Na konci milénia Svět fyziky časopis provedl anketu, kde se zeptal 100 předních světových fyziků, které považovali za 10 nejlepších vědců všech dob. Kromě toho, že je nejznámějším vědcem, který kdy žil, je Albert Einstein také jménem domácnosti, synonymem geniální a nekonečné kreativity.
Jako objevitel zvláštní a obecné relativity Einstein revolucionizoval naše chápání času, prostoru a vesmíru. Tento objev, spolu s vývojem kvantové mechaniky, účinně ukončil éru newtonovské fyziky a dal vznik modernímu věku. Zatímco předešlá dvě století byla charakterizována univerzální gravitací a pevnými referenčními rámečky, Einstein pomohl uvést ve věku nejistoty, černé díry a „děsivé akce na dálku“.
Raný život:
Albert Einstein se narodil 14. března 1879 ve městě Ulm, tehdy součástí království Wurttenmberg (nyní spolkový německý stát Bádensko-Württembersko). Jeho rodiči byli Hermann Einstein (prodavač a inženýr) a Pauline Koch, kteří nebyli pozorní Židé Ashkenazi - rozšířená komunita jidiš mluvících Židů, kteří žili v Německu a střední Evropě.
V roce 1880, když mu bylo pouhých šest týdnů, se Einsteinova rodina přestěhovala do Mnichova, kde založili jeho otec a strýc Elektrotechnický Fabrik J. Einstein & Cie (společnost vyrábějící elektrická zařízení na stejnosměrný proud). V roce 1894 selhala společnost jeho otce a rodina se přestěhovala do Itálie, zatímco Einstein zůstal v Mnichově, aby dokončil studium.
Vzdělávání:
V roce 1884 Albert Einstein navštěvoval katolickou základní školu, kde zůstal až do roku 1887. V té době přešel na Luitpold Gymnasium, kde získal pokročilé základní a střední vzdělání. Jeho otec doufal, že Einstein bude následovat jeho kroky a jít do elektrotechniky, ale Einstein měl potíže s metodami výuky ve škole, upřednostňoval samoúčelnou výuku před učení rote.
To bylo během návštěvy jeho rodiny v Itálii 1894, že Einstein napsal krátkou esej s názvem "O vyšetřování stavu éteru v magnetickém poli" - což by byla jeho první vědecká publikace. V roce 1895 složil Einstein přijímací zkoušku na švýcarský federální polytechnik v Curychu - v současnosti známý jako Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Curych).
Přestože nesplnil všechny požadavky, získal mimořádné známky z fyziky a matematiky. Na radu ředitele Zürich Polytechnic navštěvoval Argovianovu kantonální školu ve švýcarském Aarau, aby dokončil střední školu. Udělal to v letech 1895-96, zatímco zůstal v rodině profesora.
V září 1896 složil švýcarskou výstupní zkoušku s většinou dobrými známkami, včetně nejlepších známek z fyziky a matematiky. Ačkoli jen 17, zapsal se do čtyřletého programu matematiky a fyziky vyučujícího diplom na Zürich Polytechnic. Tam se setkal se svou první a budoucí manželkou Milevou Maricí, srbskou státní příslušnicí a jedinou ženou mezi šesti studenty v sekci matematika a fyzika.
Oba se oženili v roce 1904 a měli dva syny, ale do roku 1919 by se rozvedli po pěti letech života od sebe. Poté se Einstein znovu oženil, tentokrát se svým bratrancem Elsou Löwenthalem - s nímž zůstal ženatý až do své smrti v roce 1939. I v této době Einstein pokračoval, aby dosáhl svých největších vědeckých úspěchů.
Vědecké úspěchy:
V roce 1900 byl Einstein vyznamenán curychským polytechnickým učitelským diplomem. Po ukončení studia strávil téměř dva roky hledáním učitelského místa a získal švýcarské občanství. Nakonec si Einsten s pomocí svého přítele a otce kolegy Marcela Grossmanna zajistil práci ve Spolkovém úřadu pro duševní vlastnictví v Bernu. V roce 1903 se jeho funkce stala trvalou.
Většina práce Einsteina v patentovém úřadu se týkala otázek týkajících se přenosu elektrických signálů a elektricko-mechanické synchronizace času. Tyto technické problémy by se opakovaně objevily v Einsteinových experimentech s myšlenkami, které by nakonec vedly k jeho radikálním závěrům o povaze světla a základním spojení mezi prostorem a časem.
V roce 1900 vydal příspěvek s názvem „Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen“(„ Závěry z jevu kapilár “). Na základě Newtonovy teorie univerzální gravitace navrhl v této práci, že teorie, že interakce mezi všemi molekulami jsou univerzální funkcí vzdálenosti, analogicky s gravitační silou obrácenou na druhou mocninu. To by se později ukázalo být nesprávné, ale zveřejnění příspěvku v prestižníAnnalen der Physik (Journal of Physics) získal pozornost z akademického světa.
30. dubna 1905 Einstein dokončil svou práci pod dohledem profesora Alfreda Kleinera, profesora experimentální fyziky univerzity. Jeho disertační práce s názvem „Nové stanovení molekulárních dimenzí“ - získala titul PhD na univerzitě v Curychu.
Téhož roku při výbuchu kreativní intelektuální energie - to, co je známé jako jeho „Annus mirabilis“ (zázrakový rok) - Einstein také publikoval čtyři průkopnické papíry o fotoelektrickém jevu, Brownově pohybu, speciální relativitě a rovnocennosti hmoty a energie, které by ho přivedly k vědomí mezinárodní vědecké komunity.
V roce 1908 byl jmenován docentem na Bernské univerzitě. Následující rok po přednášce o elektrodynamice a principu relativity na univerzitě v Curychu jej Alfred Kleiner doporučil fakultě pro nově vytvořenou profesuru teoretické fyziky. Einstein byl jmenován docentem v roce 1909.
V dubnu 1911 se Einstein stal řádným profesorem na Univerzitě Karla-Ferdinanda v Praze, který byl v té době součástí rakousko-uherské říše. Během svého působení v Praze napsal 11 vědeckých prací, z toho 5 o radiační matematice a kvantové teorii pevných látek.
V červenci 1912 se vrátil do Švýcarska a ETH Zürich, kde se do roku 1914 učil o analytické mechanice a termodynamice. Během svého působení v ETH Zürich studoval také mechaniku kontinua a molekulární teorii tepla a problém gravitace. V roce 1914 se vrátil do Německa a byl jmenován ředitelem Fyzikálního institutu Kaisera Wilhelma (1914–1932) a profesorem na Humboldtově univerzitě v Berlíně.
Brzy se stal členem Pruské akademie věd a od roku 1916 do roku 1918 působil jako prezident německé fyzické společnosti. V roce 1920 se stal zahraničním členem Královské Nizozemské akademie umění a věd a v roce 1921 byl zvolen zahraničním členem Královské společnosti (ForMemRS).
Stav uprchlíka:
V roce 1933 navštívil Einstein potřetí. Ale na rozdíl od předchozích návštěv - kde řídil přednáškové série a zájezdy - při této příležitosti věděl, že se nemůže vrátit do Německa kvůli vzestupu nacismu za Adolfa Hitlera. Poté, co provedl třetí dvouměsíční návštěvu profesorství na amerických univerzitách, odcestoval s manželkou Elsou do belgického Antverp v březnu 1933.
Když se Einstein dozvěděl, že jejich chalupa byla nacisty napadena a jejich osobní plachetnice byla zabavena, vzdal se Einstein svého německého občanství. O měsíc později patřila Einsteinova díla mezi díla, na něž se zaměřili nacistické popáleniny knih, a byl zařazen na seznam „nepřátel německého režimu“, na jehož hlavě byl odměna 5000 $.
Během tohoto období se Einstein stal součástí velké komunity německých a židovských bývalých patriotů v Belgii, z nichž mnozí byli vědci. Prvních několik měsíců si pronajal dům v belgickém De Haanu, kde žil a pracoval. Také se věnoval pomoci židovským vědcům uniknout perzekuci a vraždě v rukou nacistů.
V červenci 1933 odjel do Anglie na osobní pozvání svého přítele a velitele námořního důstojníka Olivera Lockera-Lampsona. Tam se setkal s tehdejším poslancem parlamentu Winstonem Churchillem a bývalým premiérem Lloydem Georgem a požádal je, aby pomohli vyvést židovské vědce z Německa. Podle jednoho historika Churchill vyslal do Německa fyzika Fredericka Lindemanna, aby hledal židovské vědce a umístil je na britské univerzity.
Einstein později kontaktoval vůdce jiných národů, včetně tureckého premiéra Ismeta Inönü, aby požádal o pomoc při přesídlení židovských občanů uprchlých nacisty. V září 1933 napsal Inönüovi žádost o umístění nezaměstnaných německo-židovských vědců. Výsledkem Einsteinova dopisu bylo, že židovští pozvaní do Turecka nakonec tvořili přes 1 000 osob.
Přestože Locker-Lamspon naléhal na britský parlament, aby rozšířil občanství na Einsteina, jeho úsilí selhalo a Einstein přijal dřívější nabídku Princetonského institutu pro pokročilé studium v New Jersey, aby se stal rezidentním učencem. V říjnu 1933 přijel Einstein do USA a ujal se pozice.
V té době měla většina amerických univerzit minimální nebo žádnou židovskou fakultu nebo studenty kvůli kvótám, které omezovaly počet Židů, kteří se mohli zapsat nebo učit. Jejich platnost skončí do roku 1940, ale zůstala bariérou pro americko-židovské vědce, aby se mohli plně účastnit akademického života a získat vysokoškolské vzdělání.
V roce 1935 požádal Einstein o trvalé občanství v USA, které mu bylo uděleno v roce 1940. Zůstal v USA a udržel si své členství v Ústavu pro pokročilé studium až do své smrti v roce 1955. Během tohoto období se Einstein pokusil vyvinout sjednocená teorie pole a vyvrátit akceptovanou interpretaci kvantové fyziky, neúspěšně.
Projekt Manhattan:
Během druhé světové války hrál Einstein důležitou roli při vytváření The Manhattan Projectthe - vývoj atomové bomby. Tento projekt začal poté, co k Einsteinovi přistoupila skupina vědců vedená maďarským fyzikem Leó Szilárdem v roce 1939. Poté, co vyslechl jejich varování před nacistickým programem jaderných zbraní, spoluúčelil dopis tehdejšímu prezidentovi Rooseveltovi a varoval ho o extrémním nebezpečí takové zbraně v nacistických rukou.
Ačkoli pacifista, který nikdy nezvažoval myšlenku využití jaderné fyziky pro účely vývoje zbraně, byl Einstein znepokojen tím, že nacisté vlastnili takovou zbraň. Jako takový, on a Szilárd spolu s dalšími uprchlíky, jako jsou Edward Teller a Eugene Wigner, „považovali za svou odpovědnost upozornit Američany na možnost, že němečtí vědci by mohli vyhrát závod na stavbu atomové bomby, a varovat, že Hitler by být víc než ochotný uchýlit se k takové zbrani. “
Podle historiků Sarah J. Diehl a James Clay Moltz byl tento dopis „patrně klíčovým podnětem pro to, aby USA přijalo seriózní vyšetřování jaderných zbraní v předvečer vstupu USA do druhé světové války“. Kromě dopisu použil Einstein své kontakty s belgickou královskou rodinou a matkou belgické královny, aby získal přístup s osobním vyslancem do Oválné kanceláře Bílého domu, kde se setkal s Rooseveltem, aby osobně prodiskutoval nebezpečí.
V důsledku Einsteinova dopisu a jeho setkání s Rooseveltem USA zahájily projekt Manhattan a mobilizovaly všechny potřebné zdroje pro výzkum, stavbu a testování atomové bomby. V roce 1945 tento aspekt závodu na zbrojení získal Spojenecká mocnost, protože Německu se nikdy nepodařilo vytvořit vlastní atomovou zbraň.
Einstein, důkladný pacifista, by později hluboce litoval svého zapojení do vývoje jaderných zbraní. Jak řekl svému příteli, Linus Pauling, v roce 1954 (rok před svou smrtí): „Ve svém životě jsem udělal jednu velkou chybu - když jsem podepsal dopis prezidentovi Rooseveltovi, který doporučil, aby byly vyrobeny atomové bomby; ale existovalo nějaké ospravedlnění - nebezpečí, že je Němci vyrobí. “
Teorie relativity:
Ačkoli Einstein dosáhl mnoha významných úspěchů v průběhu let, a je široce známý pro jeho příspěvek k založení projektu Manhattan, jeho nejslavnější teorie je ta, která je reprezentována jednoduchou rovnicí E = mc² (kde E je energie, m je hmotnost a C je rychlost světla). Tato teorie by převrátila staletí vědeckého myšlení a ortodoxie.
Einstein však tuto teorii ve vakuu samozřejmě nerozvinul a cesta, která ho vedla k závěru, že čas a prostor jsou relativní vůči pozorovateli, je dlouhá a klikatá. Einsteinova případná hypotéza relativity byla z velké části pokusem sladit Newtonovy zákony mechaniky se zákony elektromagnetismu (jak je charakterizováno Maxwellovými rovnicemi a Lorentzovým zákonem o síle).
Po nějakou dobu se vědci potýkali s rozpory mezi těmito dvěma poli, které se projevily i v newtonovské fyzice. Zatímco Isaac Newton souhlasil s myšlenkou absolutního prostoru a času, také se držel Galileova principu relativity - který uvádí, že: "Každý dva pozorovatelé, kteří se pohybují konstantní rychlostí a směrem k sobě, získají stejné výsledky pro všechny mechanické experimenty."
Od roku 1905, kdy Einstein publikoval svou seminární práci „O elektrodynamice pohybujících se těl“, Pracovní konsenzus mezi vědci usoudil, že světlo cestující přes pohybující se médium bude taženo podél média. To zase znamenalo, že naměřená rychlost světla by byla jednoduchým součtem jeho rychlosti přes střední plus rychlost z to médium.
Tato teorie také tvrdila, že prostor byl naplněn „světelným éterem“, hypotetickým médiem, o kterém se věřilo, že je nezbytný pro šíření světla v celém vesmíru. Podle toho by byl tento éter buď tažen nebo transportován uvnitř pohybující se hmoty. Tento konsenzus však vyústil v řadu teoretických problémů, které Einsteinův čas zůstal nevyřešen.
Pro jednoho, vědci nedokázali najít absolutní stav pohybu, který naznačoval, že princip relativity pohybu (tj. Jen to relativní pohyb je pozorovatelný a neexistuje absolutní standard odpočinku) byl platný. Za druhé, byl zde také přetrvávající problém „hvězdné abberace“, jev, kdy zjevný pohyb nebeských těles o jejich umístění závisel na rychlosti pozorovatele.
Kromě toho testy provedené na rychlosti světla ve vodě (Fizeauův experiment) naznačily, že světlo procházející pohybujícím se médiem by bylo médiem taženo, ale ne téměř tak, jak se očekávalo. To podporovalo další experimenty - například Fresnelovu částečnou hypotézu aether-drag a experimenty sira George Stokesa -, které naznačovaly, že éter je buď částečně, nebo zcela nesen hmotou.
Einsteinova teorie speciální relativity byla průlomová v tom, že argumentoval, že rychlost světla je stejná ve všech inerciálních referenčních rámcích, a představil myšlenku, že k velkým změnám dochází, když se věci pohybují blízko rychlosti světla. Patří mezi ně časový a časový rámec pohybujícího se tělesa, které se zdá, že se zpomaluje a smršťuje ve směru pohybu, když se měří v rámci pozorovatele.
Jeho pozorování, známá jako Einsteinova teorie speciální relativity, sladila Maxwellovy rovnice pro elektřinu a magnetismus se zákony mechaniky, zjednodušila matematické výpočty odstraněním vnějších vysvětlení používaných jinými vědci a učinila existenci éteru zcela zbytečnou. Rovněž odpovídal přímo pozorované rychlosti světla a odpovídal za pozorované aberace.
Einsteinova teorie se přirozeně setkala se smíšenými reakcemi vědecké komunity a zůstala by kontroverzní po mnoho let. S jeho jednou rovnicí E = mc², Einstein výrazně zjednodušil výpočty, aby pochopil, jak se světlo šíří. Ve skutečnosti také navrhl, že prostor a čas (stejně jako hmota a energie) jsou pouze odlišnými výrazy stejné věci.
V letech 1907 až 1911, když Einstein stále pracoval v patentovém úřadu, začal uvažovat o tom, jak lze na gravitační pole aplikovat speciální relativitu - co by se stalo známým jako teorie obecné relativity. Začalo to článkem s názvem „O principu relativity a závěrech z něj vyvozených“, Publikoval v roce 1907, ve kterém se zabýval tím, jak by se pravidlo akcelerace mohlo vztahovat také na zrychlení.
Stručně řečeno, tvrdil, že volný pád je opravdu inerciální pohyb; a pro pozorovatele musí platit pravidla zvláštní relativity. Tento argument je také známý jako princip ekvivalence, který uvádí, že gravitační hmota je identická s setrvačnou hmotou. Ve stejném článku předpověděl Einstein také fenomén gravitační dilatace času - kde dva pozorovatelé, kteří se nacházejí v různých vzdálenostech od gravitační hmoty, vnímají rozdíl v délce času mezi dvěma událostmi.
V roce 1911 vydal Einstein „O vlivu gravitace na šíření světla“, Který se rozšířil o článek z roku 1907. V tomto článku předpovídal, že krabice obsahující hodiny, které zrychlovaly vzhůru, zažije čas rychleji, než ten, který seděl stále v neměnném gravitačním poli. Dochází k závěru, že míra hodin závisí na jejich poloze v gravitačním poli a že rozdíl v rychlosti je úměrný gravitačnímu potenciálu k první aproximaci.
Ve stejném článku předpovídal, že vychýlení světla bude záviset na hmotnosti zúčastněného těla. Toto se ukázalo být zvláště vlivné, protože poprvé nabídl testovatelnou nabídku. V roce 1919 německý astronom Erwin Finlay-Freundlich vyzval vědce z celého světa, aby otestovali tuto teorii měřením vychýlení světla během zatmění Slunce v květnu 1929.
Einsteinovu předpověď potvrdil sir Arthur Eddington, jehož pozorování byla oznámena krátce poté. Dne 7. Listopadu 1919 Časy publikoval výsledky pod nadpisem „Revoluce ve vědě - nová teorie vesmíru - svržení newtonských myšlenek“. Obecná relativita se od té doby stala základním nástrojem moderní astrofyziky. Poskytuje základ pro současné pochopení černých děr, oblastí vesmíru, kde je gravitační přitažlivost tak silná, že ani světlo nemůže uniknout.
Moderní kvantová teorie:
Einstein také pomáhal rozvíjet teorii kvantové mechaniky. Skrz 1910s, tato věda se rozšiřovala v rozsahu pokrývat mnoho různých systémů. Einstein přispěl k tomuto vývoji posunutím teorie quanty ke světlu a použil ji k vysvětlení různých termodynamických efektů, které odporovaly klasické mechanice.
Ve svém článku z roku 1905 „Z heuristického hlediska ohledně výroby a transformace světla„Usoudil, že samotné světlo sestává z lokalizovaných částic (tj. Quanta). Tuto teorii by jeho současníci odmítli - včetně Neils Bohra a Maxe Plancka -, ale v roce 1919 by to dokázali experimenty, které měřily fotoelektrický efekt.
O tom dále informoval ve svém dokumentu z roku 1908, „Vývoj našich názorů na složení a podstatu záření„, Kde ukázal, že energetická quanta Maxe Plancka musí mít dobře definovanou momentu a v některých ohledech jednat jako nezávislé, bodové částice. Tento dokument představil foton koncept a inspiroval pojem dualita vlna-částice (tj. světlo, které se chová jako částice i vlna) v kvantové mechanice.
Ve svém článku z roku 1907 „Planckova teorie záření a teorie měrného tepla“, Einstein navrhl model hmoty, kde každý atom v mřížkové struktuře je nezávislý harmonický oscilátor - existující ve rovnoměrně rozložených kvantovaných stavech. Navrhl tuto teorii, protože to byla zvláště jasná demonstrace, že kvantová mechanika dokáže vyřešit specifický problém s teplem v klasické mechanice.
V roce 1917 Einstein publikoval článek s názvem „K kvantové teorii záření“Který navrhl možnost stimulované emise, fyzický proces, který umožňuje zesílení mikrovln a laser. Tento dokument byl nesmírně vlivný v pozdějším vývoji kvantové mechaniky, protože to byl první dokument, který ukázal, že statistiky atomových přechodů mají jednoduché zákony.
Tato práce bude inspirovat článkem Erwina Schrödingera z roku 1926, “Kvantifikace jako problém vlastní hodnoty“. V tomto článku publikoval svou nyní slavnou Schrödingerovu rovnici, kde popisuje, jak se kvantový stav kvantového systému mění s časem. Tento dokument byl všeobecně oslavován jako jeden z nejdůležitějších úspěchů dvacátého století a vytvořil revoluci ve většině oblastí kvantové mechaniky, stejně jako ve všech fyzice a chemii.
Je zajímavé, že se Einstein časem nelíbí teorii kvantové mechaniky, kterou pomohl vytvořit, pocit, že to ve vědách inspirovalo zmatek chaosu a náhodnosti. Jako odpověď uvedl svůj slavný citát: „Bůh nehraje na kostkách“ a vrátil se ke studiu kvantových jevů.
To ho vedlo k návrhu paradoxu Einstein – Podolsky – Rosen (paradox EPR) jmenovaného pro Einstiena a jeho spolupracovníky - Borisa Podoliskyho a Nathana Rosena. Ve svém článku z roku 1935 nazvaném „Lze kvantově-mechanický popis fyzické reality považovat za úplný?“, Tvrdili, že prokazují, že kvantové zapletení porušilo místní realistický pohled na kauzalitu - s tím, že Einstein to označil jako „strašidelné jednání na dálku“.
Přitom tvrdili, že vlnová funkce kvantové mechaniky neposkytuje úplný popis fyzické reality, což je důležitý paradox, který by měl důležité důsledky pro interpretaci kvantové mechaniky. Zatímco paradox EPR by se po Einsteinově smrti ukázal jako nesprávný, pomohl přispět k poli, které pomohl vytvořit, ale později se pokusil vyvrátit až do konce svých dnů.
Kosmologická konstanta a černé díry:
V roce 1917 použil Einstein Obecnou teorii relativity k modelování struktury vesmíru jako celku. Ačkoli on upřednostňoval myšlenku na vesmír, který byl věčný a neměnný, to nebylo v souladu s jeho teoriemi relativity, což předpovídalo, že vesmír byl buď ve stavu expanze nebo kontrakce.
Aby to vyřešil, zavedl Einstein teorii nový koncept, známý jako Kosmologický konstanta (představovaný Lambdou). Účelem toho bylo napravit účinky gravitace a umožnit, aby celý systém zůstal věčnou statickou koulí. V roce 1929 však Edwin Hubble potvrdil, že vesmír se rozšiřuje. Po návštěvě observatoře Mount Wilson s Hubbleem Einstein formálně zahodil kosmologickou konstantu.
Koncept však byl revidován na konci roku 2013, kdy dříve neobjevený rukopis Einsteina (s názvem „O kosmologickém problému„) Byl objeven. V tomto rukopisu Einstein navrhl revizi modelu, ve kterém konstanta byla zodpovědná za vytváření nové hmoty, jak se vesmír rozšiřoval - čímž se zajistilo, že se průměrná hustota vesmíru nikdy nezmění.
To je v souladu s nyní zastaralým kosmologickým modelem ustáleného stavu (navrženým později v roce 1949) as dnešním moderním chápáním temné energie. To, co Einstein popsal v mnoha svých životopisech jako svůj „největší omyl“, by se nakonec přehodnotilo a považovalo za součást většího tajemství vesmíru - existence neviditelné hmoty a energie, která udržuje kosmologickou rovnováhu.
V roce 1915, několik měsíců poté, co Einstein zveřejnil svou teorii obecné relativity, německý fyzik a astronom Karl Schwarzschild našel řešení Einsteinových polních rovnic, které popisovalo gravitační pole bodu a sférické hmoty. Toto řešení, nyní nazývané Schwarzschildův poloměr, popisuje bod, ve kterém je hmota koule stlačena tak, že úniková rychlost z povrchu by se rovnala rychlosti světla.
Postupem času dospěli ke stejným závěrům ostatní fyzici nezávisle. V roce 1924 anglický astrofyzik Arthur Eddington komentoval, jak nám Einsteinova teorie umožňuje vyloučit příliš velké hustoty pro viditelné hvězdy, a tvrdí, že „by vytvořily tolik zakřivení časoprostorové metriky, že prostor by se kolem hvězdy uzavřel, a zanechal nás venku (tj. nikde). “
V roce 1931 indicko-americký astrofyzik Subrahmanyan Chandrasekhar vypočítal pomocí speciální relativity, že nerotující se tělo elektron-degenerované hmoty nad určitou omezující hmotou by se samo zhroutilo. V roce 1939 Robert Oppenheimer a další souhlasili s Chandrasekharovou analýzou a tvrdili, že neutronové hvězdy nad předepsaným limitem by se zhroutily do černých děr, a dospěly k závěru, že žádný zákon fyziky pravděpodobně nezasáhne a nezastaví alespoň některé hvězdy z kolapsu na černé díry.
Oppenheimer a jeho spoluautoři interpretovali singularitu na hranici Schwarzschildova okruhu, což naznačuje, že se jedná o hranici bubliny, v níž se čas zastavil. K vnějšímu pozorovateli viděli v okamžiku zhroucení povrch hvězdy v čase zhroucení, ale pozorovatel by měl zcela jiný zážitek.
Další úspěchy:
Kromě revoluce v našem chápání času, prostoru, pohybu a gravitace pomocí jeho teorií zvláštní a obecné relativity, Einstein také přispěl mnoha dalšími příspěvky do oblasti fyziky. Ve skutečnosti Einstein ve svém životě publikoval stovky knih a článků, stejně jako více než 300 vědeckých prací a 150 nevědeckých.
Dne 5. prosince 2014 začaly univerzity a archivy po celém světě oficiálně vydávat Einsteinovy sbírané papíry, které obsahovaly více než 30 000 jedinečných dokumentů. Například dva články, které byly publikovány v letech 1902 a 1903 - „Kinetická teorie tepelné rovnováhy a druhého termodynamického zákona" a "Teorie základů termodynamiky“- zabýval se tématem termodynamiky a Brownova pohybu.
Podle definice Brownianův pohyb uvádí, že tam, kde malé množství částic osciluje bez žádného upřednostňovaného směru, nakonec se rozšíří, aby vyplnily celé médium. Při řešení tohoto problému ze statistického hlediska se Einstein domníval, že kinetická energie oscilačních částic v médiu může být udělována větším částicím, které lze následně pozorovat pod mikroskopem - což dokazuje existenci atomů různých velikostí.
Tyto papíry byly základem pro dokument z roku 1905 o Brownově pohybu, který ukázal, že je možné jej vykládat jako pevný důkaz, že molekuly existují. Tuto analýzu později ověřil francouzský fyzik Jean-Baptiste Perrin a Einstein získal Nobelovu cenu za fyziku v roce 1926. Jeho práce založila fyzikální teorii Brownova pohybu a ukončila skepticismus ohledně existence atomů a molekul jako skutečných fyzických entit. .
Po jeho výzkumu obecné relativity, Einstein vstoupil do série pokusů zobecnit jeho geometrickou teorii gravitace zahrnout elektromagnetismus jako další aspekt jediné entity. V roce 1950 popsal svoji „unifikovanou teorii pole“ v článku nazvaném „K obecné teorii gravitace“, Který popisuje jeho pokus vyřešit všechny základní síly vesmíru do jednoho rámce.
Ačkoli on byl stále chválen za jeho práci, Einstein stal se zvýšeně izolovaný v jeho výzkumu a jeho úsilí byli nakonec neúspěšní. Einsteinův sen o sjednocení dalších fyzikálních zákonů s gravitací však pokračuje dodnes a informuje o úsilí o vytvoření Teorie všeho (ToE) - zejména o teorii strun, kde se geometrická pole objevují v jednotném kvantově-mechanickém prostředí.
Jeho práce s Podolským a Rosen v naději, že vyvrátí koncept kvantových zapletení, také vedla Einsteina a jeho kolegy k navrhování modelu červí díry. Použitím Schwarzschildovy teorie na černé díry a ve snaze modelovat elementární částice s nábojem jako řešení rovnic gravitačního pole popsal most mezi dvěma skvrnami prostoru.
Pokud by byl jeden konec červí díry kladně nabitý, druhý konec by byl záporně nabitý. Tyto vlastnosti vedly Einsteina k přesvědčení, že páry částic a antičástic lze zamotat, aniž by došlo k porušení zákonů relativity. Tento koncept viděl v posledních letech docela dost práce, přičemž vědci úspěšně vytvořili v laboratoři magnetickou červí díru.
A v roce 1926 Einstein a jeho bývalý student Leó Szilárd vynalezli ledničku Einstein, zařízení, které nemá žádné pohyblivé části a spoléhá pouze na absorpci tepla, aby ochladil jeho obsah. V listopadu 1930 získali za svůj design patent. Jejich úsilí však brzy podkopala depresivní éra, vynález Freona a švédská společnost Electrolux, která získala jejich patenty.
Pokusy o oživení technologie začaly v 90. a 2000. letech, kdy se týmy studentů z Gruzie Tech a Oxfordské univerzity pokusily vytvořit vlastní verzi ledničky Einstein. Díky osvědčenému propojení Freonu s poškozením ozonu a snahou snížit náš dopad na životní prostředí spotřebou menšího množství elektřiny je návrh považován za ekologickou alternativu a užitečné zařízení pro rozvojový svět.
Smrt a odkaz:
17. dubna 1955 zažil Albert Einstein vnitřní krvácení způsobené prasknutím aneuryzmy břišní aorty, kterou před 7 lety hledal operaci. Vzal návrh projevu, který se chystal na televizní vystoupení, si s ním připomněl sedmé výročí Státu Izrael, do nemocnice, ale nežil dlouho, aby ho dokončil.
Einstein odmítl operaci a řekl: „Chci jít, když chci. Je nepříjemné uměle prodlužovat život. Udělal jsem svůj podíl, je čas jít. Udělám to elegantně. “ Zemřel v Princetonské nemocnici brzy ráno ve věku 76 let a poté pracoval až do konce.
Během pitvy patolog Princetonské nemocnice (Thomas Stoltz Harvey) odstranil Einsteinův mozek pro zachování, i když bez svolení jeho rodiny. Podle Harveyho to udělal v naději, že budoucí generace neurovědců budou schopny odhalit příčinu Einsteinova geniality. Einsteinovy ostatky byly zpopelněny a jeho popel byl rozptýlen na nezveřejněném místě.
Za celoživotní úspěchy získal Einstein nespočet vyznamenání, a to jak během svého života, tak posmrtně. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
