Portrét Alberta Einsteina z roku 1939.
(Obrázok: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein je často citovaný ako jeden z najvplyvnejších vedcov 20. storočia. Jeho práca naďalej pomáha astronómom študovať všetko od gravitačných vĺn po ortuťovú obežnú dráhu.
Vedecká rovnica, ktorá pomohla vysvetliť špeciálnu relativitu - E = mc ^ 2 - je známa aj medzi tými, ktorí nerozumejú jej základnej fyzike. Einstein je tiež známy svojou teóriou všeobecnej relativity (vysvetlenie gravitácie) a fotoelektrickým efektom (ktorý za určitých okolností vysvetľuje správanie elektrónov); jeho práca na ňom získala v roku 1921 Nobelovu cenu za fyziku.
Einstein sa márne snažil zjednotiť všetky sily vesmíru do jedinej teórie alebo teórie všetkého, na čom ešte pracoval v čase svojej smrti.
Skoré roky
Einstein sa narodil 14. marca 1879 v meste Ulm v Nemecku, ktoré má dnes viac ako 120 000 obyvateľov. Nachádza sa tu malá pamätná tabuľa, na ktorej stál jeho dom (bol zničený počas druhej svetovej vojny). Rodina sa presťahovala do Mníchova krátko po svojom narodení a neskôr do Talianska, keď jeho otec čelil problémom s podnikaním. Einsteinov otec Hermann prevádzkoval elektrochemickú továreň a jeho matka Pauline sa starala o Alberta a jeho mladšiu sestru Máriu.
Podľa Hansa-Josefa Küppera, učiteľa Alberta Einsteina, Einstein vo svojich spomienkach napísal, že dva „zázraky“ hlboko ovplyvnili jeho rané roky. Mladý Einstein sa stretol so svojím prvým zázrakom - s kompasom - vo veku 5 rokov. Bol to zmätený neviditeľné sily môže vychýliť ihlu. To by viedlo k celoživotnej fascinácii neviditeľnými silami. Druhý zázrak prišiel vo veku 12 rokov, keď objavil knihu geometrie, ktorú uctieval a nazval ju „knihou svätej geometrie“.
Napriek populárnemu názoru, mladý Albert bol dobrý študent, Vynikal vo fyzike a matematike, ale bol „miernejším“ žiakom v iných predmetoch, napísal Küpper na svoju webovú stránku. Einstein sa však búril proti autoritárskemu postoju niektorých svojich učiteľov a v 16. roku ukončil školskú dochádzku. Neskôr zložil prijímaciu skúšku na švajčiarsku spolkovú polytechnickú školu v Zürichu, zatiaľ čo jeho výkony vo fyzike a matematike boli vynikajúce, jeho známky v ostatné oblasti boli čiastkové a skúšku nevyhovel. Usilujúci fyzik absolvoval ďalšie kurzy, aby vyplnil medzeru vo svojich vedomostiach. V roku 1896 bol prijatý na švajčiarsku polytechniku av roku 1901 získal diplom na výučbu fyziky a matematiky.
Einstein však nemohol nájsť učiteľské miesto a začal pracovať v bernskom patentovom úrade v roku 1901 podľa biografie Nobelovej ceny. Tam bol, keď medzi analýzou patentových prihlášok, rozvinul svoju prácu v špeciálnej relativite a ďalšie oblasti fyziky, ktoré ho neskôr preslávili.
Einstein sa oženil s Milevou Maričovou, dlhoročnou láskou z Curychu, v roku 1903. Ich deti, Hans Albert a Eduard, sa narodili v rokoch 1904 a 1910. (Osud dieťaťa, ktoré sa im narodilo v roku 1902 pred ich manželstvom, Lieserl, nie je známy) .) Einstein sa rozviedol s Maricom v roku 1919 a krátko po tom, čo sa oženil s Elsou Löwenthalovou. Löwenthal zomrel v roku 1933.
Hlavné body kariéry
Einsteinova kariéra ho poslala do viacerých krajín. Doktorát získal na univerzite v Zürichu v roku 1905 a následne nastúpil na post profesora v Zürichu (1909), Prahe (1911) a Zürichu (1912). Ďalej sa presťahoval do Berlína, aby sa stal riaditeľom Kaiser Wilhelm Physical Institute a profesorom na univerzite v Berlíne (1914). Stal sa tiež nemeckým občanom.
hlavné potvrdenie práce Einsteina prišiel v roku 1919, keď Sir Arthur Eddington, sekretár Kráľovskej astronomickej spoločnosti, viedol výpravu do Afriky, ktorá merala polohu hviezd počas úplného zatmenia Slnka. Skupina zistila, že poloha hviezd sa posunula v dôsledku ohybu svetla okolo Slnka. (V roku 2008 výroba BBC / HBO dramatizovala príbeh v knihe „Einstein a Eddington“.)
Einstein zostal v Nemecku až do roku 1933, keď sa k moci dostal diktátor Adolf Hitler. Fyzik sa potom vzdal svojho nemeckého občianstva a presťahoval sa do Spojených štátov, aby sa stal profesorom teoretickej fyziky v Princetone. V roku 1940 sa stal občanom USA a v roku 1945 odišiel do dôchodku.
Einstein zostal aktívny vo fyzickej komunite počas jeho neskorších rokov. V roku 1939 slávne napísal list prezidentovi Franklinovi D. Rooseveltovi varovanie, že urán by sa mohol použiť pre atómovú bombu.
Neskoro v Einsteinovom živote sa zúčastnil série súkromných debát s fyzikom Nielsom Bohrom o platnosť kvantovej teórie, Bohrove teórie zastávali deň a Einstein neskôr začlenil kvantovú teóriu do svojich vlastných výpočtov.
Einsteinov mozog
Einstein zomrel na aneuryzmu aorty 18. apríla 1955. Podľa Amerického prírodovedného múzea prírodnej histórie (AMNH) v jeho srdci praskla krvná cieva. Na otázku, či chce podstúpiť operáciu, Einstein odmietol. „Chcem ísť, keď chcem ísť,“ povedal. „Je zbytočné umelo predlžovať život. Urobil som svoj podiel; je čas ísť. Urobím to elegantne.“
Einsteinovo telo - vlastne aj tak - bolo spopolnené; jeho popol bol rozptýlený na nezverejnenom mieste podľa AMNH. Avšak lekár v Princetonskej nemocnici Thomas Harvey vykonal pitvu, zjavne bez povolenia, a odstránil Einsteinov mozog a očné bulvy, podľa Matta Blitza, ktorý písal o Einsteinovom mozgu v stĺpci 2015 pre Dnes som to zistil.
Harvey nakrájal stovky tenkých rezov mozgového tkaniva na mikroskopické sklíčka a vyfotil 14 fotografií z niekoľkých uhlov. Vzal si so sebou mozgové tkanivo, diapozitívy a obrázky, keď sa presťahoval do Wichity v Kansase, kde bol lekárskym dozorom v biologickom testovacom laboratóriu. [Galéria obrázkov: Einsteinov mozog]
V priebehu nasledujúcich 30 rokov Harvey poslal niekoľko snímok iným výskumníkom, ktorí o ne požiadali, ale zvyšok mozgu si nechal v dvoch sklenených nádobách, niekedy v krabičke s moštom pod chladičom piva. Príbeh Einsteinovho mozgu sa do značnej miery zabudol až do roku 1985, keď Harvey a jeho kolegovia uverejnili svoje študijné výsledky v časopise Experimentálna neurológia..
Harvey v roku 1988 nevyhovel skúške spôsobilosti a jeho lekárske oprávnenie bolo zrušené, napísal Blitz. Harvey nakoniec daroval mozog Princetonskej nemocnici, kde sa začala cesta mozgu. Harvey zomrel v roku 2007.Kusy Einsteinovho mozgu sú teraz v múzeu Mütter vo Philadelphii.
Čo štúdie zistili
Autori štúdie Harvey z roku 1985 uviedli, že Einsteinov mozog mal na neurónoch (nervových bunkách) väčší počet gliových buniek (tých, ktoré podporujú a izolujú nervový systém), ako iné mozgy, ktoré skúmali. Dospeli k záveru, že by to mohlo naznačovať, že neuróny majú vyššiu metabolickú potrebu - inými slovami, Einsteinove mozgové bunky potrebovali a použili viac energie, čo by mohlo byť dôvodom, prečo mal také pokročilé myslenie a koncepčné zručnosti.
Iní vedci však poukázali na niekoľko problémov s touto štúdiou, podľa Eric H. Chudlera, neurovedec na University of Washington. Najskôr boli napríklad iné mozgy použité v štúdii mladšie ako Einsteinov mozog. Po druhé, „experimentálna skupina“ mala iba jedného subjektu - Einsteina. Potrebné sú ďalšie štúdie, aby sa zistilo, či sa tieto anatomické rozdiely vyskytujú u iných ľudí. A po tretie, študovala sa iba malá časť Einsteinovho mozgu.
Ďalšia štúdia, publikovaná v roku 1996 v časopise Neurovedné listy, zistili, že Einsteinov mozog vážil iba 1 230 gramov, čo je menej ako priemerný mozog dospelých mužov (asi 1 400 g). Mozgová kôra vedca bola tiež tenšia ako u piatich kontrolných mozgov, ale hustota neurónov bola vyššia.
Štúdia uverejnená v roku 2012 v časopise Brain odhalila, že Einstein má mozog extra zloženie v šedej hmote, miesto vedomého myslenia. Obzvlášť predné laloky, regióny spojené s abstraktným myslením a plánovaním, mali neobvykle komplikované zloženie.
Einsteinov vedecký odkaz
Einsteinov odkaz vo fyzike je významný. Uvádzame niektoré kľúčové vedecké princípy, ktoré propagoval:
Teória špeciálnej relativity: Einstein ukázal, že fyzikálne zákony sú rovnaké pre všetkých pozorovateľov, pokiaľ nie sú v akcelerácii. Avšak, rýchlosť svetla vo vákuu je vždy rovnaká, bez ohľadu na to, akou rýchlosťou pozorovateľ cestuje. Táto práca viedla k jeho uvedomeniu si, že priestor a čas sú spojené s tým, čo teraz nazývame časopriestor. Udalosť, ktorú videl jeden pozorovateľ, môže iný pozorovateľ vidieť aj v inom čase.
Teória všeobecnej relativity: Jednalo sa o preformulovanie gravitačného zákona. V 16. storočí newton sformulovali tri zákony o pohybe, medzi nimi aj o tom, ako funguje gravitácia medzi dvoma telom. Sila medzi nimi závisí od toho, aký masívny je každý objekt a ako ďaleko sú tieto objekty od seba. Einstein zistil, že pri premýšľaní o časopriestore masívny predmet spôsobí skreslenie času (ako napríklad položiť ťažkú guľu na trampolínu). Gravitácia sa vynakladá, keď iné objekty spadajú do „studne“ vytvorenej skreslením v čase, ako mramor valiaci sa smerom k veľkej gule. Všeobecná relativita prešla nedávnym hlavným testom v roku 2019 v experimente zahŕňajúce supermasívnu čiernu dieru v strede Mliečnej dráhy.
Fotoelektrický efekt: Einsteinova práca v roku 1905 navrhla, aby sa svetlo považovalo za prúd častíc (fotónov) namiesto jednej vlny, ako sa v tom čase bežne myslelo. Jeho práca pomohla rozlúštiť zvedavé výsledky, ktoré vedci predtým nedokázali vysvetliť.
Zjednotená teória poľa: Einstein strávil veľa zo svojich neskorších rokov pokusom spojiť oblasti elektromagnetizmu a gravitácie. Bol neúspešný, ale možno už predbehol čas. Na tomto probléme stále pracujú ďalší fyzici.
Einsteinov odkaz pre astronómiu
Einsteinovej práce má mnoho aplikácií, ale tu sú niektoré z najvýznamnejších v astronómii:
Gravitačné vlny: V roku 2016 laserové interferometrické gravitačné vlnové observatórium (LIGO) zistilo vlnky vesmírneho času - inak známe ako gravitačné vlny - k tomu došlo po zrážke čiernych dier asi 1,4 miliardy svetelných rokov od Zeme. LIGO tiež urobil počiatočnú detekciu gravitačných vĺn v roku 2015, storočie po tom, čo Einstein predpovedal tieto vlnky. Vlny sú aspektom Einsteinovej teórie všeobecnej relativity.
Ortuťová obežná dráha: Ortuť je malá planéta obiehajúca okolo veľmi veľkého objektu vzhľadom na jeho veľkosť - slnko. Jeho obežnú dráhu nebolo možné pochopiť, kým všeobecná relativita nepreukázala, že zakrivenie časopriestoru ovplyvňuje pohyby Merkúra a mení jeho obežnú dráhu. Existuje malá šanca, že v dôsledku týchto zmien (s ešte menšou pravdepodobnosťou, že by sa mohla zraziť so Zemou), mohla byť z našej slnečnej sústavy v priebehu miliárd rokov vypustená ortuť.
Gravitačné šošovky: Toto je jav, pomocou ktorého ohýba okolo neho mohutný objekt (napríklad zhluk galaxií alebo čierna diera). Astronómovia, ktorí sa pozerajú na túto oblasť ďalekohľadom, môžu kvôli ohnutiu svetla vidieť predmety priamo za masívnym objektom. Známym príkladom je Einsteinov kríž, kvasar v Krušných horách konštelácia Pegasus: Galaxia vzdialená približne 400 miliónov svetelných rokov ohýba svetlo kvasaru tak, aby sa okolo galaxie objavilo štyrikrát.
Čierne diery: V apríli 2019 sa ďalekohľad Event Horizon ukázal vôbec prvý obrázky čiernej diery, Fotografie znova potvrdili niekoľko aspektov všeobecnej relativity, a to nielen to, že existujú čierne diery, ale aj to, že majú kruhový horizont udalostí - bod, v ktorom nemôže uniknúť nič, ani svetlo.
Dodatočné zdroje:
- Nájdite odpovede na Často kladené otázky o Albert Einstein na webovej stránke Nobelovej ceny.
- Listujte digitalizovanými verziami Einsteinove publikované a nepublikované rukopisy v archíve Einstein online.
- Dozvedieť sa o Pamätník Einsteina v budove Národnej akadémie vied vo Washingtone, D.C.
