Portrét Alberta Einsteina z roku 1939.
(Obrázek: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein je často citován jako jeden z nejvlivnějších vědců 20. století. Jeho práce i nadále pomáhá astronomům studovat vše od gravitačních vln po orbitu Merkuru.
Rovnice vědce, která pomohla vysvětlit zvláštní relativitu - E = mc ^ 2 - je slavná i mezi těmi, kteří nerozumí její základní fyzice. Einstein je také známý pro svou teorii obecné relativity (vysvětlení gravitace) a fotoelektrický efekt (což vysvětluje chování elektronů za určitých okolností); jeho práce na posledně jmenovaném mu vynesla Nobelovu cenu za fyziku v roce 1921.
Einstein se také marně pokusil sjednotit všechny síly vesmíru do jediné teorie nebo teorie všeho, na čem v době své smrti stále pracoval.
Raná léta
Einstein se narodil 14. března 1879 v německém Ulmu, ve městě, které má dnes více než 120 000 obyvatel. Tam byl malý pamětní deska, kde stál jeho dům (byl zničen během druhé světové války). Rodina se přestěhovala do Mnichova krátce po svém narození a později do Itálie, když jeho otec čelil problémům s provozováním vlastního podnikání. Einsteinův otec Hermann provozoval elektrochemickou továrnu a jeho matka Pauline se starala o Alberta a jeho mladší sestru Maria.
Podle Hanse-Josefa Küppera, učence Alberta Einsteina, Einstein ve svých pamětech napsal, že dva „divy“ hluboce ovlivnili jeho raná léta. Mladý Einstein narazil na své první zázraky - kompas - ve věku 5 let: Byl to mystifikovaný neviditelné síly mohl vychýlit jehlu. To by vedlo k celoživotnímu okouzlení neviditelnými silami. Druhý zázrak přišel ve 12 letech, když objevil knihu geometrie, kterou uctíval a nazval ji svou „knihou o svaté geometrii“.
Na rozdíl od všeobecného přesvědčení, mladý Albert byl dobrý student. Vynikal ve fyzice a matematice, ale byl více „umírněným“ žákem v jiných předmětech, napsal Küpper na svých webových stránkách. Einstein se však vzbouřil proti autoritářskému přístupu některých svých učitelů a ve 16 letech předčasně ukončil školní docházku. Později přijal přijímací zkoušku na švýcarskou federální polytechnickou školu v Curychu, zatímco jeho výkony ve fyzice a matematice byly vynikající, jeho známky v ostatní oblasti byly dílčí a zkoušku nevyhověl. Aspirující fyzik absolvoval další kurzy, aby vyplnil mezeru ve svých znalostech, a byl přijat do švýcarské polytechniky v roce 1896 a v roce 1901 obdržel diplom o výuce fyziky a matematiky.
Einstein však nemohl najít učitelskou funkci a podle biografie Nobelovy ceny začal pracovat v Bernském patentovém úřadu v roce 1901. Tam byl, když mezi analýzou patentových přihlášek, rozvinul svou práci ve speciální relativitě a dalších oblastech fyziky, které ho později proslavily.
Einstein se oženil s Milevou Maricem, jeho dlouholetou láskou z Curychu, v roce 1903. Jejich děti, Hans Albert a Eduard, se narodily v letech 1904 a 1910. (Osud dítěte, které se jim narodilo v roce 1902 před jejich sňatkem, Lieserl, není známo) .) Einstein se s Maricem rozvedl v roce 1919 a brzy poté se oženil s Elsou Löwenthalovou. Löwenthal zemřel v roce 1933.
Hlavní rysy kariéry
Einsteinova kariéra ho poslala do několika zemí. Doktorát získal na univerzitě v Curychu v roce 1905 a následně znovu nastoupil na profesorské pozice v Curychu (1909), Praze (1911) a Curychu (1912). Poté se přestěhoval do Berlína, kde se stal ředitelem Kaiser Wilhelm Physical Institute a profesorem na univerzitě v Berlíně (1914). Stal se také německým občanem.
A hlavní validace Einsteinovy práce přišel v roce 1919, když sir Arthur Eddington, tajemník Královské astronomické společnosti, vedl výpravu do Afriky, která měřila polohu hvězd během úplného zatmění Slunce. Skupina zjistila, že poloha hvězd byla posunuta kvůli ohýbání světla kolem Slunce. (V roce 2008 produkce BBC / HBO dramatizovala příběh v „Einstein a Eddington.“)
Einstein zůstal v Německu až do roku 1933, kdy se k moci dostal diktátor Adolf Hitler. Fyzik se poté vzdal svého německého občanství a přestěhoval se do Spojených států, aby se stal profesorem teoretické fyziky v Princetonu. V roce 1940 se stal občanem USA a v roce 1945 odešel do důchodu.
Einstein zůstal aktivní ve fyzikální komunitě skrz jeho pozdnější roky. V roce 1939 byl skvěle napsal dopis prezidentovi Franklinovi D. Rooseveltovi varování, že uran lze použít pro atomovou bombu.
Později v Einsteinově životě se účastnil řady soukromých debat s fyzikem Nielsem Bohrem o platnost kvantové teorie. Bohrovy teorie držely den a Einstein později včlenil kvantovou teorii do jeho vlastních výpočtů.
Einsteinův mozek
Einstein zemřel na aortální aneuryzmu 18. dubna 1955. Podle Amerického přírodovědného muzea (AMNH) praskla poblíž jeho srdce krevní céva. Na otázku, zda chce operovat, Einstein odmítl. „Chci jít, když chci jít,“ řekl. „Je nepříjemné uměle prodlužovat život. Udělal jsem svůj podíl; je čas jít. Udělám to elegantně.“
Einsteinovo tělo - stejně jako většina - bylo zpopelněno; jeho popel byl rozptýlen na nezveřejněném místě, podle AMNH. Avšak lékař v Princetonské nemocnici Thomas Harvey provedl pitvu, zřejmě bez povolení, a odstranil Einsteinův mozek a oční bulvy, podle Matta Blitze, který psal o Einsteinově mozku ve sloupci 2015 pro Dnes jsem to zjistil.
Harvey nakrájel stovky tenkých částí mozkové tkáně na mikroskopické sklíčko a vyfotil 14 snímků mozku z několika úhlů. Vzal si s sebou mozkovou tkáň, diapozitivy a obrázky, když se přestěhoval do Wichity v Kansasu, kde byl lékařským inspektorem v biologické testovací laboratoři. [Galerie obrázků: Einsteinův mozek]
Během následujících 30 let poslal Harvey několik snímků dalším vědcům, kteří o to požádali, ale zbytek mozku si nechal ve dvou sklenicích, někdy v krabici s moštem pod chladičem piva. Příběh Einsteinova mozku byl z velké části zapomenut až do roku 1985, kdy Harvey a jeho kolegové publikovali své studijní výsledky v časopise Experimentální neurologie..
Harvey v roce 1988 nevyhověl kvalifikační zkoušce a jeho lékařská licence byla zrušena, napsal Blitz. Harvey nakonec daroval mozek Princetonské nemocnici, kde začala jeho mozková cesta. Harvey zemřel v roce 2007.Kousky Einsteinova mozku jsou nyní v muzeálním muzeu ve Filadelfii.
Co studie zjistily
Autoři studie Harvey z roku 1985 uvedli, že Einsteinův mozek měl na neurony (nervové buňky) větší počet gliových buněk (těch, které podporují a izolují nervový systém) než jiné mozky, které zkoumali. Došli k závěru, že by to mohlo naznačovat, že neurony mají vyšší metabolickou potřebu - jinými slovy, Einsteinovy mozkové buňky potřebovaly a využívaly více energie, což mohlo být důvodem, proč měl takové pokročilé myšlení a koncepční dovednosti.
Jiní vědci však s touto studií poukázali na několik problémů, podle Eric H. Chudlera, neurovědec na University of Washington. Zaprvé, například ostatní mozky použité ve studii byly všechny mladší než Einsteinův mozek. Za druhé, „experimentální skupina“ měla pouze jeden předmět - Einstein. Jsou nutné další studie, aby se zjistilo, zda se tyto anatomické rozdíly vyskytují u jiných lidí. A zatřetí, studovala se jen malá část Einsteinova mozku.
Další studie, publikovaná v roce 1996 v časopise Neurovědní dopisy, zjistili, že Einsteinův mozek vážil pouze 1 230 gramů, což je méně než průměrný mozek dospělého muže (asi 1 400 g). Také mozková kůra vědce byla tenčí než u pěti kontrolních mozků, ale hustota neuronů byla vyšší.
Studie zveřejněná v roce 2012 v časopise Brain odhalila, že Einsteinův mozek měl extra skládání v šedé hmotě, místo vědomého myšlení. Zejména čelní laloky, regiony spojené s abstraktním myšlením a plánováním, měly neobvykle složité skládání.
Einsteinův vědecký odkaz
Einsteinův odkaz ve fyzice je významný. Zde jsou některé z klíčových vědeckých principů, které propagoval:
Teorie speciální relativity: Einstein ukázal, že fyzikální zákony jsou stejné pro všechny pozorovatele, pokud nejsou pod akcelerací. Nicméně, rychlost světla ve vakuu je vždy stejná, bez ohledu na to, jakou rychlostí pozorovatel cestuje. Tato práce vedla k jeho poznání, že prostor a čas jsou spojeny s tím, co nyní nazýváme časoprostor. Událost viděná jedním pozorovatelem tedy může být viděna také v jiném čase jiným pozorovatelem.
Teorie obecné relativity: Jednalo se o přeformulování gravitačního zákona. V 16. století Newton formuloval tři zákony pohybu, mezi nimi naznačující, jak gravitace funguje mezi dvěma těly. Síla mezi nimi závisí na tom, jak masivní jsou jednotlivé objekty a jak daleko jsou tyto objekty od sebe. Einstein určil, že když přemýšlí o časoprostoru, masivní objekt způsobuje zkreslení v časoprostoru (jako když položí těžký míč na trampolínu). Gravitace je vykonávána, když jiné objekty padají do „studny“ vytvořené zkreslením v časoprostoru, jako mramor valící se k velké kouli. Obecná relativita prošla nedávným velkým testem v roce 2019 v experimentu zahrnující supermasivní černou díru ve středu Mléčné dráhy.
Fotoelektrický efekt: Einsteinova práce v roce 1905 navrhla, aby světlo mělo být považováno za proud částic (fotonů) namísto jediné vlny, jak se v té době běžně myslelo. Jeho práce pomohla rozluštit zvědavé výsledky, které vědci dříve nedokázali vysvětlit.
Sjednocená teorie pole: Einstein strávil hodně ze svých pozdějších let snahou o sloučení polí elektromagnetismu a gravitace. Byl neúspěšný, ale možná už byl před časem. Na tomto problému stále pracují jiní fyzici.
Einsteinův odkaz pro astronomii
Einsteinova práce má mnoho aplikací, ale zde jsou některé z nejvýznamnějších v astronomii:
Gravitační vlny: V roce 2016 zjistila gravitační vlnová observatoř laserového interferometru (LIGO) zvlnění časoprostoru - jinak známé jako gravitační vlny - k tomu došlo poté, co černé díry narazily asi 1,4 miliardy světelných let od Země. LIGO také provedl počáteční detekci gravitačních vln v roce 2015, století poté, co Einstein předpověděl, že tyto vlnky existují. Vlny jsou aspektem Einsteinovy teorie obecné relativity.
Merkurova orbita: Merkur je malá planeta obíhající poblíž velmi masivního objektu vzhledem k jeho velikosti - slunci. Jeho orbita nemohla být pochopena, dokud obecná relativita neprokázala, že zakřivení časoprostoru ovlivňuje Merkurovy pohyby a mění jeho orbitu. Existuje malá šance, že v průběhu miliard let by mohla být Merkur z těchto slunečních soustav vypuštěna kvůli těmto změnám (s ještě menší šancí, že by se mohla srazit se Zemí).
Gravitační čočky: Toto je jev, kterým mohutný objekt (jako kupa galaxií nebo černá díra) ohýbá světlo kolem něj. Astronomové, kteří se dívají na tuto oblast dalekohledem, mohou díky ohýbání světla vidět objekty přímo za masivním objektem. Slavným příkladem toho je Einsteinův kříž, kvasar v EU souhvězdí Pegasus: Galaxie vzdálená zhruba 400 miliónů světelných let ohýbá světlo kvasaru, takže se objevuje čtyřikrát kolem galaxie.
Černé díry: V dubnu 2019 se dalekohled Event Horizon ukázal vůbec poprvé obrázky černé díry. Fotografie znovu potvrdily několik aspektů obecné relativity, včetně nejen toho, že existují černé díry, ale také to, že mají kruhový horizont událostí - bod, ve kterém nemůže uniknout nic, dokonce ani světlo.
Dodatečné zdroje:
- Najděte odpovědi na často kladené otázky o Albert Einstein na webových stránkách Nobelovy ceny.
- Listovat digitalizovanými verzemi Einsteinovy publikované a nepublikované rukopisy v Einstein Archives Online.
- Dozvědět se o Einsteinův památník v budově Národní akademie věd ve Washingtonu, D.C.
