Портрет Альберта Ейнштейна близько 1939 року.
(Зображення: © MPI / Getty Images)
Альберта Ейнштейна часто називають одним із найвпливовіших вчених 20 століття. Його робота продовжує допомагати астрономам вивчати все, від гравітаційних хвиль до орбіти Меркурія.
Рівняння вченого, яке допомогло пояснити особливу відносність - E = mc ^ 2 - відоме навіть серед тих, хто не розуміє його основної фізики. Ейнштейн відомий також своєю теорією загальної відносності (пояснення сили тяжіння) та фотоелектричним ефектом (який пояснює поведінку електронів за певних обставин); його робота над останнім принесла йому Нобелівську премію з фізики в 1921 році.
Ейнштейн також марно намагався об'єднати всі сили Всесвіту в єдину теорію, або теорію всього, над чим він ще працював на момент смерті.
Ранні роки
Ейнштейн народився 14 березня 1879 року в Ульмі, Німеччина, містечку, яке сьогодні налічує трохи більше 120 000 осіб. Тут є невелика пам'ятна дошка, де стояв його будинок (він був зруйнований під час Другої світової війни). Сім'я переїхала до Мюнхена незабаром після його народження, а згодом до Італії, коли його батько зіткнувся з проблемами ведення власного бізнесу. Батько Ейнштейна, Герман, керував електрохімічною фабрикою, а його мати Поліна опікувалася Альбертом та його молодшою сестрою Марією.
Ейнштейн писав у своїх спогадах, що два "чудеса" глибоко вплинули на його ранні роки, за словами Ганса-Йозефа Кюппера, вченого Альберта Ейнштейна. Юний Ейнштейн зіткнувся зі своїм першим дивом - компасом - у віці 5 років невидимі сили могла відхилити голку. Це призвело б до зачарування на все життя невидимими силами. Друге диво виникло у віці 12 років, коли він відкрив книгу геометрії, якій поклонявся, назвавши її "святою книгою геометрії".
Всупереч поширеній думці, молодий Альберт був хорошим учнем. Він відзначився фізикою та математикою, але був «поміркованішим» учнем з інших предметів, пише Кюппер на своєму веб-сайті. Однак Ейнштейн збунтувався проти авторитарного ставлення деяких своїх вчителів і кинув школу в 16. Він пізніше склав вступний іспит до Швейцарської федеральної політехнічної школи в Цюріху, і хоча його виступи з фізики та математики були чудовими, його оцінки інші райони були субпартом, і він не склав іспит. Прагнучий фізик пройшов додаткові курси, щоб усунути прогалину в своїх знаннях, і був прийнятий до Швейцарської політехніки в 1896 році, а в 1901 році отримав диплом викладання фізики та математики.
Однак Ейнштейн не зміг знайти посаду викладача, і розпочав роботу в патентному відомстві Берна в 1901 році, згідно його біографії про Нобелівську премію. У той час, між тим, між аналізом патентних заявок, він розробив свою роботу в спеціальній відносності та інших областях фізики, які згодом зробили його відомим.
Ейнштейн одружився з Мілевою Маріч, давньою любов'ю його з Цюріха, у 1903 р. Їхні діти, Ганс Альберт та Едуард, народились у 1904 та 1910 роках. .) Ейнштейн розлучився з Маріком у 1919 році і незабаром після одруження з Ельзою Левентал. Левентал помер у 1933 році.
Основні моменти кар'єри
Кар'єра Ейнштейна направляла його до багатьох країн. Докторську ступінь здобув у Цюріхському університеті в 1905 році, а згодом зайняв посади професорів у Цюріху (1909), Празі (1911) та Цюріху (1912). Далі він переїхав до Берліна, щоб стати директором фізичного інституту кайзера Вільгельма та професором Берлінського університету (1914). Він також став громадянином Німеччини.
А основна перевірка роботи Ейнштейна прийшов у 1919 році, коли сер Артур Еддінгтон, секретар Королівського астрономічного товариства, керував експедицією в Африку, яка вимірювала положення зірок під час повного сонячного затемнення. Група виявила, що положення зірок змістилося через вигин світла навколо Сонця. (У 2008 році постановка BBC / HBO драматизувала цю історію в «Ейнштейні та Едінгтоні».)
Ейнштейн залишався в Німеччині до 1933 року, коли до влади піднявся диктатор Адольф Гітлер. Потім фізик відмовився від німецького громадянства і переїхав до США, щоб стати професором теоретичної фізики в Прінстоні. Він став громадянином США в 1940 році, а у пенсії в 1945 році.
Ейнштейн залишався активним у фізичному співтоваристві протягом своїх наступних років. У 1939 році він знаменито написав лист президенту Франклін Д. Рузвельт попереджаючи, що уран може бути використаний для атомної бомби.
Пізно в житті Ейнштейна він брав участь у ряді приватних дебатів з фізиком Нільсом Бор про обгрунтованість квантової теорії. Теорії Бора дотримувалися цього дня, а пізніше Ейнштейн включив квантову теорію у власні розрахунки.
Мозок Ейнштейна
Ейнштейн помер від аневризми аорти 18 квітня 1955 р. Поблизу його серця спалахнуло кровоносна судина, повідомляє Американський музей природознавства (AMNH). На запитання, чи хоче він зробити операцію, Ейнштейн відмовився. "Я хочу йти, коли хочу йти", - сказав він. "Несмачно продовжувати життя штучно. Я зробив свою частку; пора йти. Я зроблю це елегантно".
Тіло Ейнштейна - більшість із нього, все одно, було кремоване; його попіл був розкинутий у нерозкритому місці, повідомляє AMNH. Однак лікар з лікарні Принстон Томас Гарві провів розтин, очевидно, без дозволу, і видалив мозок і очні яблука Ейнштейна, - розповів Метт Бліц, який писав про мозок Ейнштейна в колонці 2015 року для Сьогодні я дізнався.
Гарві нарізав сотні тонких ділянок мозкової тканини, щоб розмістити їх на слайдах мікроскопа, і зробив 14 фотографій мозку з декількох кутів. Він взяв із собою мозкову тканину, слайди та зображення, коли переїхав до Вічіти, штат Канзас, де був медичним наглядом у лабораторії біологічного тестування. [Галерея зображень: Мозок Ейнштейна]
Протягом наступних 30 років Гарві надсилав кілька слайдів іншим дослідникам, які просили їх, але решту мозку зберігав у двох скляних банках, іноді в сидрі під кулером для пива. Історія про мозок Ейнштейна була значною мірою забута до 1985 року, коли Гарві та його колеги опублікували свої результати досліджень у журналі Експериментальна неврологія..
У 1988 році Гарві не витримав іспит на компетентність, і його ліцензію відкликали, пише Бліц. Зрештою, Гарві пожертвував мозок лікарні Принстон, де почалася мандрівка мозку. Гарві помер у 2007 році.Шматки мозку Ейнштейна зараз знаходяться в музеї Мюттера у Філадельфії.
Які дослідження виявили
Автори дослідження Harvey 1985 року повідомили, що мозок Ейнштейна мав більшу кількість гліальних клітин (тих, що підтримують і ізолюють нервову систему) на нейрони (нервові клітини), ніж інші досліджені ними мозки. Вони дійшли висновку, що це може означати, що нейрони мають більш високу метаболічну потребу - іншими словами, клітинам мозку Ейнштейна потрібно і витрачається більше енергії, і це могло бути причиною того, що він мав такі передові навички мислення та концептуальні навички.
Однак інші дослідники вказали на кілька проблем із цим дослідженням, за словами Еріка Х. Чудлера, нейрознавець з Університету Вашингтона. По-перше, наприклад, інші мізки, які використовувались у дослідженні, були молодшими за мозок Ейнштейна. По-друге, "експериментальна група" мала лише один предмет - Ейнштейн. Необхідні додаткові дослідження, щоб побачити, чи виявляються ці анатомічні відмінності у інших людей. І по-третє, вивчалася лише незначна частина мозку Ейнштейна.
Ще одне дослідження, опубліковане в 1996 році в журналі Неврознавчі листи, виявив, що мозок Ейнштейна важив лише 1230 грам, що менше, ніж середній мозок дорослого чоловіка (приблизно 1400 г). Також кора головного мозку вченого була тоншою, ніж у п'яти контрольних мізків, але щільність нейронів була вищою.
Дослідження, опубліковане в 2012 році в журналі Brain, виявило, що мозок Ейнштейна мав додаткове складання в сірій речовині, сайт свідомого мислення. Зокрема, лобові частки, регіони, пов'язані з абстрактною думкою та плануванням, мали незвично складне складання.
Наукова спадщина Ейнштейна
Спадщина Ейнштейна у фізиці значна. Ось декілька основних наукових принципів, які він запровадив:
Теорія спеціальної відносності: Ейнштейн показав, що фізичні закони однакові для всіх спостерігачів, доки вони не перебувають під прискоренням. Однак швидкість світла у вакуумі завжди однаково, незалежно від того, з якою швидкістю рухається спостерігач. Ця робота призвела до його усвідомлення того, що простір і час пов'язані з тим, що ми сьогодні називаємо простором-часом. Отже, подія, яку бачив один спостерігач, також може бути помічена в інший час іншим спостерігачем.
Теорія загальної відносності: Це було переформулювання закону гравітації. У 1600-х роках Ньютон сформулював три закони руху, серед них окреслив, як гравітація працює між двома тілами. Сила між ними залежить від того, наскільки масивний кожен об’єкт, і наскільки далеко розташовані об'єкти. Ейнштейн визначив, що, думаючи про простір-час, масивний предмет викликає спотворення в просторі-часі (як, наприклад, покладання важкої кулі на батут). Гравітація проявляється, коли інші об’єкти потрапляють у «колодязь», створений викривленням у просторі-часі, як мармур, котиться до великої кулі. Загальна відносність пройшла нещодавнє велике випробування в 2019 році в експерименті із залученням надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху.
Фотоефект: Робота Ейнштейна в 1905 р. Запропонувала вважати, що світло слід розглядати як потік частинок (фотонів), а не як єдину хвилю, як прийнято вважати тоді. Його робота допомогла розшифрувати цікаві результати, які вчені раніше не змогли пояснити.
Уніфікована теорія поля: Ейнштейн провів більшу частину своїх пізніх років, намагаючись об'єднати поля електромагнетизму та гравітації. Він був невдалий, але, можливо, випередив свій час. Інші фізики досі працюють над цією проблемою.
Спадщина Ейнштейна для астрономії
Є багато застосувань роботи Ейнштейна, але ось кілька найбільш помітних в астрономії:
Гравітаційні хвилі: У 2016 році обсерваторія гравітаційно-хвильової обертації лазерного інтерферометра (LIGO) виявила пульсації простору та часу - інакше відома як гравітаційні хвилі - що сталося після того, як чорні діри зіткнулися приблизно за 1,4 мільярда світлових років від Землі. LIGO також здійснив початкове виявлення гравітаційних хвиль у 2015 році, через століття після того, як Ейнштейн передбачив, що ці пульсації існують. Хвилі - грань теорії загальної відносності Ейнштейна.
Орбіта Меркурія: Меркурій - це невелика планета, яка обертається поблизу дуже масивного об'єкта відносно його розмірів - Сонця. Його орбіту не можна було зрозуміти, поки загальна відносність не показала, що кривизна простору-часу впливає на рухи Меркурія та змінює його орбіту. Малий шанс, що за мільярди років Меркурій може бути викинутий з нашої Сонячної системи через ці зміни (з ще меншими шансами, що він може зіткнутися із Землею).
Гравітаційне лінзування: Це явище, за допомогою якого масивний об'єкт (як кластер галактики чи чорна діра) прогинає світло навколо нього. Потім астрономи, що дивляться на цей регіон телескопом, можуть бачити предмети безпосередньо за масивним об’єктом, завдяки світлу, що гнеться. Відомий приклад цього - Хрест Ейнштейна, квазар в сузір’я Пегаса: Галактика, що знаходиться приблизно за 400 мільйонів світлових років, відгинає світло квазара так, що воно навколо чотири рази з’являється навколо галактики.
Чорні діри: У квітні 2019 року телескоп Event Horizon показав перший в історії зображення чорної діри. Фотографії знову підтвердили декілька граней загальної відносності, серед яких не тільки те, що існують чорні діри, але й те, що у них круговий горизонт подій - точка, в якій ніщо не може уникнути, навіть світла.
Додаткові ресурси:
- Знайдіть відповіді на часто задаються питанням про Альберта Ейнштейна на веб-сайті Нобелівської премії.
- Прогортайте оцифровані версії Опубліковані та неопубліковані рукописи Ейнштейна в Einstein Archives Online.
- Дізнатися про Меморіал Ейнштейна у будівлі Національної академії наук у Вашингтоні, D.C.
