Автор: Имя Альберта Эйнштейна сегодня у всех ассоциируется с гениальностью. Он прославился на весь мир, благодаря своим теориям. А. Эйнштейн — не просто гениальный физик, ученый и гуманист, это яркая, самобытная личность. Биография его наполнена неожиданными, порой приятными, а иногда — трагичными моментами.
Содержание
Краткая информация
Наверное, все слышали об Альберте Эйнштейне, выдающемся ученом ХХ века, и знают, как он выглядел: растрепанные светлые волосы и колоритные «смотрящие» вниз усы. На открытиях этого человека базируется вся современная физика. Он построил модель пространства и времени, объяснил, как светят звезды и работают электродвигатели. При этом Эйнштейн опроверг научные представления, которые были распространены в ХIХ веке.
Кем же был этот великий человек и какие именно открытия ему принадлежат?
- Имя: Альберт Эйнштейн (Albert Einstein)
- Дата рождения: 14-03-1989
- Дата смерти: 18-04-1955
- Место рождения: Ульм, Королевство Вюртемберг, Германская империя
- Деятельность: физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики
Детство и юность
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года, в городе Ульм, что на юге Германии. Его родители – Герман и Паулина Эйнштейн — имели собственно дело, приносившее стабильный, но небольшой заработок. Когда маленькому Альберту был всего год, семья переехала в Мюнхен, причиной переезда стало основание небольшой компании по продаже электрооборудования, которую отец, Герман Эйнштейн, основал совместно с родным братом Якобом. Здесь же, в Мюнхене, на свет появилась младшая сестра великого ученого – Мария.
Посещая католическую школу, Альберт с ранних лет интересовался самыми разными направлениями в науке, также мальчик изучал религию. Однако уже в 12 лет, прочитав немало познавательных книг (которые были далеко не детскими), будущий ученый пришел к выводу, что Библия не является источником, а тем более гарантом абсолютной праведности. Более того, Альберт, решивший для себя, что Библия – лишь способ воздействия государства на юные умы, раз и навсегда пересмотрел свои взгляды в этом вопросе.
Примерно в этом же возрасте Эйнштейн впервые прочитал «Критику чистого разума» Иммануила Канта, а также же досконально изучил Евклидову геометрию, имея в распоряжении только книги и огромную жажду знаний.
Окончание университета и начало научной деятельности
Так же как и в школе, умному, начитанному и одаренному Эйнштейну были совершенно непонятны и неприемлемы методы преподавания профессоров в высшем учебном заведении. Однако, школьных ошибок молодой человек решил не повторять и все таки получил диплом о приобретении степени в 1900 году. Сдав экзамены хорошо, Эйнштейн, тем не менее, не нашел поддержки среди светил науки – никто не захотел помочь проложить путь в будущее молодому и дерзкому ученому. Этот период в жизни Эйнштейна становится настоящим испытанием – он не может найти работу, денег катастрофически не хватает, а его труды никому не интересны. Доходило до того, что ему просто не было что есть. Впоследствии это сказалось на здоровье – Эйнштейн заработал хроническую болезнь печени, мучившую его до конца жизни.
Но ученый не отчаивался, продолжая упорно заниматься физикой. Удача пришла к нему в лице бывшего одногруппника, который и помог найти ученому работу. Однако трудиться пришлось не по специальности – Энштейну предстояло занять должность эксперта по оценке в Федеральном Бюро патентования изобретений. Он посвятил себя этому месту на целых семь лет – с 1902 по 1907 год, при этом не забывая ни на секунду о физике. К счастью, его рабочий график позволял уделять достаточное количество времени научным исследованиям.
В 1905 году об Эйнштейне узнала широкая общественность. Профильный немецкий журнал «Анналы физики» опубликовал сразу три работы ученого:
- «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света». Одна из фундаментальных работ, на которой в дальнейшем строилась наука «квантовая теория»;
- «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты». Работа посвящена броуновскому движению и является весомым вкладом в продвижение статистической физики;
- «К электродинамике движущихся тел». Сегодня принято считать, что именно эта статья легла в основу учения под названием «теория относительности».
Первые шаги в науку
В 1894 году из-за финансовых проблем семья Эйнштейнов перебралась в Северную Италию. Здесь он приобрел опыт общения с электрогенераторами, магнитами и катушками, написав в 16 лет первую статью «Об исследовании состояния эфира в магнитном поле». Гениальный физик провалил попытку поступить в Цюрихский многопрофильный техникум, прекрасно сдав математику и неудачно основной экзамен, включавший биологию, литературу, языки. В итоге поступить удалось лишь со второго раза после окончания школы в Арау.
После получения диплома преподавателя математических и физических наук Эйнштейн одно время не мог устроиться даже обычным учителем. Только при помощи друга он устраивается в швейцарское федеральное бюро патентования, что не мешало заниматься наукой. В 1905 году, который назовут «годом чудес», в журнале «Анналы физики» Альберт публикует три статьи по квантовой физике, теории относительности и статической физике, которые произвели настоящий фурор в научном мире. Например, в статье «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и прекращение света» он предположил, что однородный свет состоит из квантов, которые несутся в пространстве со скоростью света. В 1906 году Эйнштейн заслуженно становится доктором наук.
Профессорская деятельность
В 1909 году Эйнштейна избирают профессором Цюрихского университета, а затем немецкого университета в Праге. В это время ученый работает над теорией тяготения, стремясь разработать релятивистскую теорию гравитации. Совместно с М. Гроссманом Альберт заканчивает работу над теорией относительности, в которой сделал вывод о том, что любое крупное тело создает искривление пространства, поэтому любое иное тело будет испытывать в таком пространстве влияние первого. По сути пространство-время выступает материальным носителем тяготения. Чтобы математически обосновать выдвинутую гипотезу, Эйнштейну пришлось освоить тензорный анализ и поработать над четырехмерным псевдомариановым обобщением.
В 1911 году на Первом Сольвеевском конгрессе Эйнштейн встретился с Пуанкаре, в штыки встретившем теорию относительности. После начала Первой мировой Эйнштейн в соавторстве с Г. Николаи написал «Воззвание к европейцам», в котором осудил «националистическое безумие».
Берлинский период
После некоторых раздумий Альберт переезжает в Берлинский университет, одновременно возглавляя Институт физики. После окончания войны он сосредоточился на прежних темах исследований и занялся новыми разработками. В частности, его сильно заинтересовала релятивистская космология. В 1917 году была выпущена статья «Космологические соображения к общей теории относительности». Вскоре ученый серьезно заболевает — кроме застарелых проблем с печенью, он страдал от язвы желудка и желтухи.
Излечившись, Эйнштейн приступает к активной деятельности. В 20-е годы он был очень востребован как ученый, его приглашали для чтения лекций лучшие университеты Европы. Кроме того, физик посетил Японию, Индию, где встречался с Р. Тагором. В Соединенных Штатах в честь него Конгресс принял специальную резолюцию.
После длительных раздумий в конце 1922 года Эйнштейну наконец была присуждена Нобелевская премия за 1921 год официально за теорию фотоэффекта, а не другие более известные труды. Все-таки научная революционность его идей давала о себе знать.
В середине 20-х годов Эйнштейн в соавторстве с талантливым индийским физиком Ш. Бозе теоретически обосновал наличие конденсатов — пятого агрегатного состояния вещества.
Спустя 70 лет их коллеги из Колорадского университета получили такие конденсаты. Кроме того, ученый увлекся политикой и многократно говорил о всеобщем интернационализме, разоружении Старого Света и отмене всеобщей воинской повинности. В 1929 году мировая общественность широко праздновала 50-летие Эйнштейна, который скрылся от всех на своей вилле, где принимал только близких друзей.
Американский период
Нараставший кризис Веймарской республики, вылившийся в приходе к власти фашистов, вынудил Альберта покинуть Германию. Тем более что в его адрес сыпались откровенные угрозы. Вместе с семьей он переезжает в США, намеренно отказавшись от немецкого гражданства в связи с нацистскими преступлениями. За океаном Эйнштейн получит должность профессора физики в Принстонском Институте перспективных исследований. Здесь он имел огромное признание и был удостоен аудиенции президента США Ф. Рузвельта.
Успехи на научном поприще чередовались с бедами в личной жизни. В 1936 году умер давний друг и соратник М. Гроссман, вскоре скончалась супруга Эльза. Эйнштейн остался вместе с любимой сестрой, падчерицей Марго и секретарем Э. Дюкас. Жил он очень скромно и даже не имел телевизора и автомобиля, что приводило в изумление многих американцев.
Накануне начала Второй мировой войны ученый поставил свою подпись под обращением к американскому президенту Ф. Рузвельту, инициированном физиком Л. Силардом. В нем представители научной общественности били тревогу по поводу вероятного создания ядерного оружия Третьим Рейхом. Глава государства разделил эту обеспокоенность и дал старт собственному проекту. В последующем Эйнштейн будет корить себя за причастность к созданию атомной бомбы и произнесет знаменитые слова: «Мы выиграли войну, но не мир».
В годы войны ученый занимался консультированием ВМС США, а после ее окончания вместе с Б. Расселом, М. Борном, Л. Полингом и другими стал одним из создателей Пагуошского движения ученых, выступающих за научное сотрудничество и разоружение. Чтобы не допустить новой войны, Альберт даже предлагал сформировать всемирное правительство. До конца своих дней Эйнштейн изучал проблемы космологии и единой теории поля.
В 1955 году состояние здоровья Эйнштейна заметно ухудшилось, возникли проблемы с сердцем. Это побудило его сказать своим близким, что он выполнил свое предназначение и готов умереть. Свою смерть он встретил достойно, без лишних сентиментальностей. 18 апреля 1955 года сердце великого ученого остановилось. Он не любил лишнего пафоса и не позволил это делать по отношению к себе после смерти. Похороны Альберта Эйнштейна оказались очень скромными, на которых присутствовали только близкие друзья. После панихиды его тело было сожжено, а прах развеян по ветру.
Нестандартный взгляд на структуру теорий
Исследовательские работы Эйнштейна долго не воспринимались его коллегами по цеху. Дело в том, что они их просто не понимали. Имея довольно специфический взгляд на создание теорий, он был уверен в том, что опыт – единственный источник знания, в то время как теория – это интуитивное творение человеческого разума, а потому оснований для связки эксперимента с теоретической основой не так уж и много. Однако были и те, кто поддержал ученого в его деятельности. Среди них был и Макс Планк, с помощью которого, Эйнштейну позже удалось стать директором берлинского Института физики кайзера Вильгельма.
Теория относительности Эйнштейна: коротко и просто о сложном
Альберт Эйнштейн — великий физик-теоретик, имя которого на слуху у каждого из нас еще со школьной скамьи. Обладатель Нобелевской премии, автор почти 500 книг, посвященных физике, философии и истории. Именно он перевернул научное представление о природе пространства и времени, движении и законах механики теорией относительности, которую открыл в 1905 году.
Согласно его теории, мир состоит из четырех измерений:
- вправо-влево;
- вверх-вниз;
- вперед-назад.
Еще одно измерение – время. Эти четыре величины формируют пространственно–временную физическую модель.
Самое интересное в том, что восприятие времени и пространства напрямую зависит от скорости нашего движения.
Взаимосвязь трех составляющих объясняет специальная теория относительности: чем больше скорость движения объекта, тем больше искажение пространства и времени.
На основе данного учения позже Альберт Эйнштейн создал общую теорию относительности, но она понятна немногим, потому в школе мы изучали специальную теорию относительности
Основные принципы учения
Как определить движется объект или стоит на месте? Просто оцените его состояние относительно других тел. Важно понимать, что наличие или отсутствие движения, а также скорость перемещения зависят от двух факторов: кто наблюдает за предметом и откуда наблюдает. Проще говоря, движение – это относительный параметр.
Давайте рассмотрим на простом примере. Представьте, что вы едете в метро после непростого рабочего дня и, сидя на одном из пассажирских мест, увлеченно изучаете нашу онлайн-программу «Психическая саморегуляция» через свой телефон (кстати, отличный выбор, если ваша цель — справиться со стрессом, трудными отношениями в коллективе и другими «тормозящими» эмоциями). Для вас все объекты в вагоне, такие как кресла, пассажиры (речь о тех, кто стоит или сидит) и, конечно, ваш телефон находятся в неподвижном состоянии, т.е. их скорость передвижения равно нулю.
Ваш друг решил встретить вас на платформе одной из станций и уже ожидает на месте. Для него поезд и все объекты, находящиеся в нем, движутся с одинаковой скоростью, например, 50 км/ч. А если кто-то из пассажиров вагона решит перейти на ходу поезда по направлению движения состава в другой вагон, то его скорость будет еще выше, т.к. она суммируется со скоростью поезда.
Но есть одно исключение из правила — свет фар поезда. Скорость света остается неизменна и будет равна скорости движения самого поезда.
Отсюда следуют два главных принципа специальной теории относительности:
- Принцип относительности: если объекты неподвижны или имеют постоянную скорость (например, вы и ваш телефон), для них все физические явления протекают одинаково.
- Принцип постоянства скорости света: данная величина не зависит от других данных (например, от источника света) и является постоянной для всех наблюдателей.
На первый взгляд, скорость света кажется молниеносной, но это не так. Рассмотрим на примере распространения света в космосе. Между Солнцем и Землей 150 миллионов километров, солнечный свет доходит до земного шара за 8 минут. Соответственно, если Солнце вдруг перестанет светить, ночь нас накроет не сразу, а через 8 минут.
Следствия учения
Важно понять, как выше изложенные принципы относятся к пространству и времени. Благодаря им Альберт Эйнштейн пришел к трем выводам:
- время замедляется;
- пространство расширяется;
- масса увеличивается.
Чтобы понимать, о чем речь, давайте рассмотрим подробнее каждое из заключений.
Время замедляется
Время — это не абсолютная величина, она зависит от системы отсчета, в которой находится на данный момент.
Интересный опыт был проведен с применением двух атомных часов: одно устройство было отправлено самолетом вокруг планеты, а другое осталось на Земле. После посадки самолета сравнили показатели часов: те, что облетели земной шар, отставали от других часов на тысячные секунды.
Отсюда можно сделать вывод, время идет медленнее относительно объектов, находящихся в движении. При этом оно становится еще медленнее, если скорость объекта приближается к скорости света. Если космический корабль достигнет скорости света, то астронавт попадет в будущее. В этом случае время также будет относительно: недели в космосе будут равны годам на Земле. На этой теории построены сюжеты многих фантастических фильмов о космосе и его исследователях.
Пространство уменьшается
Давайте представим, что наш космический путешественник отправляется в полет на своем корабле. Скорость летательного аппарата приближается к скорости света и если наблюдать за его полетом со стороны, то можно заметить, что по направлению движения он становится короче, а перпендикулярно пути сохраняет исходные размеры, т.е. его ширина не меняется. При этом с самим астронавтом все в порядке: он на прежнем месте и прежних параметров.
Данный пример наглядно показывает, что для наблюдателя движущийся объект с увеличением своей скорости становится короче по направлению движения, а перпендикулярно ему его размеры остаются неизменными.
Масса увеличивается
E = mc² — знакомая формула из школьной программы? Своим уравнением Альберт Эйнштейн наглядно показал, что масса пропорциональна энергии тела, т.е., если увеличить скорость движения объекта, увеличивается и его масса. Отсюда следует вывод, что одна часть энергии затрачивается на изменение массы, а другая – на увеличение скорости. Это объясняет тот факт, что на деле путешествие во времени, о котором говорилось в предыдущем разделе, невозможно. Судите сами: чем больше скорость корабля, тем труднее его подтолкнуть. В итоге, приближаясь к скорости света, он достигает таких показателей, что никакая энергия вселенной не сможет его передвинуть.
Жизнь после общей теории относительности
После создания ОТО, Эйнштейн, окрыленный успехом и верующий в свои силы, желает подтвердить это следующим, еще более грандиозным проектом – в его планах создание единой теории всевозможных взаимодействий. Даже иммигрировав в США, в связи с приходом к власти нацистов, Альберт продолжал работать над своей задумкой. Параллельно гений физики преподавал в принстонском Институте фундаментальных исследований.
Однако, его грандиозной теории не было суждено увидеть мир. Из-за скудного объема информации, имевшегося в довоенное время, нереальные усилия, прилагаемые Эйнштейном на протяжении более чем четверти века , оказались напрасными.
Личная жизнь
Когда Эйнштейну исполнилось 26 лет он взял в жены девушку по имени Милева Марич. После 11 лет совместной жизни между супругами возникли серьезные разногласия. Согласно одной версии, Милева не могла простить частые измены мужа, у которого якобы было около 10 любовниц.
Однако, чтобы не разводиться Альберт предложил жене контракт о сожительстве, где каждый из них обязывался выполнять определенные функции. Например, женщина должна стирать вещи и выполнять другие обязанности.
Альберт Эйнштейн и его первая жена Милева Марич
Интересен факт, что контракт не предусматривал никаких интимных отношений. По этой причине, Альберт и Милева спали отдельно. В этом союзе у пары родились двое сыновей, один из которых скончался в психбольнице, а со вторым у физика не сложились отношения.
Позже супруги все же официально развелись, после чего Эйнштейн женился на своей кузине Эльзе Левенталь. По некоторым источникам, мужчина также увлекался дочерью Эльзы, которая не отвечала ему взаимностью.
Эйнштейн со второй женой Эльзой
Современники Альберта Эйнштейна отзывались о нем как о добром и справедливом человеке, который не боялся признавать свои ошибки.
В его биографии найдется много интересных фактов. К примеру, он почти никогда не носил носки и не любил чистить зубы. При всей гениальности ученого, он не запоминал простых вещей, как, например, номера телефонов.
Дети Альберта Эйнштейна
Первый сын Эйнштейна и Милевы Марич, Ганс Альберт, родившийся в 1904-м году, стал единственным продолжателем рода. С отцом отношения у него не сложились.
Второе сын, Эдуард Эйнштейн, рождённый в 1910-м году, с детства страдал от психического расстройства, доставшегося от сестры по линии матери. В 20 лет ему поставили диагноз «шизофрения», после чего поместили в психиатрическую лечебницу, где он провёл большую часть жизни, пережив своего отца лишь на десять лет. Эйнштейн писал ему редкие, но очень душевные письма, однако Эдуард не умел читать — их зачитывали ему медики.
Причина смерти
В начале апреля 1955-го года учёный во время прогулки с одним из приятелей и спора о жизни и смерти высказал мысль, что смерть есть облегчение.
13 апреля ему резко стало плохо. Врачи диагностировали аневризму аорты, его доставили в госпиталь. Там ему предложили провести операцию, которая могла спасти жизнь, однако учёный отказался.
18 апреля он умер от кровоизлияния в полость живота. Перед смертью гениальный учёный произнёс слова, которые так и остались тайной: с ним рядом была англоязычная сиделка, Эйнштейн же говорил на немецком.
Что изобрёл Альберт Эйнштейн
Главным изобретением Эйнштейна является теория относительности, радикально поменявшая представления о физике. Теория состоит из двух частей: Специальной и Общей теории относительности.
Специальная теория, опубликованная в 1905-м году, была неоднозначно воспринята научной общественностью. До её изобретения было принято считать, что время всегда и везде протекает с одинаковой скоростью.
Однако Эйнштейн считал, что время непостоянно и меняется в зависимости от скорости движения объекта. Настоящая же неизменная величина, по его утверждению, — это скорость света.
Свет течёт с постоянной скоростью, а время — в зависимости от скорости объекта. Для тех объектов, которые движутся быстро, время замедляется.
Вторая часть теории относительности дала ответ на вопрос: как работает гравитация. В 17-м веке Ньютон, которому упало яблоко на голову, определил, что гравитация существует, но он не мог объяснить истоки её воздействия.
Эйнштейн утверждал: поскольку пространство и время непостоянны, то их могут искривлять массивные объекты. Например, шар для боулинга, который лежит посредине батута, тяжёлый, поэтому искривляет ткань и все объекты по краям батута, стягивая её в центр.
Аналогично происходит и с Землёй: поскольку она являет собой массивный объект, она искривляет «ткань» пространства и притягивает к себе материю, время и свет.
Теорию относительности не так-то легко доказать, но все собранные за 100 лет после её открытия сведения подтверждают идеи Эйнштейна. Она имела колоссальное значение для науки и техники в дальнейшем, помогла глубже изучить устройство Вселенной, чёрные дыры, способствовала разработке ускорителей частиц.
Среди других значимых теорий великого учёного:
- Квантовая теория фотоэффекта и теплоёмкости;
- статистическая теория броуновского движения;
- теория индуцированного излучения;
- теория рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде.
Помимо выдающихся изобретений в области физики, в багаже учёного есть и ряд нестандартных находок. Так, вместе с коллегой-физиком Лео Сцилардом он изобрёл необычный холодильник, не использующий электричество. Пища охлаждалась при помощи абсорбции, благодаря давлению между газами и жидкостями.
Эйнштейн также изобрёл блузку с двумя параллельными рядами кнопок, которая подходила и худым, и полным.
Важнейшие открытия Эйнштейна
1. Теория фотоэффекта (1905 г.)
До Эйнштейна считалось, что свет распространяется в виде волн. Он же впервые рассмотрел свет в виде крошечных частиц, или порций энергии. Позже теорию развил ученый Макс Планк.
2. Объяснение броуновского движения (1905 г.)
Броуновское движение — это беспорядочное движение крошечных частиц (к примеру, пылинок) в воде, которое можно разглядеть под микроскопом. Эйнштейн доказал, что пылинки беспорядочно двигаются из-за столкновения с движущимися атомами. Таким образом он доказал существование атомов (мельчайших химически неделимых частиц вещества) и молекул (мельчайших частиц вещества, которые имеют все его основные химические свойства; молекула может состоять из одного или нескольких атомов).
3. Специальная теория относительности (1905 г.)
Специальная теория относительности описывает пространство и время уникальным для того времени образом. Говорят, что теория сложилась у Альберта Эйнштейна, когда он ехал на трамвае и глянул на столб с часами. Ученый отметил, что если представить, что трамвай разгонится до скорости света, часы для него приостановятся.
Эйнштейн выдвинул теорию о том, что время и расстояние могут быть не постоянными — это относительные понятия. Когда два объекта движутся с постоянной скоростью, нужно рассматривать их движение относительно друг друга. То есть, например, если бы вы и ваш друг летели на двух космических кораблях, для сравнения ваших наблюдений нужно было бы узнать вашу скорость движения относительно друг друга.
Ученый исходил из того, что скорость света — 299 792 458 метров в секунду — неизменна, и ее нельзя превзойти. Если бы скорость света можно было превзойти ускорением, можно было бы построить машину времени и перемещаться куда угодно. Как все мы знаем, скорость — это расстояние, которое преодолевается за тот или иной отрезок времени. Раз скорость света не меняется, должны меняться время и расстояние.
Эйнштейн продемонстрировал, что для объектов, которые движутся со скоростью света, время растягивается и течет медленнее, расстояния же сокращаются. Сами эти объекты тяжелеют.
Из последнего утверждения Эйнштейн потом вывел знаменитое уравнение: энергия равна массе объекта, умноженной на скорость света в квадрате. Вникать в смысл этого уравнения необязательно — достаточно понять, как рассуждал ученый. Раз масса объекта растет по мере приближения его скорости к скорости света, для того чтобы набрать эту массу и при этом не снизить скорость, нужна дополнительная энергия. То есть масса и энергия взаимозаменяемы. Эта теория объясняет действие радиации: масса превращается в энергию.
Специальную теорию относительности Эйнштейна потом использовали при создании атомной бомбы.
4. Общая теория относительности (1915–1916 гг.)
Если специальная теория относительности рассматривает лишь случай прямолинейного и равномерного движения, то общая объясняет движение тела, даже когда оно ускоряется или сворачивает.
Эта теория впервые объяснила, почему планеты вращаются вокруг Солнца. Оказалось, потому, что пространство и время вокруг него искажены.
Эйнштейн выяснил, что сила тяжести — это искажение в пространстве и времени. Чем выше масса объекта, тем больше искажение.
Ученый представил луч света, который пронизывает падающий лифт. До дальней стенки лифта луч дойдет немного выше, чем до передней, потому что лифт падает, и луч слегка изгибается вверх. На самом ли деле изгибается? Эйнштейн предположил, что это иллюзия, которая создается потому, что сила, тянущая лифт вниз, искажает время и пространство.
Объясняя общую теорию относительности, иногда еще приводят такой пример. Тяжелый предмет — допустим, гиря — делает вмятину в резиновом коврике. Так сила тяжести искажает пространство и время. Любой медленно проходящий поблизости объект скатывается во вмятину и двигается внутри нее. Тело, которое двигается быстрее, будет следовать по открытой траектории вокруг гири, а световой луч, движущийся быстрее и проходящий отдаленно, искривится слегка.
Многие ученые поставили теорию Эйнштейна под сомнение. Тогда он придумал, как доказать свою правоту. Он попросил астрономов зафиксировать сдвиг (относительно наблюдающего) в положении отдаленной звезды при ее прохождении вблизи Солнца. Этот сдвиг продемонстрировал бы, что лучи звездного света изогнулись, потому что исказились пространство и время вблизи Солнца. В 1919 году, дождавшись солнечного затмения, когда звезды можно наблюдать рядом с Солнцем, экспедиции отправились в Бразилию и Гвинею. Астрономы и правда зафиксировали на снимках, что звезда значительно сдвинулась относительно Солнца.
Как Эйнштейн стал знаменитым
Если вы мало что поняли в эйнштейновской теории, не отчаивайтесь — даже в простом изложении она и правда звучит довольно мудрено. Из современников Эйнштейна ее понимали единицы. По этому поводу есть пара забавных историй.
Астрофизик Артур Эддингтон, который возглавлял те самые экспедиции в Гвинею и Бразилию, защищал идеи Эйнштейна. Но однажды, когда ученый Людвиг Сильверстайн заметил, что на земле, пожалуй, только трое понимают общую теорию относительности (имелись в виду Эйнштейн, сам Сильверстайн и Эддингтон), астрофизик отозвался: «Интересно, а кто третий?»
Известен также анекдотичный случай переписки Эйнштейна с Чарли Чаплином. После выхода немой комедии «Золотая лихорадка» (1925) с комиком в главной роли ученый написал ему письмо, где восхищался его фильмом, который «понятен всему миру», и предсказывал, что Чаплин «станет великим человеком». Ответ комика был таков: «Я восхищаюсь вами еще больше! Ваша теория относительности непонятна никому в мире, и вы все-таки стали великим человеком».
Действительно, после публикации итогов наблюдения астрономов во всем мире Эйнштейн проснулся знаменитым. К своей славе он, довольно замкнутый человек, всегда относился сдержанно — никакой «звездной болезни» у него не было. Более того, он ухитрился использовать популярность в интересах нуждающихся: некоторое время брал по доллару с каждого желающего получить его автограф и жертвовал собранное на благотворительность. Правда, иногда и отмахивался от поклонников фразой: «Меня постоянно путают с Эйнштейном!»
Не зря говорят, что идеи витают в воздухе: известно, что почти одновременно с Эйнштейном над подобием теории относительности трудился немецкий математик Давид Гильберт. Ученые даже активно переписывались по этому поводу — и практически в одно время, хоть и разными способами, вывели окончательные уравнения. Долго считалось, что Гильберт пришел к тем же выводам на пять дней раньше Эйнштейна, но слегка опоздал с их публикацией. Но в 1997 году благодаря обнаруженным документам выяснилось, что в теории Гильберта было много пробелов, которые были устранены только после выхода публикации его коллеги Эйнштейна. Ученые, впрочем, никогда не спорили на эту тему.
Есть версия, что Эйнштейн добился мирового успеха, потому что был одним из немногих физиков своего времени, кто ставил эксперименты выше теории. В тот период было скорее принято считать эксперимент ошибочным, если он не подтверждает общепринятую теорию. Эйнштейну принадлежит забавное высказывание: «Теория — это когда все известно, но ничего не работает. Практика — когда все работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает, и никто не знает почему».
Эйнштейн мечтал создать единую теорию, в которой бы с помощью одного уравнения объяснялось, как действует все на свете — от мелких частиц до галактик, и трудился над этим до самой смерти. Но в итоге почему-то сам уничтожил свой труд. Его так никто и не увидел.
Как мы используем открытия Эйнштейна в повседневной жизни
Можно подумать, что теории Эйнштейна важны и интересны только ученым-теоретикам и никак не влияют на повседневную жизнь. Но это не совсем так. Например, мы пользуемся GPS-навигаторами в телефоне, определяя свое местоположение и прокладывая нужный маршрут. Такие навигаторы есть и в автомобилях. Однако, если бы их создатели игнорировали теорию относительности, показания датчиков были бы неточными.
Почему? Основа системы GPS — 24 спутника, которые двигаются над поверхностью Земли. Каждый спутник имеет часы, работающие с помощью атомной энергии и отсчитывающие время с высокой точностью. Поэтому простейший GPS-приемник и определяет, где мы находимся, за несколько секунд. Но спутники расположены на большом расстоянии от земли, где понятия пространства и времени не такие, как на планете. Кроме того, так как зонды (датчики) находятся в движении, нам с поверхности планеты кажется, что часы идут медленнее. Согласно обеим теориям относительности, часы на орбите должны опережать часы на земле на 38 микросекунд в день.
Казалось бы, мелочь, но если бы ее не учли, показания датчиков бы менялись со скоростью 10 километров в день. И о какой точности GPS могла бы идти речь?
Истории из жизни Эйнштейна
Истории из жизни великих людей всегда чрезвычайно интересны. Хотя, если быть объективным, то любой человек в этом смысле представляет колоссальный интерес. Просто к выдающимся представителям человечества всегда направлено более пристальное внимание. Нам приятно идеализировать образ гения, приписывая ему сверхъестественные поступки, слова и фразы.
Считать до трех
Однажды Альберт Эйнштейн находился на званом вечере. Зная, что великий ученый увлекается игрой на скрипке, хозяева попросили его сыграть вместе с присутствовавшим тут композитором Гансом Эйслером. После приготовлений, они попробовали играть.
Однако Эйнштейн никак не попадал в такт, и они, сколько ни пытались, так и не смогли нормально сыграть даже вступление. Тогда Эйслер поднялся из-за рояля и сказал:
— Я не понимаю, почему весь мир считает великим человека, не умеющего считать до трех!
Гениальный скрипач
Рассказывают, что однажды Альберт Эйнштейн выступал на благотворительном концерте вместе с известным виолончелистом Григорием Пятигорским. Тут же в зале находился один журналист, который должен был написать отчет о концерте. Обратившись к одной из слушательниц и указывая на Эйнштейна, он шепотом спросил:
— Вы не знаете, как зовут этого человека с усами и скрипкой?
— Вы что! – воскликнула дама. — Ведь это сам великий Эйнштейн!
Смутившись, журналист поблагодарил ее, и принялся что-то судорожно писать в свой блокнот. На следующий день в газете появилась статья о том, что на концерте выступал выдающийся композитор и несравненный скрипач-виртуоз по фамилии Эйнштейн, который своим мастерством затмил самого Пятигорского.
Это настолько позабавило Эйнштейна, который и без того очень любил юмор, что он вырезал эту заметку, и при случае говорил своим знакомым:
— Вы думаете, что я ученый? Это глубокое заблуждение! На самом деле я знаменитый скрипач!
Великие мысли
Интересен еще один случай с журналистом, который спрашивал у Эйнштейна, куда тот записывает свои великие мысли. На это ученый ответил, глядя на толстый ежедневник репортера:
— Молодой человек, по-настоящему великие мысли приходят так редко, что их вовсе не трудно запомнить!
Время и вечность
Однажды американская журналистка, атаковавшая знаменитого физика, спросила у него, в чем разница между временем и вечностью. На это Альберт Эйнштейн ответил:
— Если бы у меня было время вам это объяснить, то прошла бы целая вечность, прежде чем вы бы смогли это понять.
Две знаменитости
В первой половине 20 века по-настоящему всемирными знаменитостями были лишь два человека: Эйнштейн и Чарли Чаплин. После выхода фильма «Золотая лихорадка», ученый написал комику телеграмму такого содержания:
«Я восхищен вашим фильмом, который понятен всему миру. Вы, несомненно, станете великим человеком».
На что Чаплин ответил:
«Я восхищаюсь вами еще больше! Ваша теория относительности непонятна никому в мире, и, тем не менее, вы таки стали великим человеком».
Это неважно
О рассеянности Альберта Эйнштейна мы уже писали. Но вот еще один пример из его жизни.
Однажды, идя по улицу и думая о смысле бытия и глобальных проблемах человечества, он встретил своего старого знакомого, которого машинально пригласил на ужин:
— Приходите сегодня вечером, у нас в гостях будет профессор Стимсон.
— Но ведь я и есть Стимсон! – воскликнул собеседник.
— Это неважно, все равно приходите – рассеянно произнес Эйнштейн.
Коллега
Как-то идя по коридору Принстонского университета, Альберт Эйнштейн встретился с молодым физиком, который не имел никаких заслуг перед наукой, кроме бесконтрольного самомнения. Поравнявшись со знаменитым ученым, юноша фамильярно прихлопнул его по плечу и спросил:
— Как дела, коллега?
— Как, — удивился Эйнштейн, — вы тоже более ревматизмом?
В чувстве юмора ему действительно было не отказать!
Все, кроме денег
Одна журналистка спросила жену Эйнштейна, что она думает о своем великом муже.
— О, мой муж настоящий гений, — отвечала супруга, — он умеет делать абсолютно все, кроме денег!
Всё равно, что смотреть сквозь стены. Теория относительности для чайников
Альберт Эйнштейн
В сентябре 1909 года великий физик впервые представил широкой публике главный труд своей жизни — теорию относительности. Дело было в австрийском Зальцбурге. Спустя 110 лет АиФ.ru рассказывает своим читателям о том, чем же крута теория, о которой все знают, но которую мало кто понимает.
Поверить в это было сложно
Статью, которая стала отправной точкой для разработки теории относительности, Эйнштейн опубликовал ещё в сентябре 1905 года. Правда, тогда она интересовала лишь узкий круг специалистов в области теоретической физики.
Работа называлась «К электродинамике движущихся тел». В ней молодой физик сформулировал постулаты специальной теории относительности, а через 10 лет последовала общая теория, в которой он пересмотрел представления о пространстве и времени (по сути, перевернул их) и предложил новую теорию гравитации взамен ньютоновской. Его идеи практически полностью объясняли пробелы и нестыковки, существовавшие в физике XIX века, но в те годы они были всего лишь гипотезой: требовались эксперименты и исследования, которые бы её подтвердили или опровергли. Неудивительно, что поначалу многие учёные не приняли доводы Эйнштейна — им просто было сложно в них поверить.
В математическом плане работа 1905 года была проста, чем отличалась от работ предшественников Эйнштейна — Пуанкаре и Лоренца. Она сводилась к двум постулатам (или принципам). Первый — принцип относительности, носящий имя самого Эйнштейна. Второй — принцип постоянства скорости света. Первый лаконично можно сформулировать так: законы природы одинаковы во всех системах координат, которые движутся прямолинейно и равномерно относительно друг друга. Второй: луч света в вакууме движется с одинаковой скоростью, независимо от того, испускается он покоящимся или движущимся объектом.
А теперь попробуем объяснить на понятных примерах.
Как стать в три раза худее
Представьте, что у вас есть космический корабль, на носу которого установлена пушка, стреляющая частицами света — фотонами. Вы садитесь в корабль и летите на огромной скорости мимо планеты, на которой, пристально вглядываясь в небо, стоит ваш приятель. Вы заряжаете световую пушку и начинаете стрелять — фотоны улетают от вас со скоростью 300 тыс. км/с. А с какой скоростью они будут лететь мимо вашего приятеля? По логике, со скоростью света, к которой приплюсована скорость космического корабля. То есть быстрее скорости света! Так вот, Эйнштейн предположил (и впоследствии это подтвердилось), что скорость света всегда остаётся неизменной. И ваш приятель, вооружившись секундомером, увидит, что относительно него фотоны пролетают за секунду всё те же 300 тыс. км, будто бы ваш корабль стоит на месте, а не несётся в космическом пространстве.
Это кажется парадоксальным, но это так. И из данного постулата следуют всякие удивительные выводы. Например, что, двигаясь на высоких скоростях, объекты сокращаются в размерах (человек, летящий со скоростью 280 тыс. км/с, станет раза в три худее). Или что в межзвёздном космическом путешествии время для астронавта будет идти медленнее, и он вернётся из него более молодым, чем его брат-близнец, оставшийся на Земле. И даже то, что для разных наблюдателей — подвижного и неподвижного — одни те же события могут происходить в разные моменты времени.
В последующие годы Альберт Эйнштейн совершенствовал собственную теорию, обобщив её для гравитационных полей (потому она и стала называться общей). Он отказался от мысли Ньютона, который считал, что всё пространство заполнено гравитационным полем, определяющим движение небесных тел, и предложил иной подход: гравитация — не физическое явление, а геометрическое. Между полем тяготения и геометрией пространства-времени существует неразрывная связь: чем массивней астрономический объект, тем сильнее его гравитация искривляет пространство и замедляет время.
Вот ещё одна простая аналогия. Если вы положите на заправленную кровать шар для боулинга, он продавит ровную поверхность покрывала, искривив её. Катнув затем шар поменьше (скажем, бильярдный), вы заметите, что он отклоняется от прямой траектории под воздействием изгибов. Можно ли говорить, что его притягивает более массивный шар? Конечно, нет. Причина в том, что сама поверхность, по которой он катится, стала кривой. Точно так же, согласно мысли Эйнштейна, Земля не притягивается Солнцем, а движется в его сторону в искривлённом трёхмерном пространстве.
Где находится лифт?
Другой принцип, использованный в знаменитой теории, получил название «принцип эквивалентности». Он говорит нам о том, что ускорение и гравитация по сути одно и то же. И чтобы понять его, вам придётся войти в гипотетический лифт, о котором вы ничего не знаете. Точнее, не знаете, что находится снаружи, за его стенами.
Допустим, вы оказались в лифте в состоянии невесомости. Что это значит? Одно из двух: либо лифт падает под действием гравитации Земли, либо он… находится в космосе. Чтобы выяснить правду, вам придётся выглянуть из кабины.
Можно представить и обратное: вы стоите в лифте, на вас действует сила тяжести. Но вам неясно: то ли лифт неподвижно висит в шахте многоэтажного дома где-то на Земле, то ли он движется с ускорением в космическом пространстве. Обе эти ситуации вы воспримете одинаково, не в силах отличить ускорение от гравитации. Эйнштейн пришёл к выводу, что тела под воздействием гравитации не ускоряются, а движутся равномерно, только в искривлённом пространстве массивных объектов — планет, звёзд и пр.
Лицо прогресса: Альберт Эйнштейн без гримас
В детстве Эйнштейн учился в католической школе и до 12 лет оставался глубоко религиозным ребёнком, а затем неожиданно увлёкся научно-популярной литературой. В 21 год Эйнштейн закончил Политехникум, получив диплом преподавателя математики и физики. На фото: Альберт Эйнштейн в 14 лет.
Randolph College
В 1905 году были опубликованы три выдающиеся статьи Альберта Эйнштейна, в одной из которых впервые была описана Специальная теория относительности – наивысшее достижение учёного.
Chavan
В то же время Эйнштейн впервые женился – в 1905 году его супругой стала Милева Марич, она была единственной девушкой, учившейся с Эйнштейном на одном курсе.
В 10-20-х годах XX века Альберт Эйнштейн благодаря специальной и общей теориям относительности стал самым популярным учёным своего времени. Он много путешествовал по Европе, читал лекции для учёных, студентов и любой другой любознательной публики.
Несмотря на то, что идеи Эйнштейна разделяли не все, он пользовался большим уважением среди коллег. Например, Хендрик Лоренц (на фото) не до конца соглашался с Эйнштейном и интерпретировал его теории в контексте собственных, однако именно он в 1920-м выдвинул его на Нобелевскую премию. В 1928 году Эйнштейн находился рядом с Лоренцом, когда тот умер.
В рамках своих поездок Эйнштейн посещал самые разные страны и побывал в том числе в США, Индии, Китае и Японии. На фото: Эйнштейн со своей женой в 1922 году в Японии.
Эйнштейн не боялся указывать коллегам на их ошибки и зачастую делал это по собственной инициативе без поддержки других. Нильсу Бору (на фото) он заявил, что «Бог не играет в кости», когда критиковал «копенгагенскую интерпретацию» квантовой механики.
Во времена нацистской Германии Альберт Эйнштейн открыто выступал против фашизма и в 1933-м был вынужден навсегда покинуть страну. Он переехал в США, которые выдали учёному сертификат о гражданстве в 1940 году.
После войны Эйнштейн занимался проблемами космологии и единой теорией поля. Вместе с этим учёный всё чаще играл на скрипке – он никогда не расставался с этим музыкальным инструментом. В литературе Эйнштейн отдавал предпочтение Льву Толстому, Фёдору Достоевскому и Бертольту Брехту. Вместе с этим он увлекался филателией и садоводством.
Альберт Эйнштейн скончался 18 апреля 1955 года от аневризмы аорты. По предсмертному распоряжению учёного, место и время захоронения не разглашались. Процедура кремации состоялась на следующий день в присутствии двенадцати самых близких друзей.
Цитаты и афоризмы изобретателя
Эйнштейн обладал великолепным чувством юмора. Свою авторучку он называл собственной лабораторией. Самые известные и по-настоящему гениальные афоризмы учёного:
- Есть только две бесконечные вещи: Вселенная и глупость. Хотя насчёт Вселенной я не уверен.
- Только дурак нуждается в порядке — гений господствует над хаосом.
- Теория — это когда всё известно, но ничего не работает. Практика — это когда всё работает, но никто не знает, почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает… и никто не знает, почему!
- Есть только два способа прожить жизнь. Первый — будто чудес не существует. Второй — будто кругом одни чудеса.
- Образование — это то, что остаётся после того, как забывается всё выученное в школе.
- Я не знаю, каким оружием будет вестись третья мировая война, но четвёртая — палками и камнями.
- Это просто безумство — делать то же самое и ждать других результатов.
- Воображение важнее, чем знания. Знания ограничены, тогда как воображение охватывает целый мир.
- Ты никогда не решишь проблему, если будешь думать так же, как те, кто её создал.
- Тот, кто хочет видеть результаты своего труда немедленно, должен идти в сапожники.
- Жизнь — как езда на велосипеде. Чтобы сохранять равновесие, ты должен двигаться.
- Все знают, что это невозможно. Но вот приходит невежда, которому это неизвестно, он-то и делает открытие.
- Разум, однажды расширивший свои границы, никогда не вернётся в прежние.
- Если вы хотите вести счастливую жизнь, вы должны быть привязаны к цели, а не к людям или к вещам.
- Стремись не к тому, чтобы добиться успеха, а к тому, чтобы твоя жизнь имела смысл.
- При помощи совпадений Бог сохраняет анонимность.
- Единственное, что мешает мне учиться, — это полученное мной образование.
- Человек, никогда не совершавший ошибок, никогда не пробовал ничего нового.
- Все люди лгут, но это не страшно, никто друг друга не слушает.
- Если вы не можете объяснить это своей бабушке, вы сами этого не понимаете.
Интересные факты об Альберте Эйнштейне
- Большую часть времени ученый был спокойным и жизнерадостным. Он верил в то, что неприятности «рассасываются» от шуток, обладал прекрасным чувством юмора и не принимал невзгоды близко к сердцу. Даже в ожидании собственной смерти был спокоен и благодушен и отказался от операции, не видя смысла «искусственно продлевать себе жизнь».
- Из спорта Эйнштейн любил только плавание, которое, по его мнению, требовало наименьшей энергии. Как нетрудно заметить, работе мышц он предпочитал умственную.
- Великий физик терпеть не мог фантастику и рекомендовал ее не читать, чтобы не воспитывать в себе ложного научного понимания. Говорил, что не думает о будущем — все равно оно скоро настанет.
- Всем известное фото, на котором Эйнштейн показывает язык, было сделано в канун его 72-летия. Ученый скорчил эту забавную гримасу, когда его попросили улыбнуться, а он уже устал от камер. Потом, подписывая кому-то один из тех снимков, Эйнштейн пошутил, что этот его жест «адресован всему человечеству».
- Почему-то Альберт Эйнштейн не носил носки. Даже на особо торжественные мероприятия.
- Выдающийся ученый был крайне рассеянным. Однажды, встретив на улице знакомого, он пригласил его на чай, предупредив, что у него в гостях будет профессор Стимсон. Собеседник с изумлением напомнил, что он и есть Стимсон. «Тем более — приходите», — был ответ. А однажды Эйнштейн получил из одного фонда чек на крупную сумму и использовал в качестве закладки для книги. А книгу… потерял.
- Альберт Эйнштейн любил книги Льва Толстого и Федора Достоевского.
- Лицо Йоды из «Звездных войн» списали с изображений Эйнштейна и использовали его мимику при создании персонажа.
- Жена Эйнштейна говорила: «Мой муж гений — он умеет делать все, кроме денег».
Несколько известных цитат ученого:
- «Думаете, все так просто? Да, все просто. Но совсем не так»
- «Есть только две бесконечные вещи: Вселенная и глупость. Хотя насчет Вселенной я не уверен»
- «Только дурак нуждается в порядке — гений господствует над хаосом»
- «При помощи совпадений Бог сохраняет анонимность»
- «Единственное, что мешает мне учиться, — это полученное мной образование».