Como Albert Einstein luchó por el mundo europeo y la física teórica

A principios del siglo XX en física se hicieron enormes descubrimientos, algunos de los cuales pertenecían a Albert Einstein, el creador de la teoría general de la relatividad.

Los científicos están a punto de una visión completamente nueva del universo, que se requiere de ellos coraje intelectual, listo para sumergirse en la teoría y las habilidades para lidiar con el complejo aparato matemático. Llamarlo recibido, no todos, y, como suele suceder, en el debate científico superpone diferencias políticas provocadas por la primera Primera Guerra MundialY, a continuación - de la llegada al poder de Hitler en Alemania. Einstein y de inmediato demostró una figura clave en torno a la cual se rompió la lanza.

Einstein contra todos

La Primera Guerra Mundial fue acompañado por un aumento patriótico entre la población de los Estados Partes, incluidos los científicos.

En Alemania en 1914, 93 científicos y artistas, entre ellos Max Planck y Fritz Haber Wilhelm Röntgen, publicaron un manifiesto, expresa pleno apoyo para el gobierno y la guerra, que se lleva: "Nosotros, los representantes de la ciencia y el arte alemán, declaramos a todos protesta mundo cultural contra la mentira y la calumnia, que nuestros enemigos están tratando de contaminar lo correcto en Alemania le impuso una pesada para la lucha la existencia.

<...> Sin militarismo alemán cultura alemana habría sido destruido hace mucho tiempo en la yema. militarismo alemán es un derivado de la cultura alemana, y había nacido en un país que, como ningún otro país del mundo sometido a durante siglos, el saqueo de las redadas ".

Sin embargo, me encontré con un científico alemán, que habló fuertemente en contra de tales ideas. Albert Einstein publicada en 1915 un manifiesto de retorno "europeos": "Nunca antes desde la guerra no había violado la interacción de las culturas. <...> El deber de los europeos que tienen la educación y la buena voluntad - no permitirse dar en Europa ". Sin embargo, esta apelación, a excepción de la de Einstein firmó sólo tres personas.

científico alemán Einstein se convirtió en muy poco tiempo, aunque nacido en Alemania. Escuela y universidad se graduó en Suiza, y entonces casi diez años, varias universidades europeas le negaron la admisión al trabajo. Esto se debió en parte al hecho de cómo Einstein volvió a considerar su candidatura.

Por lo tanto, en una carta a Paul Drude, el creador de la teoría de los electrones de los metales, que señaló en primer lugar dos errores en su teoría, y sólo entonces pidió que tomara en el trabajo.

Como resultado de ello, Einstein tuvo que establecerse en la oficina suiza de patentes en Berna, y sólo al final de 1909, que fue capaz de conseguir un puesto en la Universidad de Zurich. Y ya en 1913, el mismo con el futuro ganador del Premio Nobel de Química Walther Nernst llegado personalmente a Zurich para Max Planck persuadir a Einstein a tomar la nacionalidad alemana, Berlín y pasar a ser miembro de la Academia Prusiana de Ciencias y director del Instituto La física.

El trabajo era de Einstein en la oficina de patentes increíblemente productivo desde un punto de vista científico. "Cuando alguien pasaba, me metió las notas en un cajón y fingí realizan trabajos de patentes" -, recuerda. 1905 pasó a la historia como ciencia annus mirabilis"Annus mirabilis".

Este año en la revista Annalen der Physik eran cuatro artículos de Einstein, en la que fue capaz de describir teóricamente explicó el movimiento browniano, utilizando idea Planck de cuantos de luz, efecto fotoeléctrico, o la emisión de electrones a partir de un efecto de metal cuando se irradia con luz (en ese experimento J.. J.. Thomson descubrió el electrón), y hacer una contribución decisiva a la creación de la teoría especial de la relatividad.

Increíble coincidencia: la teoría de la relatividad apareció casi simultáneamente con la teoría cuántica, y tan pronto e irrevocablemente cambió las bases de la física.

En el siglo XIX se estableció firmemente la naturaleza ondulatoria de la luz, y los científicos están interesados ​​en la estructura de la sustancia, en el que las ondas se propagan.

A pesar de que hasta ahora nadie ha visto el aire (los llamados esta sustancia) directamente, sin duda, que existe y que impregna la totalidad El universo no surgió: estaba claro que la ola debe extenderse a algún medio elástico, similar a los círculos de una piedra lanzada en el agua: superficie del agua en el punto de incidencia de piedra comienza a oscilar, y como es elástica, las vibraciones se transmiten al punto vecino de ellos - a la vecina y así sucesivamente. La existencia de objetos físicos que no pueden ser vistos con la ayuda de instrumentos disponibles, después del descubrimiento de los átomos y los electrones, también, no es ninguna sorpresa.

Uno preguntas sencillas que la física clásica no pudo encontrar una respuesta, fue: está interesado en saber si el aire en cuerpos en movimiento? A finales del siglo XIX algunos experimentos mostraron claramente que el éter está completamente arrastrado por los cuerpos en movimiento, y otros, y no menos de manera convincente - que está interesado sólo en parte.

Círculos en agua - un ejemplo de una onda en un medio elástico. Si no cuerpo en movimiento lleva éster de un, la velocidad de la luz con respecto al cuerpo consistirá en la velocidad de la luz respecto al éter y la mayoría de la velocidad cuerpo. Si se lleva completamente éster (como ocurre cuando se mueve en un líquido viscoso), la velocidad de la luz con respecto al cuerpo es igual a la velocidad de la luz en relación con el éter y no depende de la velocidad de la cuerpo.

el físico francés Louis Fizeau en 1851 año mostró que el éster de la parte interesada en una corriente de agua en movimiento. En una serie de experimentos de 1880-1887 estadounidense Albert Michelson y Edward Morley, por una parte, confirmó con mayor precisión Fizeau conclusión y con el otro - se encontró que la tierra gira alrededor del sol, lleva por completo el éter a lo largo, es decir, la velocidad de la luz en el mundo no depende de cómo se se mueve.

Para determinar cómo la tierra se mueve respecto al éter, Michelson y Morley construyeron un dispositivo especial, un interferómetro (ver. esquema a continuación). La luz procedente de la fuente cae sobre la lámina semitransparente, se refleja parcialmente a partir de un espejo 1 y parcialmente pasa al espejo 2 (el espejo son equidistantes de la placa). Los haces reflejados de los espejos, y volver a ingresar en una placa translúcida y de ella se unen en el detector, donde un patrón de interferencia.

Cuando la tierra se mueve con respecto al éter, por ejemplo en la dirección del espejo 2, entonces la velocidad de la luz en las direcciones horizontal y vertical no lo hará coincidir, lo que debería conducir a un desplazamiento de fases de onda reflejada de diferentes espejos al detector (por ejemplo, como se muestra en el diagrama, parte inferior derecha). En realidad, no se observó el desplazamiento (ver. Abajo a la izquierda).

Einstein vs Newton

En un intento de entender el movimiento de éter y propagación de la luz en ella Lorentz y matemático francés Henri Poincaré tenido sugieren que el tamaño de los móviles están cambiando en comparación con el tamaño de fijo y, por otra parte, el tiempo para móviles fluye más lentamente. Es difícil imaginar - y Lorentz considerado estas suposiciones más como un truco matemático que a efecto físico - sino que se les permite ponerse de acuerdo sobre la mecánica, la teoría electromagnética de la luz y de los datos experimentales.

Einstein en dos artículos en 1905 podría sobre la base de consideraciones intuitivas para crear una teoría coherente, en la que todos estos efectos sorprendentes son el resultado de dos postulados:

• velocidad de la luz es constante y no depende de la forma en que la fuente de movimiento y el receptor (y es aproximadamente igual a 300.000 km / s);
• a cualquier sistema físico leyes físicas son las mismas independientemente de si se está moviendo sin aceleración (a cualquier velocidad) o en reposo.

E hizo volver la fórmula física más conocida - E = mc²! Además, debido al movimiento de la primera éter postulado cesado tener un valor Einstein abandonó simplemente que - la luz puede propagarse en vacío.

El efecto de la dilatación del tiempo, en particular, conduce a la famosa "paradoja de los gemelos". Si uno de los dos gemelos, Iván, se envía en una nave espacial a las estrellas, y el segundo, Peter, todavía está a la espera de él en la tierra, después de retorno resulta que Iván había envejecido menos de Pedro, debido a que el tiempo para que se mueva rápido nave espacial fluyó más lentamente que Tierra.

Este efecto, además de otras diferencias entre la teoría de la relatividad de los mecanismos ordinarios, se muestra sólo a una enorme velocidad, comparable a la velocidad de la luz, por lo que nunca los encontramos en su diario la vida. Para la velocidad normal con el que nos encontramos en el mundo, la fracción v / c (de recordatorio, c = 300.000 kilómetros por segundo) difiere muy poco de la tierra, y volvemos a un mundo familiar y confortable de la mecánica de la escuela.

Sin embargo, deben considerarse los efectos de la relatividad, por ejemplo, cuando la sincronización de reloj a los satélites GPS, con sistema terrestre para el sistema de posicionamiento de trabajo preciso. Además, la ralentización efecto del tiempo es la investigación de las partículas elementales. Muchos de ellos son inestables y en un tiempo muy corto se transforma en la otra. Por lo general, sin embargo, rápidamente se mueven, y por lo tanto el tiempo antes de su conversión al punto de vista del observador se estira, lo que les permite registrar e investigar.

La teoría especial de la relatividad surgió de la necesidad de conciliar la teoría electromagnética de la luz con la mecánica rápidamente (y a una velocidad constante) de los cuerpos en movimiento. Después de trasladarse a Alemania, Einstein completó su teoría de la relatividad general (GR), que añade a los fenómenos electromagnéticos y mecánicos de la gravedad. Resultó que el campo gravitatorio puede ser descrito como una deformación del espacio y el tiempo por un cuerpo masivo.

Una consecuencia de la curvatura de GR es la trayectoria del haz cuando pasa la luz cerca de una gran masa. El primer intento de verificación experimental de la relatividad general era que tendrá lugar en el verano de 1914 bajo la supervisión de un eclipse solar en Crimea. Sin embargo, el equipo alemán de astrónomos fue internado en relación con la guerra. Es en un sentido salvado reputación GRT porque en el momento de la teoría contenía errores y dio una predicción incorrecta del ángulo de deflexión de la viga.

En 1919, el físico británico Arthur Eddington durante la observación eclipse solar en la isla de Príncipe de la costa oeste de África fue capaz de confirmar que la luz estrella (que fue visto por el hecho de que el sol no fue eclipsado), pasando por el Sol es desviado por exactamente un ángulo, que predice la ecuación Einstein.

Apertura Eddington hizo Einstein en una superestrella.

Séptimo día de noviembre de 1919, a la altura de la Conferencia de Paz de París, cuando toda la atención, al parecer, se debe centrar en cómo será el mundo existe después de la Primera Guerra Mundial, el periódico londinense The Times salió con un editorial: "La revolución en la ciencia: una nueva teoría del universo, las ideas de Newton derrotado ".

Los reporteros siguieron Einstein todas partes, de acoso solicitudes para explicar la teoría de la relatividad en una cáscara de nuez, y los pasillos, en las Dio conferencias públicas, estaban llenos de (en este caso, de acuerdo con los contemporáneos, Einstein no era muy bueno conferenciante; estudiantes tenían poca comprensión de la esencia de la conferencia, pero aún así vinieron a ver una celebridad).

En 1921, junto con un bioquímico Einstein y el futuro presidente Inglés de Israel Chaim Weizmann Fui en un viaje de la conferencia de los Estados Unidos para recaudar fondos para apoyar los asentamientos judíos en Palestina. Según The New York Times, «La ópera metropolitana estaban ocupados todos los lugares de la fosa de la orquesta hasta la última fila galorki, cientos de personas de pie en los pasillos ". Corresponsal enfatizó: "Einstein hablaba alemán, pero con ganas de ver y oír a la persona, el cual complementa el concepto científico del universo con una nueva teoría del espacio, el tiempo y el movimiento, ocupados todos los asientos sala ".

A pesar del éxito del público en general, la teoría de la relatividad comunidad científica fue recibido con gran dificultad.

De 1910 a 1921 colegas de mentalidad progresista veces diez nominados Einstein para el Premio Nobel de Física, pero conservadora cada vez que el comité del Nobel se negó, citando el hecho de que la teoría de la relatividad aún no ha recibido suficiente experimental confirmación.

Después de la expedición, Eddington todo empezó a dar mayor escándalo, y en 1921, todavía no convenció a los miembros del comité tomaron una solución elegante - premio Premio Einstein, no se menciona la teoría de la relatividad, a saber: "Para los servicios a la física teórica y especialmente por su descubrimiento de la ley de la fotoeléctrica efecto ".

la física arios contra Einstein

La popularidad de Einstein en Occidente provocó una reacción dolorosa de colegas en Alemania, que fueron prácticamente aislados después del manifiesto militante del 1914 y la derrota en la Primera Guerra Mundial. En 1921, Einstein fue el científico alemán que sólo se recibió una invitación para el Mundial Congreso de Física Solvay en Bruselas (que, sin embargo, ignorado en favor de un viaje a los EE.UU. con Weizmann).

Al mismo tiempo, a pesar de las diferencias ideológicas, con la mayoría de sus colegas patriotas Einstein logró mantener relaciones de amistad. Sin embargo, los estudiantes y científicos de extrema derecha, Einstein ganó una reputación como un traidor que llama mal camino ciencia alemana.

Uno de los representantes de esta ala fue Philipp Lenard. A pesar de que en 1905 para un estudio experimental de electrones, lo que resulta en el efecto fotoeléctrico, Lenard recibió el Premio Nobel de Física, siempre sufrió por el hecho de que su contribución a la ciencia no se reconoce suficientemente grado.

En primer lugar, en 1893, tomó prestado el tubo de descarga casera Roentgen, y en 1895, Roentgen descubrió que los tubos de descarga emiten hasta ahora desconocido a los rayos de la ciencia. Leonard considera que la apertura, al menos, debe ser considerado como una articulación, pero toda la gloria del descubrimiento y el Premio Nobel de Física en 1901 fue a una Roentgen. Lenard se indignó y dijo que es los rayos madre, mientras que la radiografía es sólo una comadrona. En este caso, al parecer, en los experimentos decisivos de rayos X de tubo Lenard todavía no se utiliza.

En segundo lugar, Lenard fue muy ofendido por el físico británico. Él desafió a la prioridad del descubrimiento del electrón en Thomson y acusó al científico británico que se refiere incorrectamente a su trabajo. Lenard creó un modelo del átomo, que puede ser considerado el precursor del modelo de Rutherford, pero no fue marcado correctamente. No es de extrañar, Leonard llama el Inglés en una nación de egoísta y comerciantes engañosos, y los alemanes, por el contrario - la nación héroes y después de la Primera Guerra Mundial, se ofreció a organizar un Continental intelectual británica bloqueo.

En tercer lugar, Einstein fue capaz de explicar teóricamente el efecto fotoeléctrico y Lenard en 1913, incluso antes de la controversia relacionada con la guerra, incluso lo recomendó para un puesto de profesor. Pero el Premio Nobel por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico en 1921 dio un Einstein.

El comienzo de los años 20 eran en general un momento difícil para Lenard. Se enfrentaron con las ideas de izquierda con entusiasmo por los estudiantes y fue humillado públicamente cuando, tras el asesinato de las políticas liberales judíos origen, y el canciller alemán Walter Rathenau se negó a sumergir la bandera a su edificio de instituto Heidelberg.

Sus ahorros invertidos en valores de deuda de gobierno, se quemaron como resultado de la inflación, y en 1922 de los efectos de la desnutrición durante la guerra, la muerte de su único hijo. Lenard se hizo inclina a creer que el problema de Alemania (incluyendo la Ciencia Alemana) son el resultado de una conspiración judía.

Un estrecho colaborador de Lenard en este momento se convirtió Johannes Stark, el Premio Nobel de Física en 1919, también tienden a culpar a sus propios fracasos en las maquinaciones de los Judios. Stark después de la guerra, en contraposición a la sociedad liberal física organizó la conservadora "profesional alemán colegio de la comunidad maestros", con el que intentaron controlar la financiación de la investigación y la designación de las posiciones científicas y docentes, pero no Él tuvo éxito. Después de no poder proteger a un estudiante graduado en 1922, Stark dijo que está rodeado de admiradores de Einstein, y renunció a su cargo de profesor universitario.

En 1924, seis meses después del Putsch de Múnich en Grossdeutsche Zeitung periódico publicó un artículo de Lenard y Stark, "Hitler y el espíritu de la ciencia." Los autores compararon a Hitler con los gigantes de la ciencia como Galileo, Kepler, Newton y Faraday ( "Qué felicidad, que el genio en la carne viva entre nosotros! "), y también alabó el genio aria y condenado a su descomposición Judaísmo.

De acuerdo con Lenard y Stark, la ciencia perniciosa influencia judía se manifestó en nuevas áreas de la física teórica - cuántica la mecánica y la teoría de la relatividad, exigiendo el rechazo de las viejas ideas y el uso de un complejo y desconocido matemática aparato.

Para la vieja generación de científicos, incluso aquellos con talento como Leonard, era un reto que pocos han sido capaces de aceptar.

Lenard se opuso a la "judía", es decir, la física teórica "aria", que es experimental, y exigió que la ciencia alemana se ha centrado en este último. En el prefacio del libro "Física Alemana", escribió: "El físico alemán? - Pedir a la gente. Yo también podría decir que la física aria, o la física nórdicos personas denunciantes física, la física de aquellos que fundaron el estudio de las ciencias naturales ".

Durante mucho tiempo, "la física aria" Lenard y Stark sigue siendo un fenómeno marginal, y la física diferentes origen estaban comprometidos en Alemania, la investigación teórica y experimental de la más alta nivel.

Todo cambió cuando en 1933 se convirtió en Canciller de Alemania Adolf Hitler. Einstein, que era en ese momento en los Estados Unidos, se negó la nacionalidad alemana y miembro de la Academia de Ciencias y presidente de la Academia Max Planck dio la bienvenida a la decisión: "A pesar de la profunda brecha entre nuestros puntos de vista políticos, nuestra amistad personal siempre permanecerá sin cambios", - aseguró Einstein personales correspondencia. Sin embargo, algunos miembros de la Academia han sido molestado por el hecho de que Einstein no tenía tiempo demostrativamente excluidos de ella.

Pronto Johannes Stark se convirtió en presidente del Instituto Físico-Técnico y la Fundación Alemana de Investigación. Durante el próximo año Alemania ha dejado una cuarta parte de todos los físicos y los físicos teóricos mitad.