Albert Einstein - Mirakelåret

Albert Einstein

Mirakelåret

Til tross for at han hadde en dagjobb på patentkontoret, brukte Einstein mye av tiden sin på å utvikle sine egne vitenskapelige teorier. I 1905 var han klar til å presentere sine teorier for verden. Han publiserte fire vitenskapelige artikler det året, som hver dekker et annet emne, i en fysikkjournal kaltAnnals of Physics. Disse papirene var banebrytende og la grunnlaget for moderne fysikk. Denne utbruddet av vitenskapelig funn kalles ofte 'Mirakelåret' av historikere.

Fotoelektrisk effekt og lys Quanta

Den første avisen Einstein som ble publisert i Mirakelåret, hadde tittelen 'På et heuristisk synspunkt om produksjon og transformasjon av lys. ' Denne artikkelen introduserte ideen om at lys ikke var en kontinuerlig bølge, men var sammensatt av pakker som han kalte quanta. Senere vil begrepet 'fotoner' bli brukt til å beskrive Einsteins små lyspartikler.

Einstein trakk ikke bare denne ideen ut av tynn luft, han trakk ideen ut fra gjeldende vitenskapelige teorier og eksperimenter fra andre fysikere. Max Plancks arbeid (Plancks Constant) samt eksperimentelt arbeid med den fotoelektriske effekten utført av Philipp Lenard hadde stor innvirkning på Einsteins teori.

Tegning av den fotoelektriske effekten
Fotoelektrisk effekt
Kilde: Wikimedia Commons




Denne ideen om at det eksisterte lys i kvanta ble opprinnelig avvist av det vitenskapelige samfunnet, inkludert de fleste av dagens store fysikere (til og med Max Planck avviste denne hypotesen). Det var først mange år senere, i 1919, da eksperimenter demonstrerte nøyaktigheten av Einsteins teori at teorien om fotoner ble mer akseptert. Da Einstein ble tildelt Nobelprisen i 1921, ble hans arbeid med den fotoelektriske effekten spesifikt nevnt. I dag er fotonet en grunnleggende del av moderne fysikk.

Brownian Motion

Einsteins andre avis i 1905 var ikke så banebrytende som hans første, men viste seg fortsatt som en viktig milepæl i fysikkens historie. Papiret hadde tittelen 'På bevegelse av små partikler suspendert i en stasjonær væske, slik det kreves av den molekylære kinetiske teorien om varme. '

I denne artikkelen brukte Einstein tilfeldig bevegelse av molekyler for å forklare Brownian Motion i væske. Frem til dette punktet hadde det å forklare Brownian Motion i væske vært en snublestein i arbeidet med å bevise eksistensen av molekyler og atomer. Ved å bruke statistisk fysikk klarte Einstein å forklare hvordan de små tilfeldige effektene av millioner av små molekyler kunne forårsake bevegelse av en større partikkel (dvs. Brownian Motion). Denne artikkelen beviste ikke bare eksistensen av molekyler og atomer, men demonstrerte også viktigheten av statistisk fysikk i vitenskapen.

Fargekodet graf for Brownian Motion
Graf som viser diffusjonen av browniske partikler
Kilde: Nonequilibrium Statistical Thermodynamics


Spesiell relativitet

Einsteins tredje papir fra 1905 fikk tittelen 'Om elektrodynamikken til bevegelige kropper. ' Denne artikkelen ble senere kjent som Einsteins teori om spesiell relativitet. Denne artikkelen introduserte store endringer i fysikkens mekanikk da den relative hastigheten mellom objekter nærmet seg lysets hastighet. Resultatene av Einsteins teori introduserte flere banebrytende konsepter, inkludert ideen om at tid, masse og rom ikke er konstant for objekter som beveger seg med forskjellige hastigheter.

I avisen postulerte Einstein at lysets hastighet imidlertid alltid var konstant. Det endret seg ikke basert på observatørens og lyskildens relative hastighet. Han utforsket deretter ideen om samtidige hendelser og konkluderte med at hendelser som dukket opp samtidig for en observatør, ikke kan vises samtidig for en annen observatør. I motsetning til mange vitenskapelige artikler, forklarte Einstein sin nye teori ved å beskrive tankeeksperimenter i stedet for kompleks matematikk. Han brukte eksemplet på en person som reiser på et tog kontra en som står på plattformen for å illustrere hvordan teorien hans fungerte.

Einstein hevdet også at den mystiske 'eteren' som forskere hadde prøvd å definere i hundrevis av år ikke eksisterte. Dette høres kanskje ikke banebrytende ut i dag, men begrepet 'eter' var en viktig idé i fysikken på den tiden. Å avvise ideen om 'eteren' var en dristig uttalelse og endret fysikkens gang.

Portrett av Hendrik Lorentz
Einstein trakk på arbeidet til den nederlandske fysikeren
Hendrik Lorentz i å definere spesiell relativitet

Kilde: Royal Library


Mass-energi-ekvivalens

Den endelige artikkelen i Einsteins mirakelår fikk tittelen 'Avhenger tregheten til et kropp av energiinnholdet?'Denne artikkelen introduserte en av de mest berømte vitenskapelige ligningene i historien: E = mcto. Denne artikkelen brukte noen av konseptene Einstein først foreslo i sin artikkel om spesiell relativitet. Det demonstrerte at massen til et objekt er målingen på objektets energiinnhold. I utgangspunktet var masse og energi det samme.

Denne ideen, og Einsteins berømte ligning, hadde enorme implikasjoner. Ligningen viste at selv en liten mengde masse inneholdt enorme mengder energi. Hvis du ser på Einsteins ligning, vil du se at energi (E) tilsvarer massen (m) ganger kvadratet av lysets hastighet (c). Lysets hastighet (c) er et konstant og stort antall (ca. 300 000 km / sek eller 186 000 mil / sek). Så til og med en liten mengde masse multiplisert med ctokommer til å være mye energi. Denne ideen førte til slutt til atombomben og atomenergien.

Einstein
Einsteins berømte formel E = mc2
Forfatter: Derek Jensen


Interessant fakta

Einstein presenterte også sin avhandling 'En ny bestemmelse av molekylære dimensjonerI løpet av 1905 tjente han doktorgrad i fysikk fra Universitetet i Zürich.



Albert Einstein Biografi Innhold
  1. Oversikt
  2. Å vokse opp Einstein
  3. Utdanning, patentkontoret og ekteskapet
  4. Mirakelåret
  5. Teori om generell relativitet
  6. Akademisk karriere og Nobelpris
  7. Forlater Tyskland og andre verdenskrig
  8. Flere funn
  9. Senere liv og død
  10. Albert Einstein sitater og bibliografi
>> Oppfinnere og forskere

Andre oppfinnere og forskere:
Alexander Graham Bell
Rachel Carson
George Washington Carver
Francis Crick og James Watson
Marie Curie
Leonardo da Vinci
Thomas Edison
Albert Einstein
Henry Ford
Ben Franklin
Robert Fulton
Galileo
Jane Goodall
Johannes Gutenberg
Stephen Hawking
Antoine Lavoisier
James Naismith
Isaac Newton
Louis Pasteur
The Wright Brothers


Verk sitert