Seperti Albert Einstein berjuang untuk dunia Eropa dan teori fisika
Pembentukan / / December 19, 2019
Pada awal abad kedua puluh dalam fisika yang membuat penemuan yang luar biasa, beberapa di antaranya milik Albert Einstein, pencipta teori relativitas umum.
Para ilmuwan di ambang pandangan yang sama sekali baru dari alam semesta, yang diperlukan dari mereka keberanian intelektual, siap terjun ke teori dan keterampilan untuk menangani kompleks aparat matematika. Sebut saja diterima, tidak semua, dan, seperti yang terjadi, pada debat ilmiah ditumpangkan perbedaan politik yang disebabkan oleh pertama Perang Dunia I, Kemudian - yang datang ke kekuasaan Hitler di Jerman. Einstein dan segera terbukti tokoh di sekitar kunci yang pecah tombak.
Einstein terhadap semua
Perang Dunia Pertama didampingi oleh kebangkitan patriotik di kalangan penduduk Negara Pihak, termasuk para ilmuwan.
Di Jerman pada tahun 1914, 93 ilmuwan dan seniman, termasuk Max Planck dan Fritz Haber Wilhelm Roentgen, yang diterbitkan sebuah manifesto, menyatakan dukungan penuh bagi pemerintah dan perang, yang mengarah: "Kami, para wakil ilmu Jerman dan seni, untuk menyatakan semua budaya protes dunia melawan kebohongan dan fitnah, yang musuh-musuh kita berusaha untuk mencemari hal yang benar di Jerman dikenakan pada itu perjuangan berat untuk keberadaan.
<...> Tanpa militerisme Jerman budaya Jerman akan dihancurkan lama di tunas. militerisme Jerman merupakan turunan dari budaya Jerman, dan ia lahir di negara itu, seperti tidak ada negara lain di dunia mengalami selama berabad-abad, menjarah penggerebekan. "Namun saya menemukan seorang ilmuwan Jerman, yang berbicara keras terhadap ide-ide tersebut. Albert Einstein diterbitkan pada tahun 1915 sebuah manifesto kembali "Eropa": "Tidak pernah sebelumnya sejak perang tidak melanggar interaksi budaya. <...> Tugas Eropa yang memiliki pendidikan dan baik akan - tidak mampu memberikan di Eropa ". Namun, seruan ini, kecuali untuk Einstein menandatangani hanya tiga orang.
ilmuwan Jerman Einstein menjadi cukup baru-baru ini, meskipun lahir di Jerman. Sekolah dan universitas ia lulus di Swiss, dan tahun lalu hampir sepuluh, berbagai perguruan tinggi Eropa menolak dia masuk ke pekerjaan. Hal ini sebagian disebabkan oleh kenyataan bagaimana Einstein berpaling untuk mempertimbangkan pencalonannya.
Dengan demikian, dalam sebuah surat kepada Paulus Drude, pencipta teori elektron dari logam, ia pertama kali menunjukkan dua kesalahan dalam teorinya, dan hanya kemudian diminta untuk mengambil pada pekerjaan.
Akibatnya, Einstein harus menetap di kantor paten Swiss di Bern, dan hanya pada akhir tahun 1909, ia mampu mendapatkan posisi di University of Zurich. Dan sudah pada tahun 1913, Max Planck dirinya dengan masa depan pemenang Nobel Kimia Walther Nernst pribadi tiba di Zurich untuk membujuk Einstein untuk mengambil kewarganegaraan Jerman, pindah ke Berlin dan menjadi anggota Prussian Academy of Sciences dan Direktur Institut Fisika.
pekerjaan itu untuk Einstein di kantor paten luar biasa produktif dari sudut pandang ilmiah. "Ketika seseorang berjalan oleh, saya mendorong catatan ke dalam laci dan berpura-pura terlibat dalam pekerjaan paten," - kenangnya. 1905 turun dalam sejarah sebagai ilmu annus mirabilis"Annus mirabilis".
tahun dalam jurnal Annalen der Physik ini empat artikel dari Einstein, di mana ia mampu menggambarkan secara teoritis gerak Brown menjelaskan, menggunakan Planck ide kuanta cahaya, efek fotolistrik, atau emisi elektron dari efek logam ketika disinari dengan cahaya (dalam eksperimen J.. J.. Thomson menemukan elektron), dan membuat kontribusi yang menentukan terhadap penciptaan teori relativitas khusus.
Menakjubkan kebetulan: teori relativitas muncul hampir bersamaan dengan teori kuantum, dan hanya sebagai tiba-tiba dan tidak dapat ditarik kembali mengubah dasar-dasar fisika.
Pada abad XIX itu mapan sifat gelombang cahaya, dan para ilmuwan tertarik dalam struktur zat, di mana gelombang merambat.
Terlepas dari kenyataan bahwa belum ada yang melihat udara (disebut zat ini) langsung, tidak diragukan lagi, bahwa itu ada dan meresapi seluruh yang Alam semesta tidak muncul: itu jelas bahwa gelombang harus diperluas ke beberapa media elastis, mirip dengan lingkaran dari batu yang dilemparkan di dalam air: permukaan air pada titik batu kejadian mulai berosilasi, dan seperti yang elastis, getaran ditransmisikan ke titik tetangga dari mereka - untuk tetangga dan sebagainya. Keberadaan benda-benda fisik yang tidak dapat dilihat dengan bantuan instrumen yang tersedia, setelah penemuan atom dan elektron, juga, tidak mengherankan.
Salah satu pertanyaan sederhana yang fisika klasik tidak bisa menemukan jawaban, itu: yang tertarik apakah udara mayat di dalamnya bergerak? Pada akhir abad XIX beberapa eksperimen jelas menunjukkan bahwa ether sepenuhnya entrained oleh badan-badan yang bergerak, dan lain-lain, dan tidak kurang dari meyakinkan - yang tertarik hanya sebagian.
Lingkaran di atas air - salah satu contoh gelombang dalam media elastis. Jika tubuh tidak bergerak membawa ester dari, kecepatan cahaya relatif terhadap tubuh akan terdiri dari kecepatan cahaya relatif terhadap eter dan sebagian besar kecepatan tubuh. Jika sepenuhnya membawa ester (seperti yang terjadi ketika bergerak dalam cairan kental), kecepatan cahaya relatif terhadap tubuh adalah sama dengan kecepatan cahaya relatif terhadap eter dan tidak tergantung pada kecepatan tubuh.
fisikawan Perancis Louis Fizeau pada tahun 1851 tahun menunjukkan bahwa ester dari sebagian tertarik dalam aliran bergerak air. Dalam serangkaian percobaan 1880-1887 American Albert Michelson dan Edward Morley, di satu sisi, dikonfirmasi dengan akurasi yang lebih besar Fizeau kesimpulan dan dengan yang lain - kami menemukan bahwa berputar bumi mengelilingi matahari, benar-benar membawa eter bersama, yaitu, kecepatan cahaya di dunia tidak tergantung pada bagaimana bergerak.
Untuk menentukan bagaimana bumi bergerak relatif terhadap eter, Michelson dan Morley dibangun perangkat khusus, interferometer (lihat. Skema di bawah ini). Cahaya dari sumber jatuh pada pelat semitransparan, sebagian tercermin dari cermin 1 dan sebagian lolos ke cermin 2 (cermin yang berjarak sama dari piring). The balok tercermin dari cermin, kemudian kembali masuk di piring tembus dan dari itu datang bersama-sama pada detektor, di mana pola interferensi.
Ketika bumi bergerak relatif terhadap eter, misalnya ke arah cermin 2, maka kecepatan cahaya dalam arah horisontal dan vertikal tidak akan cocok, yang harus mengarah pada pergeseran fase gelombang yang dipantulkan dari cermin yang berbeda untuk detektor (misalnya, seperti yang ditunjukkan dalam diagram, kanan bawah). Pada kenyataannya, perpindahan tidak diamati (lihat. Lebih rendah Kiri).
Einstein vs Newton
Dalam upaya untuk memahami pergerakan eter dan propagasi cahaya di dalamnya Lorentz dan matematikawan Perancis Henri Poincaré memiliki menunjukkan bahwa ukuran tubuh bergerak berubah dibandingkan dengan ukuran tetap dan, apalagi, waktu bagi tubuh bergerak mengalir lebih lambat. Sulit untuk membayangkan - dan Lorentz dianggap asumsi ini lebih seperti trik matematika daripada Efek fisik - tapi mereka diizinkan untuk menyepakati mekanisme, teori elektromagnetik cahaya dan data eksperimen.
Einstein dalam dua artikel pada tahun 1905 bisa atas dasar pertimbangan intuitif untuk membuat sebuah teori yang koheren, di mana semua efek ini menakjubkan adalah hasil dari dua postulat:
- kecepatan cahaya adalah konstan dan tidak tergantung pada bagaimana sumber bergerak dan penerima (dan kira-kira sama dengan 300.000 km / s);
- untuk setiap sistem fisik hukum-hukum fisika adalah sama terlepas dari apakah itu bergerak tanpa akselerasi (kecepatan apapun) atau saat istirahat.
Dan ia membawa formula fisik yang paling terkenal - E = mc2! Selanjutnya, karena gerakan dalil eter pertama berhenti memiliki nilai Einstein hanya ditinggalkan - cahaya dapat merambat dalam ruang hampa.
Pengaruh dilatasi waktu, khususnya, mengarah ke yang terkenal "paradoks kembar". Jika salah satu dari dua anak kembar, Ivan, dikirim pada pesawat ruang angkasa ke bintang-bintang, dan yang kedua, Peter, masih menunggu dia di bumi, setelah kembali ternyata Ivan telah berusia kurang dari Peter, karena waktu baginya untuk pindah pesawat ruang angkasa cepat mengalir lebih lambat dari Bumi.
Efek ini, serta perbedaan lain antara teori relativitas dari mekanik biasa, hanya ditampilkan pada besar kecepatan, sebanding dengan kecepatan cahaya, dan jadi kami tidak pernah bertemu mereka di sehari-hari hidup. Untuk kecepatan normal dengan yang kita bertemu di dunia, fraksi v / c (recall, c = 300.000 kilometer per detik) berbeda sangat sedikit dari tanah, dan kami kembali ke dunia akrab dan nyaman mekanika sekolah.
Namun demikian, efek dari relativitas harus dipertimbangkan, misalnya, saat sinkronisasi clock untuk satelit GPS, dengan sistem terestrial untuk posisi tepat kerja sistem. Selain itu, perlambatan down effect waktu penyelidikan partikel dasar. Banyak dari mereka yang tidak stabil dan dalam waktu yang sangat singkat berubah menjadi yang lain. Biasanya, bagaimanapun, mereka dengan cepat bergerak, dan dengan demikian waktu sebelum mengkonversi mereka ke titik pengamat pandang ditarik, yang memungkinkan mereka untuk mendaftar dan menyelidiki.
Teori relativitas khusus muncul dari kebutuhan untuk mendamaikan teori elektromagnetik cahaya dengan mekanik cepat (dan pada kecepatan konstan) dari tubuh bergerak. Setelah pindah ke Jerman, Einstein menyelesaikan teori relativitas umum (GR), yang ditambahkan ke fenomena elektromagnetik dan mekanik gravitasi. Ternyata medan gravitasi dapat digambarkan sebagai deformasi ruang dan waktu dengan tubuh besar.
Salah satu konsekuensi dari kelengkungan GR adalah jalan balok ketika melewati cahaya dekat sebuah massa besar. Usaha pertama di verifikasi eksperimental relativitas umum akan diadakan pada musim panas 1914 di bawah pengawasan gerhana matahari di Krimea. Namun, tim Jerman astronom diinternir sehubungan dengan perang. Hal ini dalam arti disimpan reputasi GRT karena pada saat teori yang terdapat kesalahan dan memberikan prediksi yang salah dari sudut defleksi balok.
Pada tahun 1919, fisikawan Inggris Arthur Eddington selama pengamatan gerhana matahari di pulau Principe di lepas pantai barat Afrika mampu mengkonfirmasi bahwa cahaya Bintang (ia terlihat oleh fakta bahwa matahari tidak terhalang), lewat Matahari dibelokkan oleh persis sudut, yang memprediksi persamaan Einstein.
Pembukaan Eddington membuat Einstein superstar.
hari ketujuh November 1919, pada puncak Konferensi Perdamaian Paris, ketika semua perhatian, tampaknya, harus difokuskan pada bagaimana dunia akan ada setelah Perang Dunia Pertama, surat kabar London The Times keluar dengan tajuk: "Revolusi dalam ilmu: teori baru tentang alam semesta, ide-ide Newton dikalahkan. "
Wartawan dikejar Einstein di mana-mana, melecehkan permintaan untuk menjelaskan teori relativitas singkatnya, dan lorong-lorong, di mana Dia memberi kuliah umum, diisi dengan (dalam hal ini, menurut sezaman, Einstein tidak sangat baik dosen; siswa memiliki sedikit pemahaman tentang esensi dari kuliah, tapi masih datang untuk melihat selebriti).
Pada tahun 1921, bersama-sama Einstein dengan bahasa Inggris biokimia dan masa depan Presiden Israel Chaim Weizmann Aku melanjutkan tur ceramah dari Amerika Serikat untuk mengumpulkan dana untuk mendukung pemukiman Yahudi di Palestina. Menurut The New York Times, «The Metropolitan Opera sibuk semua tempat dari pit orkestra ke baris galorki terakhir, ratusan orang berdiri di lorong." Koresponden menekankan: "Einstein berbicara Jerman, tapi ingin melihat dan mendengar orang, yang dilengkapi konsep ilmiah alam semesta dengan teori baru ruang, waktu dan gerakan, menduduki semua kursi di hall. "
Meskipun keberhasilan masyarakat umum, teori komunitas ilmiah relativitas diterima dengan kesulitan besar.
Dari 1910-1921 rekan berpikiran progresif sepuluh kali dinominasikan Einstein untuk Hadiah Nobel dalam fisika, tetapi konservatif setiap kali komite Nobel menolak, mengutip fakta bahwa teori relativitas belum menerima eksperimental yang cukup konfirmasi.
Setelah ekspedisi, Eddington semuanya mulai memberikan skandal yang lebih besar, dan pada tahun 1921, masih belum yakin anggota komite mengambil solusi elegan - penghargaan Einstein Award, tidak menyebutkan teori relativitas, yaitu: "Untuk layanan untuk teori fisika dan khususnya untuk penemuan hukum fotolistrik yang efek. "
fisika Arya melawan Einstein
popularitas Einstein di Barat menyebabkan reaksi yang menyakitkan dari rekan-rekan di Jerman, yang hampir terisolasi setelah manifesto militan 1914 dan kekalahan dalam Perang Dunia Pertama. Pada tahun 1921, Einstein adalah ilmuwan hanya Jerman yang menerima undangan untuk Dunia Solvay Fisika Kongres di Brussels (yang ia, bagaimanapun, diabaikan dalam mendukung perjalanan ke AS dengan Weizmann).
Pada saat yang sama, meskipun ada perbedaan ideologi, dengan mayoritas rekan-rekan patriotik Einstein berhasil mempertahankan hubungan persahabatan. Tapi mahasiswa sayap kanan ekstrim dan ilmuwan, Einstein memperoleh reputasi sebagai pengkhianat yang mengetuk sesat ilmu Jerman.
Salah satu wakil dari sayap ini adalah Philipp Lenard. Terlepas dari kenyataan bahwa pada tahun 1905 untuk studi eksperimental elektron, menghasilkan efek fotolistrik, Lenard menerima Hadiah Nobel dalam fisika, ia selalu menderita dari fakta bahwa kontribusinya terhadap ilmu pengetahuan tidak diakui cukup derajat.
Pertama, pada tahun 1893, ia meminjam tabung debit buatan sendiri Roentgen, dan pada tahun 1895, Roentgen menemukan bahwa tabung debit memancarkan sampai sekarang belum sinar ilmu pengetahuan. Leonard percaya bahwa pembukaan setidaknya harus dianggap sebagai sendi, tetapi semua kemuliaan penemuan dan Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1901 pergi ke salah satu Roentgen. Lenard itu marah dan mengatakan bahwa adalah sinar-ibu, sedangkan X-ray hanya bidan. Dalam hal ini, tampaknya, dalam percobaan yang menentukan X-ray tube Lenard masih belum digunakan.
Kedua, Lenard itu banyak tersinggung oleh fisikawan Inggris. Dia menantang prioritas penemuan elektron di Thomson dan menuduh ilmuwan Inggris bahwa ia tidak benar mengacu pada karyanya. Lenard menciptakan model atom, yang dapat dianggap sebagai pelopor dari model Rutherford, tapi itu tidak ditandai dengan benar. Tidak mengherankan, Leonard disebut English bangsa egois dan pedagang curang, dan Jerman, sebaliknya - bangsa pahlawan dan setelah Perang Dunia Pertama, menawarkan untuk mengatur Kontinental intelektual Inggris blokade.
Ketiga, Einstein mampu secara teoritis menjelaskan efek fotolistrik, dan Lenard pada tahun 1913, bahkan sebelum kontroversi terkait dengan perang, bahkan dia disarankan untuk profesor. Tapi Hadiah Nobel untuk penemuan hukum efek fotolistrik pada tahun 1921 memberikan satu Einstein.
Awal 20-an pada umumnya adalah waktu yang sulit bagi Lenard. Dia bentrok dengan ide-ide sayap kiri dengan antusias oleh siswa dan dipermalukan di depan umum ketika, setelah pembunuhan kebijakan liberal Yahudi asal, dan Jerman Menteri Luar Negeri Walter Rathenau menolak untuk mencelupkan bendera untuk membangun lembaganya Heidelberg.
tabungannya diinvestasikan pada efek hutang pemerintah, dibakar sebagai akibat dari inflasi, dan pada tahun 1922 dari efek kekurangan gizi selama perang, kematian anaknya saja. Lenard menjadi cenderung percaya bahwa masalah Jerman (termasuk Sains Jerman) adalah hasil dari konspirasi Yahudi.
Rekan dekat Lenard saat ini menjadi Johannes Stark, Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1919, juga cenderung menyalahkan kegagalan mereka sendiri dalam intrik orang Yahudi. Stark setelah perang, sebagai lawan Masyarakat liberal Fisik menyelenggarakan konservatif "perguruan tinggi profesional Jerman guru", dengan yang mencoba untuk mengontrol dana penelitian dan janji untuk posisi ilmiah dan pengajaran, tapi tidak Dia berhasil. Setelah gagal melindungi seorang mahasiswa pascasarjana di tahun 1922, Stark mengatakan bahwa dikelilingi oleh pengagum Einstein, dan mengundurkan diri dari jabatan profesor universitas.
Pada tahun 1924, enam bulan setelah Beer Hall Putsch di Grossdeutsche Zeitung koran menerbitkan sebuah artikel oleh Lenard dan Stark, "Hitler dan semangat ilmu pengetahuan." Para penulis dibandingkan Hitler dengan raksasa seperti ilmu sebagai Galileo, Kepler, Newton, dan Faraday ( "Apa kebahagiaan, bahwa jenius dalam daging hidup di antara kita! "), dan juga memuji jenius Arya dan mengutuk membusuk nya Yudaisme.
Menurut Lenard dan Stark, ilmu pengaruh Yahudi merusak terwujud di daerah baru dari teori fisika - kuantum mekanik dan teori relativitas, menuntut penolakan ide-ide lama dan menggunakan kompleks dan asing matematika aparat.
Untuk generasi yang lebih tua dari ilmuwan, bahkan mereka berbakat seperti Leonard, itu sebuah tantangan yang beberapa telah mampu menerima.
Lenard menentang "Yahudi", yaitu, teori fisika "Arya", yaitu eksperimental, dan menuntut ilmu Jerman telah difokuskan pada yang terakhir. Dalam kata pengantar buku "Jerman Fisika", ia menulis: "Fisikawan Jerman? - Tanyakan orang. Saya juga bisa mengatakan fisika Arya, atau fisika Nordic orang whistleblower fisika, fisika dari mereka yang mendirikan studi ilmu pengetahuan alam. "
Untuk waktu yang lama, "Arya fisika" Lenard dan Stark tetap fenomena marjinal, dan fisika yang berbeda asal terlibat di Jerman, penelitian teoritis dan eksperimental yang tertinggi tingkat.
Semuanya berubah ketika pada tahun 1933 menjadi Kanselir Jerman Adolf Hitler. Einstein, yang pada waktu itu di Amerika Serikat, menolak kewarganegaraan Jerman dan keanggotaan di Akademi Ilmu Pengetahuan dan Akademi Presiden Max Planck menyambut baik keputusan: "Meskipun jurang yang dalam antara pandangan politik kami, persahabatan pribadi kita selalu akan tetap tidak berubah," - dia meyakinkan Einstein pribadi korespondensi. Namun, beberapa anggota dari Akademi telah terganggu oleh fakta bahwa Einstein tidak punya waktu demonstratif dikecualikan dari itu.
Segera Johannes Stark menjadi presiden dari Institut Fisika-Teknis dan Yayasan Penelitian Jerman. Selama tahun depan Jerman telah meninggalkan seperempat dari semua fisikawan dan fisikawan teoritis setengah.