Som Albert Einstein kämpade för den europeiska världen och teoretisk fysik

I början av nittonhundratalet i fysik har gjort enorma upptäckter, varav en del tillhörde Albert Einstein, skaparen av den allmänna relativitetsteorin.

Forskarna är på gränsen till en helt ny syn på universum, som krävs av dem intellektuell mod, redo att kasta sig ut i teorin och färdigheter för att hantera komplexa matematisk apparat. Kalla det emot, inte alla, och när det händer, på den vetenskapliga debatten lagrade politiska skillnader som orsakas av den första Första världskriget, Då - den kom till makten Hitler i Tyskland. Einstein och omedelbart visat sig vara en nyckelfigur kring vilken bröt spjutet.

Einstein mot alla

Första världskriget åtföljdes av en patriotisk uppsving bland befolkningen i konventionsstaterna, inklusive forskare.

I Tyskland 1914, 93 forskare och konstnärer, bland annat Max Planck och Fritz Haber Wilhelm Röntgen, publicerade ett manifest, uttrycker sitt fulla stöd för regeringen och kriget, som den leder: "Vi, företrädare för den tyska vetenskap och konst, att förklara alla kulturella världen protest mot lögner och förtal, som våra fiender försöker förorena det rätta i Tyskland ålagts en tung kamp för existens.

<...> Utan tyska militarismen tyska kulturen skulle ha förstört för länge sedan i sin linda. Tyska militarismen är ett derivat av den tyska kulturen, och han föddes i ett land som, liksom inget annat land i världen utsätts för i århundraden, plundring räder. "

Men jag hittade en tysk vetenskapsman, som talade starkt mot sådana idéer. Albert Einstein publicerade 1915 en avkastning manifest "européer": "Aldrig tidigare sedan kriget inte hade brutit mot växelverkan mellan olika kulturer. <...> Skyldigheten européer som har utbildning och god vilja - har inte råd att ge i Europa ". Men denna vädjan, med undantag för Einstein undertecknat bara tre personer.

Tyska forskare Einstein blev helt nyligen, men är född i Tyskland. Skola och universitet han tog examen i Schweiz, och sedan nästan tio år, olika europeiska universitet vägrat honom tillträde till arbete. Detta berodde delvis på grund av det faktum hur Einstein vände överväga sin kandidatur.

I ett brev till Paul Drude, skaparen av elektronteorin av metaller, han först påpekade två fel i sin teori, och först därefter uppmanas att ta jobbet.

Som ett resultat, hade Einstein att bosätta sig i den schweiziska patentverket i Bern, och först i slutet av 1909, kunde han få en position vid universitetet i Zürich. Och redan 1913, Max Planck sig med framtiden Nobelpristagare i kemi Walther Nernst personligen kommit i Zürich tala Einstein att ta tyskt medborgarskap, flytta till Berlin och bli medlem i den preussiska Academy of Sciences och chef för institutet Physics.

Arbetet var för Einstein i patentverket förvånansvärt produktiv ur vetenskaplig synpunkt. "När någon gick förbi, knuffade jag henne anteckningar i en låda och låtsades vara engagerade i patentarbete" - han erinrade. 1905 gick till historien som en vetenskap annus mirabilis"annus mirabilis".

Detta år i tidskriften Annalen der Physik var fyra artiklar av Einstein, där han kunde teoretiskt beskriva Brownsk rörelse förklarade med användning av Planck idé om ljuskvanta, fotoelektrisk effekt, eller elektronemissionen från en metalleffekt vid bestrålning med ljus (i det J. experimentet. J.. Thomson upptäckte elektron) och på ett avgörande sätt bidrar till att skapa den speciella relativitetsteorin.

Fantastisk tillfällighet: relativitetsteorin verkade nästan samtidigt med kvantteorin, och lika plötsligt och oåterkalleligt förändrat grunderna för fysik.

I XIX-talet var det etablerat den våg ljusets natur, och forskarna intresserade i strukturen av ämnet, i vilket vågorna fortplantas.

Trots att ingen ännu har sett luften (sk detta ämne) direkt, utan tvekan, att den existerar och genomsyrar hela Universum inte uppstår: det var tydligt att vågen bör utvidgas till viss elastisk medium, liknar de cirklar från en sten som kastas i vattnet: vattenyta vid infallspunkten sten börjar oscillera, och eftersom det är elastiskt, är de vibrationer som överförs till angränsande punkt från dem - till angränsande och så vidare. Förekomsten av fysiska objekt som inte kan ses med hjälp av tillgängliga instrument, efter upptäckten av atomer och elektroner, också är ingen överraskning.

En enkla frågor som klassisk fysik inte kunde hitta ett svar, var: intresserar sig om luften rör sig kropparna i den? I slutet av artonhundratalet klart vissa experiment visade att etern helt dras in av rörliga kroppar, och andra, och inte mindre än övertygande - som är intresserad endast delvis.

Cirklar på vatten - ett exempel på en våg i ett elastiskt medium. Om ingen rörlig kropp uppbär ester av en, kommer ljusets hastighet i förhållande till kroppen bestå av ljusets hastighet i förhållande till eter och de flesta av kroppens hastighet. Om det bär ester helt (såsom sker vid förflyttning i en viskös vätska), ljusets hastighet relativt kroppen är lika med ljusets hastighet i förhållande till eter och är inte beroende av hastigheten hos kropp.

Franske fysikern Louis Fizeau 1851 år visade att ester av delvis intresserad av en rörlig ström av vatten. I en serie experiment 1880-1887 American Albert Michelson och Edward Morley, å ena sidan, bekräftas med större noggrannhet Fizeau slutsats och med den andra - funnit att jorden roterar runt solen, bär helt etern tillsammans, det vill säga ljusets hastighet i världen inte beror på hur det flyttas.

Att bestämma hur jorden rör sig i förhållande till eter, Michelson och Morley konstruerat en speciell anordning, en interferometer (se. schemat nedan). Ljus från källan faller på semitransparent platta, delvis reflekteras från en spegel 1 och partiellt passerar till spegeln 2 (spegeln är på samma avstånd från plattan). Balkarna reflekteras från speglarna, sedan in på en genomskinlig platta och från den kommer tillsammans vid detektorn, där ett interferensmönster.

När jorden rör sig relativt eter, t ex i riktningen av spegeln 2, då ljushastigheten i de horisontella och vertikala riktningarna kommer inte matcha, vilket bör leda till en förskjutning av fas vågor reflekterade från olika speglar till detektorn (t ex såsom visas i diagrammet, nederst till höger). I verkligheten var förskjutningen inte observerats (se. Nere till vänster).

Einstein vs. Newton

I ett försök att förstå rörelsen av eter och ljusutbredning i det Lorentz och franske matematikern Henri Poincaré hade föreslår att storleken av de rörliga kropparna förändras jämfört med storleken av fasta och dessutom tiden för rörliga kroppar flyter långsammare. Det är svårt att föreställa sig - och Lorentz betraktade dessa antaganden mer som en matematisk trick än fysikalisk effekt - men de får komma överens om mekaniken, elektromagnetisk teori om ljus och experimentella data.

Einstein i två artiklar i 1905 kunde på grundval av intuitiva överväganden för att skapa en sammanhållen teori, där alla dessa fantastiska effekter är resultatet av två postulat:

• ljushastigheten är konstant och beror inte på hur övergången källa och mottagare (och är ungefär lika med 300 tusen km / s);
• något fysiska systemet fysiska lagar är desamma oberoende av om det rör sig utan acceleration (vid någon hastighet) eller i vila.

Och han förde mest kända fysiska formel - E = mc²! Vidare, på grund av rörelse av den första postulat eter upphörde ha ett värde Einstein överges helt enkelt det - ljuset kan utbreda sig i vakuum.

Effekten av tidsdilatation framför allt leder till den berömda "tvilling paradox". Om en av de två tvillingar, Ivan, sänds på en rymdfarkost till stjärnorna, och den andra, Peter, fortfarande väntar på honom på jorden, efter avkastning visar sig att Ivan hade åldrats mindre än Peter, eftersom tiden för honom att agera snabbt rymdskepp flödade långsammare än Jorden.

Denna effekt, såväl som andra skillnader mellan det relativitetsteori från de vanliga mekanik, visas endast på en stor hastighet, jämförbar med ljusets hastighet, och så att vi aldrig stött dem i deras dagliga liv. För normal hastighet med vilken vi möter i världen, den fraktion v / c (återkallande, c = 300,000 kilometer per sekund) skiljer sig mycket lite från marken, och vi återvänder till en bekant och bekväm skolans värld mekanik.

Icke desto mindre måste effekterna av relativitetsövervägas, t ex vid synkronisering klockan till GPS-satelliter med marksystem för exakt arbete positioneringssystem. Dessutom avmattning engångseffekt är att utreda elementarpartiklar. Många av dem är instabila och på mycket kort tid förvandlats till den andra. Vanligtvis dock de snabbt flytta och därmed tid innan du konverterar dem till betraktarens synvinkel sträcks, som tillåter dem att registrera och undersöka.

Den speciella relativitetsteorin uppstod ur behovet av att förena den elektromagnetiska teorin om ljus med mekaniken snabbt (och vid en konstant hastighet) av rörliga kroppar. Efter att ha flyttat till Tyskland, Einstein avslutat sin teori om allmänna relativitets (GR), som läggs till de elektromagnetiska och mekaniska fenomen av tyngdkraften. Det visade sig att den gravitationsfält kan beskrivas som en deformering av utrymme och tid genom att en massiv kropp.

En konsekvens av krökningen hos GR är strålbanan när ljus passerar i närheten av en stor massa. Det första försöket på experimentell verifiering av den allmänna relativitets skulle hållas under sommaren 1914 under överinseende av en solförmörkelse på Krim. Emellertid var det tyska laget av astronomer internerade i samband med kriget. Det är i en bemärkelse sparad BRT rykte eftersom det för närvarande teorin innehöll fel och gav en felaktig förutsägelse av vinkeln för avböjning av strålen.

År 1919, den brittiska fysikern Arthur Eddington under solförmörkelsen observation på ön Principe utanför Afrikas västkust kunde bekräfta att ljuset stjärna (han sågs av det faktum att solen inte förmörkades), som passerar genom solen avlänkas av exakt en vinkel, som förutsäger ekvationen Einstein.

Öppning Eddington gjorde Einstein en superstjärna.

Sjunde dagen i November 1919, på höjden av fredskonferensen i Paris, när all uppmärksamhet, förefaller det, bör inriktas på hur världen kommer att vara existera efter första världskriget, London tidningen The Times kom ut med en ledare: "The revolution inom vetenskapen: en ny teori om universum, Newtons idéer besegrad. "

Reportrar förföljde Einstein allt, trakasserande ansökningar för att förklara relativitetsteorin i ett nötskal, och hallar, där Han gav offentliga föreläsningar, fylldes med (i detta fall, enligt samtida, Einstein var inte mycket bra föreläsare; eleverna hade föga förståelse för kärnan i föreläsningen, men ändå kom för att se en kändis).

År 1921, Einstein tillsammans med en engelsk biokemist och framtida president Israel Chaim Weizmann Jag gick på en föreläsningsturné i USA att samla in pengar för att stödja judiska bosättningar i Palestina. Enligt The New York Times, «The Metropolitan Opera var upptagen alla platser från orkesterdiket till sista raden galorki, hundratals människor som står i gångarna." Korrespondent betonade: "Einstein talade tyska, men ivrig att se och höra personen, som kompletteras vetenskapliga begreppet universum med en ny teori om utrymme, tid och rörelse, ockuperade alla platser i Hall. "

Trots framgången med allmänheten, var det vetenskapliga samfundet relativitetsteorin emot med stor svårighet.

Från 1910 till 1921 progressiva sinnade kollegor tio gånger nominerad Einstein för Nobelpriset i fysik, men konservativ varje gång Nobelkommittén vägrade, med hänvisning till det faktum att relativitetsteorin har ännu inte fått tillräcklig experimentell bekräftelse.

Efter expeditionen Eddington allt började ge större skandal och 1921, fortfarande inte övertygad ledamöterna tog en elegant lösning - award Einstein Award, inte nämnde relativitetsteorin, nämligen: "För tjänster till teoretisk fysik och särskilt för hans upptäckt av lagen i den fotoelektriska effekt. "

Aryan fysik mot Einstein

Einsteins popularitet i West orsakade en smärtsam reaktion kollegor i Tyskland, som praktiskt taget isolerades efter militant manifest 1914 och nederlaget i första världskriget. År 1921, Einstein var den enda tyska forskare som fått en inbjudan till världen Solvay Physics kongress i Bryssel (som han dock ignoreras till förmån för en resa till USA med Weizmann).

Samtidigt, trots ideologiska skillnader, med majoriteten av patriotiska kollegor Einstein lyckats upprätthålla vänskapliga relationer. Men de extrema höger studenter och forskare fick Einstein ett rykte som en förrädare som knackar tyska vetenskaps vilse.

En av företrädarna för denna flygel var Philipp Lenard. Trots att 1905 för en experimentell studie av elektroner, vilket resulterar i den fotoelektriska effekten, Lenard fick Nobelpriset i fysik, han led alltid från det faktum att dess bidrag till vetenskapen inte erkänns tillräckligt grad.

För det första, 1893, lånade han urladdningsröret hemlagad Roentgen och 1895 upptäckte Roentgen att rören utsläppsstället släpper ut hittills okänd för vetenskapen strålar. Leonard tror att öppningen åtminstone bör betraktas som ett gemensamt, men all ära av upptäckten och Nobelpriset i fysik år 1901 gick till en Roentgen. Lenard var upprörd och sa att är mor-strålar, medan X-ray är bara en barnmorska. I detta fall, uppenbarligen, i de avgörande experimenten röntgenrör Lenard fortfarande inte används.

För det andra, Lenard blev mycket kränkt av den brittiska fysiker. Han utmanade prioritet upptäckten av elektronen i Thomson och anklagade den brittiska forskare att han felaktigt hänvisar till sitt arbete. Lenard skapat en modell av atomen, som kan anses vara föregångaren till Rutherford modellen, men det var inte märkta på rätt sätt. Inte överraskande, kallas Leonard engelska en nation av själviska och bedrägliga handlare, och tyskarna, tvärtom - nationen hjältar och efter första världskriget, erbjöd sig att ordna en brittisk intellektuell Continental blockad.

För det tredje, var Einstein kunde teoretiskt förklara den fotoelektriska effekten, och Lenard 1913, redan innan kontroversen i samband med kriget, även rekommenderade honom för en professur. Men Nobelpriset för sin upptäckt av lagen i den fotoelektriska effekten 1921 gav en Einstein.

I början av 20-talet i allmänhet var en svår tid för Lenard. Han kolliderade med vänster idéer med entusiasm av studenter och offentligt förödmjukad när, efter mordet på den judiska liberal politik ursprung och Tysklands utrikesminister Walter Rathenau vägrade att doppa flaggan till sin institut byggnad Heidelberg.

Sina besparingar investerade i räntebärande värdepapper av regeringen, brändes till följd av inflation och 1922 från effekterna av undernäring under kriget, att hans enda son. Lenard blev benägen att tro att problemet med Tyskland (inklusive den tyska Science) är resultatet av en judisk konspiration.

En nära medarbetare till Lenard vid denna tid blev Johannes Stark, Nobelpriset i fysik 1919, tenderar också att skylla sina egna misslyckanden i intriger av judarna. Stark efter kriget, till skillnad från liberala Physical Society organiserade konservativa "tyska professionella community college lärare", som försökte styra finansiering av forskning och utnämningen till de vetenskapliga och lärartjänster, men inte Han lyckades. Efter att ha misslyckats att skydda en doktorand i 1922, sade Stark som är omgiven av beundrare av Einstein, och avgick från posten som universitetsprofessor.

År 1924, sex månader efter det Ölkällarkuppen i Grossdeutsche Zeitung tidningen publicerade en artikel av Lenard och Stark "Hitler och andan i vetenskapen." Författarna jämfört Hitler med sådana giganter inom vetenskap som Galileo, Kepler, Newton och Faraday ( "Vad lycka, att geni i köttet lever bland oss! "), och även berömde ariska geni och fördömde sin nedbrytande Judendomen.

Enligt Lenard och Stark, manifest vetenskap skadliga judiskt inflytande sig nya områden för teoretisk fysik - kvant mekanik och relativitetsteori, krävande förkastande av gamla idéer och använda en komplex och obekanta matematiska apparat.

För den äldre generationen av forskare, även de begåvade som Leonard, var det en utmaning att få har kunnat acceptera.

Lenard motsatte sig "judisk", det vill säga teoretisk fysik "arisk", som är experimentell, och krävde att den tyska vetenskapen har fokuserat på den senare. I förordet till boken "German Physics", skrev han: "Den tyska fysikern? - Fråga folk. Jag kan också säga de ariska fysik eller fysik nordbor whistleblowers fysiken fysik hos dem som grundade studiet av naturvetenskap. "

Under en lång tid, "ariska fysik" Lenard och Stark förblev en marginell företeelse, och olika fysik ursprung var engagerade i Tyskland, teoretisk och experimentell forskning av högsta nivå.

Allt förändrades när 1933 blev Tysklands förbundskansler Adolf Hitler. Einstein, som var på den tiden i USA vägrade tyskt medborgarskap och medlemskap i Vetenskapsakademien och Academy president Max Planck välkomnade beslutet: "Trots den djupa klyftan mellan våra politiska åsikter, kommer vår personliga vänskap alltid oförändrade," - han försäkrade Einstein personliga korrespondens. Dock har några medlemmar av akademien varit irriterad av det faktum att Einstein inte hade tid demonstrativt undantagna från den.

Snart Johannes Stark blev ordförande i Physical-Technical Institute och den tyska Research Foundation. Under det kommande året Tyskland har lämnat en fjärdedel av alla fysiker och teoretiska fysiker hälften.