|
МЕНЮ
+ ОТО
+ СТО
+ История
+ Эйнштейн
+ Философия
+ Явления
+ Контакты
|
Исследования Эйнштейна
Броуновское движение
Первая из этих статей "О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из молекулярно-кинетической теории", вышедшая в 1905, была посвящена теории броуновского движения. Это явление (непрерывное беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в жидкости), открытое в 1827 английским ботаником Р. Броуном, уже получило тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (который не знал предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и открывала возможности количественных экспериментальных исследований. В 1908 эксперименты Ж. Б. Перрена полностью подтвердили теорию Эйнштейна, что сыграло важную роль для окончательного становления молекулярно-кинетических представлений.
Кванты и фотоэффект
В том же 1905 вышла и другая работа Эйнштейна "Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света". За пять лет до этого М. Планк показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами, находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной энергии.
Эйнштейн выдвинул предположение, что и поглощение света происходит теми же порциями и что вообще "однородный свет состоит из зерен энергии (световых квантов), несущихся в пустом пространстве со скоростью света". Эта революционная идея позволила Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта, в частности, факт существования "красной границы", то есть той минимальной частоты, ниже которой выбивания светом электронов из вещества вообще не происходит.
Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других явлений, например, флуоресценции, фотоионизации, загадочных вариаций удельной теплоемкости твердых тел, которые не могла описать классическая теория.
Работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории света, были удостоены в 1921 Нобелевской премии.
Частная (специальная) теория относительности
Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относительности, изложенная им впервые в 1905, в статье "К электродинамике движущихся тел". Уже в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблюдатель, если бы бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. Теперь Эйнштейн решительно отверг концепцию эфира, что позволило рассматривать принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики.
Эйнштейн выдвинул удивительный и на первый взгляд парадоксальный постулат, что скорость света для всех наблюдателей, как бы они ни двигались, одинакова. Этот постулат (при выполнении некоторых дополнительных условий) приводит к полученным ранее Х. Лоренцем формулам для преобразований координат и времени при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую, движущуюся относительно первой. Но Лоренц рассматривал эти преобразования как вспомогательные, или фиктивные, не имеющие непосредственного отношения к реальному пространству и времени. Эйнштейн понял реальность этих преобразований, в частности, реальность относительности одновременности.
Таким образом, принцип относительности, установленный для механики еще Галилеем, был распространен на электродинамику и другие области физики. Это привело, в частности, к установлению важного универсального соотношения между массой М, энергией Е и импульсом Р: E2= М2 c4 + P2с2 (где с скорость света), которое можно назвать одной из теоретических предпосылок использования внутриядерной энергии.
Общая теория относительности
В 1905 Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую известность. В 1909 он избран профессором Цюрихского университета, а через два года Немецкого университета в Праге. В 1912 Эйнштейн возвратился в Цюрих, где занял кафедру в Политехникуме, но уже в 1914 принял приглашение переехать на работу в Берлин в качестве профессора Берлинского университета и одновременно директора Института физики. Германское подданство Эйнштейна было восстановлено.
К этому времени уже полным ходом шла работа над общей теорией относительности. В результате совместных усилий Эйнштейна и его бывшего студенческого товарища М. Гроссмана в 1912 появилась статья "Набросок обобщенной теории относительности", а окончательная формулировка теории датируется 1915. Эта теория, по мнению многих ученых, явилась самым значительным и самым красивым теоретическим построением за всю историю физики.
Опираясь на всем известный факт, что "тяжелая" и "инертная" массы равны, удалось найти принципиально новый подход к решению проблемы, поставленной еще И. Ньютоном: каков механизм передачи гравитационного взаимодействия между телами и что является переносчиком этого взаимодействия.
Ответ, предложенный Эйнштейном, был ошеломляюще неожиданным: в роли такого посредника выступала сама "геометрия" пространства времени. Любое массивное тело, по Эйнштейну, вызывает вокруг себя "искривление" пространства, то есть делает его геометрические свойства иными, чем в геометрии Евклида, и любое другое тело, движущееся в таком "искривленном" пространстве, испытывает воздействие первого тела.
Общая теория относительности привела к предсказанию эффектов, которые вскоре получили экспериментальное подтверждение. Она позволила также сформулировать принципиально новые модели, относящиеся ко всей Вселенной, в том числе и модели нестационарной (расширяющейся) Вселенной.
|
|
|
МЕНЮ II
+ Обучение
+ Исследование
+ Теория
|
