Glavni Odštevanja 7 načinov, kako je Einstein spremenil svet

7 načinov, kako je Einstein spremenil svet

Einstein je spremenil svet na več načinov.

Einstein je spremenil svet na več načinov. (Zasluge za sliko: Bettmann / sodelavec)

Skočiti:

Oglejmo si sedem načinov, kako je Einstein spremenil svet. Albert Einstein (1879-1955) je eden najslavnejših znanstvenikov vseh časov, njegovo ime pa je postalo skoraj sinonim za besedo 'genij'. Obstaja veliko načinov, kako je Einstein spremenil svet, tukaj raziskujemo nekaj naših najljubših. Medtem ko je njegov ugled nekaj dolžan njegovemu ekscentričnemu videzu in občasnim izjavam o filozofiji, svetovna politika (odpre se v novem zavihku)in drugih neznanstvenih temah, njegova prava slava izhaja iz njegovih prispevkov k sodobni fiziki, ki so spremenili naše celotno dojemanje vesolja in pomagali oblikovati svet, v katerem živimo danes.

Tukaj je pogled na nekatere koncepte, ki spreminjajo svet, ki jih dolgujemo Einsteinu

Sorodno: Zakaj nekateri fiziki res mislijo, da se v prostoru-času skriva 'zrcalno vesolje'

1. Prostor-čas

Einstein

(Zasluge za sliko: NASA)

(odpre se v novem zavihku)

Eden od Einsteinovih najzgodnejših dosežkov, ko je bil star 26 let, je bil njegov teorija posebne relativnosti — tako imenovano, ker obravnava relativno gibanje v posebnem primeru, ko so gravitacijske sile zanemarjene. Morda se to sliši neškodljivo, vendar je bila to ena največjih znanstvenih revolucij v zgodovini, ki je popolnoma spremenila način razmišljanja fizikov o prostoru in času. Pravzaprav jih je Einstein združil v eno prostor-čas kontinuum. Eden od razlogov, zakaj mislimo, da sta prostor in čas popolnoma ločena, je ta, da ju merimo v različnih enotah, kot so milje oziroma sekunde. Toda Einstein je pokazal, kako so dejansko zamenljivi, povezani med seboj prek hitrost svetlobe — približno 186.000 milj na sekundo (300.000 kilometrov na sekundo).

Morda najbolj znana posledica posebne teorije relativnosti je, da nič ne more potovati hitreje od svetlobe. Toda to tudi pomeni, da se stvari začnejo obnašati zelo nenavadno, ko se približamo svetlobni hitrosti. Če bi lahko videli vesoljsko ladjo, ki bi potovala z 80% svetlobno hitrostjo, bi bila videti 40% krajša kot takrat, ko bi bila videti v mirovanju. In če bi lahko videli v notranjost, bi se zdelo, da se vse premika v počasnem posnetku, z uro, ki potrebuje 100 sekund, da odšteka minuto, glede na spletno stran HyperPhysics državne univerze Georgia. To pomeni, da bi se posadka vesoljske ladje dejansko starala počasneje, čim hitreje bi potovala.

2. Einsteinova enačba: E = mc^2

E=mc^2 je verjetno najbolj znana enačba na svetu

(Zasluge za sliko: VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY prek Getty Images)

(odpre se v novem zavihku)

Nepričakovana veja posebne teorije relativnosti je bila Einsteinova slavna enačbaE = mc^2, ki je verjetno edina matematična formula, ki je dosegla status kulturne ikone. Enačba izraža enakovrednost mase (m) in energije (E), dveh fizikalnih parametrov, za katera je prej veljalo, da sta popolnoma ločena. V tradicionalni fiziki masa meri količino snovi, ki jo vsebuje predmet, medtem ko je energija lastnost, ki jo ima predmet zaradi svojega gibanja in sil, ki delujejo nanj. Dodatno lahko energija obstaja tudi v popolni odsotnosti materije, na primer v svetlobi ozradijski valovi. Vendar pa Einsteinova enačba pravi, da sta masa in energija v bistvu ista stvar, če maso pomnožite s c^2 – kvadratom svetlobne hitrosti, kar je zelo veliko število –, da zagotovite, da konča v istem enot kot energija.

To pomeni, da predmet pridobi maso, ko se premika hitreje, preprosto zato, ker pridobiva energijo. Pomeni tudi, da ima celo inerten, mirujoč predmet v sebi shranjeno ogromno energije. Poleg osupljive ideje ima koncept praktično uporabo v svetu fizike delcev z visoko energijo. Po mnenju Evropskega sveta za jedrske raziskave ( CERN (odpre se v novem zavihku)), če se delci z dovolj energije zdrobijo skupaj, lahko energija trka ustvari novo snov v obliki dodatnih delcev.

3. Laserji

Stopnje stimulirane emisije v laserski votlini.

Stopnje stimulirane emisije v laserski votlini.(Zasluge za sliko: Encyclopaedia Britannica/UIG prek Getty Images)

(odpre se v novem zavihku)

Laserji so bistveni sestavni del sodobne tehnologije in se uporabljajo v vsem, od čitalcev črtne kode in laserskih kazalcev do hologramov in komunikacije po optičnih vlaknih. Čeprav laserjev običajno ne povezujemo z Einsteinom, jih je na koncu omogočilo njegovo delo. Beseda laser, skovana leta 1959, pomeni 'ojačitev svetlobe s stimulirano emisijo sevanja' - in stimulirana emisija je koncept, ki ga je Einstein razvil več kot 40 let prej, glede na Ameriško fizikalno društvo (odpre se v novem zavihku). Leta 1917 je Einstein napisal članek o kvantni teoriji sevanja, ki je med drugim opisal, kako lahko foton svetlobe, ki gre skozi snov, spodbudi emisijo nadaljnjih fotonov.

Einstein je spoznal, da novi fotoni potujejo v isti smeri ter z enako frekvenco in fazo kot prvotni foton. Posledica tega je kaskadni učinek, saj nastaja vse več skoraj identičnih fotonov. Kot teoretik Einstein ideje ni nadaljeval, medtem ko so drugi znanstveniki le počasi prepoznali ogromen praktični potencial stimulirane emisije. Toda svet je na koncu prišel do tega in ljudje še danes iščejo nove aplikacije za laserje, odorožje proti dronomdosuper hitri računalniki.

Sorodno: Največji laser na svetu: delovanje, fuzijska moč in reševanje supernove

4. Črne luknje in črvine

Leta 1935 sta Einstein in Nathan Rosen opisala možnost bližnjic od ene točke v prostoru-času do druge - znane kot Einstein-Rosenovi mostovi.

(Zasluge za sliko: Shutterstock)

(odpre se v novem zavihku)

Einsteinova teorija posebne relativnosti je pokazala, da lahko prostor-čas naredi nekaj precej čudnih stvari tudi v odsotnosti gravitacijskih polj. A to je le vrh ledene gore, kot je ugotovil Einstein, ko mu je končno uspelo mešanici dodati gravitacijo v svojemteorija splošne relativnosti. Ugotovil je, da masivni predmeti, kot so planeti in zvezde, dejansko popačijo tkivo prostora-časa in prav to popačenje povzroča učinke, ki jih zaznavamo kotgravitacija.

Einstein je razložil splošno relativnost s kompleksnim naborom enačb, ki imajo ogromen spekter uporabe. Morda najbolj znana rešitev Einsteinovih enačb izhaja iz rešitve Karla Schwarzschilda leta 1916 – a Črna luknja . Še bolj čudna je rešitev, ki jo je Einstein sam razvil leta 1935 v sodelovanju z Nathanom Rosenom in opisuje možnost bližnjic od ene točke v prostoru-času do druge. Prvotno imenovani Einstein-Rosenovi mostovi, so zdaj vsem ljubiteljem znanstvene fantastike znani pod bolj znanim imenom črvine.

5. Vesolje, ki se širi

Ilustracija širjenja vesolja.

(Zasluge za sliko: MARK GARLICK/ZNANSTVENA KNJIŽNICA FOTOGRAFIJ prek Getty Images)

(odpre se v novem zavihku)

Ena prvih stvari, ki jih je Einstein naredil s svojimi enačbami splošne teorije relativnosti leta 1915, je bila, da jih je uporabil za vesolje kot celoto. Toda odgovor, ki se je pojavil, se mu je zdel napačen. Pomenilo je, da je sama tkanina vesolja v stanju nenehnega širjenja in s seboj vleče galaksije, tako da so razdalje med njimi nenehno naraščale. Zdrava pamet je Einsteinu govorila, da to ne more biti res, zato je dodal nekaj, kar se imenuje kozmološka konstanta njegovim enačbam, da ustvari statično vesolje, ki se dobro obnaša.

Toda leta 1929,Opažanja Edwina Hubbladrugih galaksij je pokazalo, da se vesolje res širi, očitno prav tako, kot so napovedovale prvotne Einsteinove enačbe. Videti je bilo kot konec vrstice za kozmološko konstanto, ki jo je Einstein kasneje opisal kotnjegova največja napaka. To pa še ni bil konec zgodbe. Na podlagi natančnejših meritev širjenja vesolja zdaj vemo, da se pospešuje in ne upočasnjuje, kot bi moralo biti v odsotnosti kozmološke konstante. Tako je videti, kot da Einsteinova 'napaka' sploh ni bila taka napaka.

6. Atomska bomba

Prva poskusna eksplozija atomske bombe, Alamogordo, Nova Mehika, ZDA, 1945.

(Zasluge za sliko: Universal History Archive/Universal Images Group prek Getty Images)

(odpre se v novem zavihku)

Einsteinu občasno pripisujejo 'izum' jedrskega orožja prek njegove enačbe E = mc^2, vendar po podatkih Inštituta Maxa Plancka za gravitacijsko fiziko Einstein na spletu (odpre se v novem zavihku)spletna stran, je povezava med obema v najboljšem primeru šibka. Ključna sestavina je jedrska fizikacepitev, s katerim Einstein ni imel neposrednega sodelovanja. Kljub temu je imel ključno vlogo pri praktičnem razvojuprve atomske bombe. Leta 1939 ga je več kolegov opozorilo na možnosti jedrske cepitve in grozote, ki bi sledile, če bi nacistična Nemčija pridobila takšno orožje. Sčasoma, glede na Fundacija za atomsko dediščino (odpre se v novem zavihku), so ga prepričali, da je te pomisleke prenesel v pismu predsedniku ZDA Franklinu D. Rooseveltu. Končni izid Einsteinovega pisma je bila ustanovitevProjekt Manhattan, ki je ustvaril atomske bombe, uporabljene proti Japonski ob koncu druge svetovne vojne.

Čeprav je na projektu Manhattan sodelovalo veliko slavnih fizikov, Einstein ni bil med njimi. Zahtevano varnostno preverjanje mu je bilo zavrnjeno zaradi njegovih levo usmerjenih političnih pogledov, so sporočili Ameriški muzej naravne zgodovine (odpre se v novem zavihku)(AMNH). Za Einsteina to ni bila velika izguba - njegova edina skrb je bila, da nacistom odreče monopol nad tehnologijo. Leta 1947 je Einstein za revijo Newsweek dejal: 'Če bi vedel, da Nemcem ne bo uspelo razviti atomske bombe, ne bi nikoli mignil s prstom,' je dejal. Revija Time (odpre se v novem zavihku).

7. Gravitacijski valovi

Gravitacijski valovi, nevtronske zvezde

(Zasluge za sliko: R. Hurt/Caltech-JPL)

(odpre se v novem zavihku)

Einstein je umrl leta 1955, vendar njegova velika znanstvena zapuščina še vedno polni naslovnice tudi v 21. stoletju. To se je na spektakularen način zgodilo februarja 2016 z napovedjo odkritja gravitacijskih valov — še ene posledice splošne teorije relativnosti. Gravitacijski valovi so drobni valovi, ki se širijo skozi tkivo prostora-časa, in pogosto se odkrito trdi, da je Einstein 'napovedal' njihov obstoj. Toda resničnost je manj jasna od tega.

Einstein se nikoli ni povsem odločil, ali je njegova teorija predvidela ali izključila gravitacijske valove. Astronomi so potrebovali desetletja iskanja, da so tako ali drugače odločili o zadevi.

Sčasoma jim je uspelo z uporabo velikanskih objektov, kot je Observatoriji gravitacijskih valov z laserskim interferometrom (odpre se v novem zavihku)(LIGO) v Hanfordu v Washingtonu in Livingstonu v Louisiani. Poleg tega, da je odkritje gravitacijskih valov novo zmagoslavje Einsteinove teorije splošne relativnosti (čeprav ni bil preveč prepričan vase), je astronomom dalo novo orodje za opazovanje vesolja – vključno z redkimi dogodki, kot sozdruževanje črnih lukenj.

Dodatni viri

Zanimivi Članki