På slutten av årtusenet Fysikkverden magasinet gjennomførte en meningsmåling der de spurte 100 av verdens ledende fysikere om hvem de anså for å være de 10 største forskere gjennom tidene. Utover å være den mest kjente forskeren som noensinne har levd, er Albert Einstein også et husnavn, synonymt med geni og uendelig kreativitet.
Som oppdageren av spesiell og generell relativitet, revolusjonerte Einstein vår forståelse av tid, rom og univers. Denne oppdagelsen, sammen med utviklingen av kvantemekanikk, brakte effektivt en epoke for Newtonian Physics og gav opphav til den moderne tid. Mens de to foregående århundrer hadde vært preget av universell gravitasjon og faste referanserammer, hjalp Einstein med å innlede en tid med usikkerhet, sorte hull og "skummel handling på avstand".
Tidlig liv:
Albert Einstein ble født 14. mars 1879 i byen Ulm, den gang en del av kongeriket Wurttenmberg (nå den føderale tyske delstaten Baden-Württemberg). Foreldrene hans var Hermann Einstein (en selger og ingeniør) og Pauline Koch, som var ikke-observante Ashkenazi-jøder - et utvidet samfunn av jødisk-talende jøder som bodde i Tyskland og Sentral-Europa.
I 1880, da han bare var seks uker gammel, flyttet Einsteins familie til München, der faren og onkelen stiftet Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (et selskap som produserte elektrisk utstyr basert på likestrøm). I 1894 mislyktes farens selskap, og familien flyttet til Italia mens Einstein ble igjen i München for å fullføre studiene.
Utdanning:
I 1884 gikk Albert Einstein på en katolsk barneskole, hvor han ble værende til 1887. På den tiden overførte han til Luitpold Gymnasium, hvor han fikk sin avanserte grunnskole- og ungdomsskoleutdanning. Faren hadde håpet at Einstein ville følge i hans fotspor og gå i elektroteknikk, men Einstein hadde vanskeligheter med skolens undervisningsmetoder, og foretrakk selvstyrt fremfor rotlæring.
Det var under et besøk hos ham i Italia i 1894 at Einstein skrev et kort essay med tittelen “On the Investigation of the State of the Ether in a Magnetic Field” - som ville være hans første vitenskapelige publikasjon. I 1895 tok Einstein opptaksprøven til Swiss Swiss Polytechnic i Zürich - for tiden kjent som Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Selv om han ikke klarte å oppfylle alle kravene, oppnådde han eksepsjonelle karakterer i fysikk og matematikk. Etter råd fra rektoren i Zürich Polytechnic gikk han på den argoviske kantonskolen i Aarau, Sveits, for å fullføre ungdomsskolen. Dette gjorde han mellom 1895-96, mens han bodde hos familien til en professor.
I september 1896 besto han den sveitsiske eksamenseksamen med stort sett gode karakterer, inkludert toppkarakterer i fysikk og matematiske fag. Selv om han bare var 17, skrev han seg inn i det fireårige diplomprogrammet i matematikk og fysikk ved Zürich Polytechnic. Det var der han møtte sin første og fremtidige kone, Mileva Maric, en serbisk statsborger og den eneste kvinnen blant de seks studentene i matematikk og fysikk.
De to skulle gifte seg i 1904 og få to sønner, men skulle skilles innen 1919 etter å ha bodd fra hverandre i fem år. Etterpå giftet Einstein seg på nytt, denne gangen med sin kusine Elsa Löwenthal - som han forble gift med til hennes død i 1939. Det var også i løpet av denne tiden Einstein fortsatte med å gjøre sine største vitenskapelige prestasjoner.
Vitenskapelige prestasjoner:
I 1900 ble Einstein tildelt Zürich polyteknisk undervisningsdiplom. Etter endt utdanning brukte han nærmere to år på å søke etter en lærerstilling og skaffet seg sitt sveitsiske statsborgerskap. Til slutt, og med hjelp av sin venn og kollega Marcel Grossmanns far, sikret Einsten seg en jobb i Forbundsstyret for åndsverk i Bern. I 1903 ble hans stilling permanent.
Mye av Einsteins arbeid på patentkontoret var relatert til spørsmål om overføring av elektriske signaler og den elektrisk-mekaniske synkroniseringen av tid. Disse tekniske problemene skulle dukke opp gjentatte ganger i Einsteins tankeeksperimenter og til slutt føre ham til hans radikale konklusjoner om lysets natur og den grunnleggende sammenhengen mellom rom og tid.
I 1900 ga han ut en artikkel med tittelen “Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen”(“ Konklusjoner fra kapillaritetsfenomenet ”). På bakgrunn av Newtons teori om universell gravitasjon foreslo han i denne artikkelen at teorien om at samspillene mellom alle molekyler er en universell funksjon av avstand, i analogi med den omvendte kvadratkraften. Dette vil senere vise seg å være feil, men publiseringen av papiret i den prestisjetungeAnnalen der Physik (Journal of Physics) fikk oppmerksomhet fra den akademiske verden.
30. april 1905 fullførte Einstein avhandlingen under det vakte øye av professor Alfred Kleiner, universitetets professor i eksperimentell fysikk. Avhandlingen hans - med tittelen “En ny bestemmelse av molekylære dimensjoner” - ga ham en doktorgrad ved universitetet i Zürich.
Samme år, i en eksplosjon av kreativ intellektuell energi - det som er kjent som hans “Annus mirabilis” (mirakelår) - Einstein publiserte også fire banebrytende artikler om den fotoelektriske effekten, Brownsk bevegelse, spesiell relativitet og ekvivalensen av masse og energi, noe som ville bringe ham til kjent for det internasjonale vitenskapelige samfunnet.
I 1908 ble han utnevnt til foreleser ved Universitetet i Bern. Året etter, etter å ha holdt et foredrag om elektrodynamikk og relativitetsprinsippet ved Universitetet i Zürich, anbefalte Alfred Kleiner ham til fakultetet for et nyopprettet professorat i teoretisk fysikk. Einstein ble utnevnt til førsteamanuensis i 1909.
I april 1911 ble Einstein professor ved Charles-Ferdinand-universitetet i Praque, som var en del av det østerriksk-ungarske riket på den tiden. I løpet av sin tid i Praha skrev han 11 vitenskapelige arbeider, hvorav 5 var på strålingsmatematikk og på kvanteteorien om faste stoffer.
I juli 1912 kom han tilbake til Sveits og ETH Zürich, hvor han underviste i analytisk mekanikk og termodynamikk frem til 1914. I løpet av sin tid ved ETH Zürich studerte han også kontinuummekanikk, og molekylteorien om varme og problemet med gravitasjon. I 1914 kom han tilbake til Tyskland og ble utnevnt til direktør ved Kaiser Wilhelm Institute for Physics (1914–1932) og professor ved Humboldt University of Berlin.
Han ble snart medlem av det prøyssiske vitenskapsakademi, og fra 1916 til 1918 fungerte han som president i det tyske fysiske samfunn. I 1920 ble han utenlandsk medlem av Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, og ble valgt til utenlandsk medlem av Royal Society (ForMemRS) i 1921.
Flyktningstatus:
I 1933 besøkte Einstein USA for tredje gang. Men i motsetning til tidligere besøk - der han gjennomførte foredragsserier og turneer - ved denne anledningen visste han at han ikke kunne vende tilbake til Tyskland, på grunn av fremveksten av nazismen under Adolf Hitler. Etter å ha utført sin tredje to måneders besøksprofessorat ved amerikanske universiteter, reiste han og kona Elsa til Antwerpen, Belgia i mars 1933.
Da de fikk vite at hytta deres var blitt angrepet av nazistene og deres personlige seilbåt ble inndratt, da de ankom, tok avskjed på hans tyske statsborgerskap. En måned senere var Einsteins verk blant dem som ble målrettet av nazistiske bokforbrenninger, og han ble plassert på en liste over "fiender av det tyske regimet", med en dusør på 5000 dollar på hodet.
I denne perioden ble Einstein en del av et stort samfunn av tyske og jødiske eks-patrioter i Belgia, hvorav mange var forskere. De første månedene leide han et hus i De Haan, Belgia, hvor han bodde og jobbet. Han dedikerte seg også til å hjelpe jødiske forskere med å unnslippe forfølgelse og drap på nazistenes hender.
I juli 1933 dro han til England på personlig invitasjon av sin venn og sjøoffiser Commander Oliver Locker-Lampson. Mens han var der, møtte han det daværende parlamentsmedlem Winston Churchill og den tidligere statsministeren, Lloyd George, og ba dem hjelpe med å bringe jødiske forskere ut av Tyskland. Ifølge en historiker sendte Churchill fysiker Frederick Lindemann til Tyskland for å oppsøke jødiske forskere og plassere dem på britiske universiteter.
Einstein kontaktet senere ledere fra andre nasjoner, inkludert den tyrkiske statsministeren Ismet Inönü for å be om hjelp til å gjenbosette jødiske borgere på flukt fra nazistene. I september 1933 skrev han til Inönü og ba om plassering av arbeidsledige tysk-jødiske forskere. Som et resultat av Einsteens brev, til sammen til sammen totalt over 1000 individer, samlet jødiske inviterte til Tyrkia.
Selv om Locker-Lamspon oppfordret Storbritannias parlament til å utvide statsborgerskapet til Einstein, mislyktes hans innsats, og Einstein aksepterte et tidligere tilbud fra Princeton Institute for Advanced Study i New Jersey om å bli bosatt stipendiat. I oktober 1933 ankom Einstein USA og tiltrådte stillingen.
På det tidspunktet hadde de fleste amerikanske universiteter minimale eller ingen jødiske fakulteter eller studenter på grunn av kvoter som begrenset antall jøder som kunne melde seg inn eller undervise. Disse skulle utløpe innen 1940, men forble en barriere for amerikansk-jødiske forskere å delta fullt ut i det akademiske livet og få universitetsutdanning.
I 1935 søkte Einstein om permanent statsborgerskap i USA, som han ble gitt i 1940. Han ville forbli i USA og opprettholde sin tilknytning til Institute for Advanced Study fram til sin død i 1955. I denne perioden prøvde Einstein å utvikle en enhetlig feltteori og å tilbakevise den aksepterte tolkningen av kvantefysikk, begge uten hell.
Manhattan-prosjektet:
Under andre verdenskrig spilte Einstein en viktig rolle i etableringen av The Manhattan Projectthe - utvikling av atombomben. Dette prosjektet begynte etter at Einstein ble oppsøkt av en gruppe forskere ledet av den ungarske fysikeren Leó Szilárd i 1939. Etter å ha hørt advarslene deres om et nazistisk atomvåpenprogram, skrev han et brev til daværende president Roosevelt og advarte ham om den ekstreme faren av et slikt våpen i nazistiske hender.
Selv om en pasifist som aldri hadde vurdert ideen om å bruke kjernefysikk for å utvikle et våpen, var Einstein bekymret for nazistene som hadde et slikt våpen. Som sådan anså han og Szilárd, sammen med andre flyktninger som Edward Teller og Eugene Wigner, det som deres ansvar å varsle amerikanere om muligheten for at tyske forskere kunne vinne løpet for å bygge en atombombe, og advare at Hitler ville være mer enn villig til å ty til et slikt våpen. ”
I følge historikerne Sarah J. Diehl og James Clay Moltz, var brevet "uten tvil den viktigste stimulansen for USAs adopsjon av seriøse undersøkelser av atomvåpen før dagen for USAs inntreden i andre verdenskrig". I tillegg til brevet, brukte Einstein sine forbindelser med den belgiske kongefamilien og den belgiske dronningsmoren for å få tilgang med en personlig utsending til Det hvite huss ovale kontor, hvor han møtte Roosevelt for å diskutere faren personlig.
Som et resultat av Einsteins brev og møtene hans med Roosevelt, initierte USA The Manhattan Project og mobiliserte alle nødvendige ressurser for å forske, bygge og teste atombomben. I 1945 ble dette aspektet av våpenløpet vunnet av de allierte maktene, ettersom Tyskland aldri hadde lyktes med å lage et eget atomvåpen.
Ein genomgåande pasifist, ville Einstein seinare innras på å beklage sitt engasjement i utvikling av atomvåpen. Som han sa til vennen sin, Linus Pauling, i 1954 (et år før hans død): ”Jeg gjorde en stor feil i livet mitt - da jeg signerte brevet til president Roosevelt og anbefalte at atombomber skulle gjøres; men det var en viss begrunnelse - faren for at tyskerne ville gjøre dem. ”
Relativitetsteorien:
Selv om Einstein oppnådde mange viktige prestasjoner gjennom årene, og er viden kjent for sitt bidrag til etableringen av The Manhattan Project, er hans mest berømte teori det som er representert ved den enkle ligningen E = mc² (hvor E er energi, m er masse, og c er lysets hastighet). Denne teorien ville velte århundrer med vitenskapelig tenkning og ortodokser.
Men selvfølgelig utviklet ikke Einstein denne teorien i et vakuum, og veien som førte til at han konkluderte med at tid og rom var relativt til observatøren var lang og svingete. Einsteins eventuelle relativitetshypotese var i stor grad et forsøk på å forene Newtons mekanikklover med lovene om elektromagnetisme (som preget av Maxwells ligninger og Lorentz-kraftloven).
I noen tid hadde forskere kjempet med inkonsekvensene mellom disse to feltene, noe som også gjenspeiles i Newtons fysikk. Mens Isaac Newton hadde abonner på ideen om et absolutt rom og tid, holdt han seg også til Galileos relativitetsprinsipp - som sier at: "To observatører som beveger seg med konstant hastighet og retning i forhold til hverandre vil oppnå de samme resultatene for alle mekaniske eksperimenter."
Fra 1905 publiserte Einstein sin sædoppgave “Om elektrodynamikken i bevegelige organer”, Den arbeidende konsensus blant forskere mente at lys som reiser gjennom et bevegelig medium ville bli dratt med av mediet. Dette medførte igjen at lysets målte hastighet ville være en enkel sum av hastigheten gjennom mediet pluss hastigheten av det mediet.
Denne teorien mente også at rommet var fylt med en "lysende eter", et hypotetisk medium som antas å være nødvendig for utbredelse av lys i hele universet. I samsvar med dette, ville denne eteren enten bli dratt av eller transportert innen bevegelig materie. Imidlertid resulterte denne konsensus i mange teoretiske problemer som etter Einsteins tid hadde forblitt uavklarte.
For en hadde forskere ikke klart å finne en absolutt bevegelsestilstand, noe som indikerte at relativitetsprinsippet om bevegelse (dvs. det bare slektning bevegelse er observerbar, og det er ingen absolutt standard for hvile) var gyldig. For det andre var det også det pågående problemet med “stellar abberation”, et fenomen der den tilsynelatende bevegelsen fra himmellegemer om deres plassering var avhengig av observatørens hastighet.
I tillegg indikerte tester utført på lysets hastighet i vann (Fizeau-eksperimentet) at lys som beveger seg gjennom et bevegelig medium ville bli dratt med av mediet, men ikke på langt nær så mye som forventet. Dette støttet andre eksperimenter - for eksempel Fresnels delvise ether-drag-hypotese og eksperimentene fra Sir George Stokes - som foreslo at eteren enten delvis eller helt blir ført av materie.
Einsteins teori om spesiell relativitet var banebrytende ved at han hevdet at lysets hastighet er den samme i alle treghetsreferanserammer, og introduserte ideen om at store forandringer skjer når ting beveger seg nær lysets hastighet. Disse inkluderer tidsrommet for et bevegelig legeme som ser ut til å bremse og trekke seg sammen i bevegelsesretningen når det måles i observatørens ramme.
Kjent som Einsteins teori om spesiell relativitet, forenet hans observasjoner Maxwells likninger for elektrisitet og magnetisme med lovene om mekanikk, forenklet de matematiske beregningene ved å fjerne unna ekstern forklaringer som ble brukt av andre forskere, og gjorde tilværelsen av et helt helt overflødig. Det stemte overens med den direkte observerte lyshastigheten og sto for de observerte avvikene.
Einsteins teori møtte naturlig nok blandede reaksjoner fra det vitenskapelige samfunnet, og ville forbli kontroversielt i mange år. Med sin ene ligning, E = mc², Einstein hadde enormt forenklet beregningene som var nødvendige for å forstå hvordan lys forplanter seg. Han antydet også, faktisk, at rom og tid (så vel som materie og energi) bare var forskjellige uttrykk for den samme tingen.
Mellom 1907 og 1911, mens han fremdeles arbeidet på patentkontoret, begynte Einstein å vurdere hvordan spesiell relativitet kunne brukes på tyngdekraftsfelter - det som skulle bli kjent som Theory of General Relativity. Dette begynte med en artikkel med tittelen, “Om relativitetsprinsippet og konklusjonene trukket fra det”, Utgitt i 1907, der han tok for seg hvordan regelen om spesiell relativitet også kan gjelde for akselerasjon.
Kort sagt argumenterte han for at fritt fall virkelig er treghetsbevegelse; og for observatøren må reglene for spesiell relativitet være gjeldende. Dette argumentet er også kjent som ekvivalensprinsippet, som sier at gravitasjonsmasse er identisk med treghetsmasse. I samme artikkel spådde Einstein også fenomenet gravitasjonstidsutvidelse - der to observatører som befinner seg i forskjellige avstander fra en gravitasjonsmasse oppfatter en forskjell i tidsmengden mellom to hendelser.
I 1911 publiserte Einstein “På påvirkning av gravitasjon på propagering av lys“, Som utvidet på artikkelen fra 1907. I denne artikkelen spådde han at en boks som inneholdt en klokke som akselererte oppover, ville oppleve tid raskere enn en som satt stille i et uforanderlig gravitasjonsfelt. Han konkluderer med at frekvensene av klokker avhenger av deres plassering i et gravitasjonsfelt, og at forskjellen i hastighet er proporsjonal med gravitasjonspotensialet til første tilnærming.
I den samme artikkelen spådde han at avbøyning av lys ville avhenge av massen til kroppen som var involvert. Dette viste seg å være spesielt innflytelsesrik, fordi han for første gang hadde gitt et testbart forslag. I 1919 oppfordret den tyske astronomen Erwin Finlay-Freundlich forskere over hele verden til å teste denne teorien ved å måle lysets bøyning under solformørkelsen i mai 1929.
Einsteins prediksjon ble bekreftet av Sir Arthur Eddington, som observasjoner ble kunngjort kort tid etter. 7. november 1919, the Tidene publiserte resultatene under overskriften: “Revolution in Science - New Theory of the Universe - Newtonian Ideas overthrown”. General Relativity har siden utviklet seg til et essensielt verktøy i moderne astrofysikk. Det gir grunnlaget for den nåværende forståelsen av sorte hull, romområdene der gravitasjonsattraksjonen er så sterk at ikke engang lys kan slippe ut.
Moderne kvante teori:
Einstein var også med på å fremme teorien om kvantemekanikk. Gjennom 1910-årene utvidet denne vitenskapen seg i omfang til å dekke mange forskjellige systemer. Einstein bidro til denne utviklingen ved å fremme teorien om kvanta til lys og brukte den til å redegjøre for forskjellige termodynamiske effekter som motsier klassisk mekanikk.
I hans papir fra 1905, “På et heuristisk synspunkt angående produksjon og transformasjon av lys", Postulerte han at lyset i seg selv består av lokaliserte partikler (dvs. kvanta). Denne teorien ville bli avvist av hans samtidige - inkludert Neils Bohr og Max Planck - men ville bli bevist i 1919 med eksperimenter som målte den fotoelektriske effekten.
Han utvidet dette videre i papiret fra 1908, "Utviklingen av våre synspunkter på sammensetningen og essensen av strålingDer han viste at Max Plancks energikvanta må ha en veldefinert moment og fungere i noen henseender som uavhengige, punktlignende partikler. Dette papiret introduserte foton konsept og inspirerte forestillingen om bølge-partikkeldualitet (dvs. lys som oppfører seg som både en partikkel og en bølge) i kvantemekanikk.
I hans papir fra 1907, “Plancks teori om stråling og teorien om spesifikk varmeEinstein foreslo en modell av materie der hvert atom i en gitterstruktur er en uavhengig harmonisk oscillator - som eksisterer i like store fordeler, kvantiserte tilstander. Han foreslo denne teorien fordi det var en spesielt tydelig demonstrasjon av at kvantemekanikk kunne løse det spesifikke varmeproblemet i klassisk mekanikk.
I 1917 publiserte Einstein en artikkel med tittelen, “På kvanteteorien om stråling”Som foreslo muligheten for stimulert utslipp, den fysiske prosessen som muliggjør mikrobølgeforsterkning og laseren. Denne artikkelen var enormt innflytelsesrik i den senere utviklingen av kvantemekanikk, fordi det var den første artikkelen som viste at statistikken over atomoverganger hadde enkle lover.
Dette arbeidet skulle fortsette å inspirere Erwin Schrödingers artikkel fra 1926, "Kvantisering som et Eigenvalue-problem“. I denne artikkelen publiserte han sin nå berømte Schrödingers ligning, der han beskriver hvordan kvantesystemets kvantetilstand endres med tiden. Denne artikkelen har blitt feiret universelt som en av de viktigste prestasjonene i det tjuende århundre og skapt en revolusjon innen de fleste områder av kvantemekanikk, så vel som all fysikk og kjemi.
Interessant nok ville Einstein etter hvert bli misfornøyd med teorien om kvantemekanikk som han bidro til å skape, og følte at det inspirerte til en følelse av kaos og tilfeldighet i vitenskapene. Som svar kom han med sitt berømte sitat: “Gud spiller ikke på terninger”, og vendte tilbake til studiet av kvantefenomener.
Dette førte til at han foreslo Einstein – Podolsky – Rosen-paradokset (EPJ-paradoks) oppkalt etter Einstien og hans medarbeidere - Boris Podolisky og Nathan Rosen. I sin artikkel fra 1935 med tittelen, "Kan kvantemekanisk beskrivelse av fysisk virkelighet anses som fullstendig?", Hevdet de å demonstrere at kvanteforviklinger krenket det lokale realistiske synet på kausalitet - med Einstein som refererte til den som "nifs handling på avstand".
På denne måten hevdet de at bølgefunksjonen til kvantemekanikk ikke ga en fullstendig beskrivelse av fysisk virkelighet, et viktig paradoks som ville ha viktige implikasjoner for tolkningen av kvantemekanikken. Mens EPJ-paradokset ville bli bevist feil etter Einsteins død, bidro det til et felt som han var med på å skape, men ville senere forsøke å motbevise til slutten av hans dager.
Kosmologiske konstante og svarte hull:
I 1917 brukte Einstein den generelle relativitetsteorien for å modellere universets struktur som en helhet. Selv om han foretrakk ideen om et univers som var evig og uforanderlig, var dette ikke i samsvar med hans teorier om relativitet, som spådde at universet verken var i en tilstand av ekspansjon eller sammentrekning.
For å adressere dette introduserte Einstein et nytt konsept til teorien, kjent som den kosmologiske konstanten (representert av en Lambda). Hensikten med dette var å utbedre virkningene av tyngdekraften og la hele systemet forbli en evig, statisk sfære. I 1929 bekreftet imidlertid Edwin Hubble at universet ekspanderer. Etter å ha besøkt Mount Wilson-observatoriet med Hubble, forkastet Einstein den kosmologiske konstanten formelt.
Imidlertid ble konseptet revidert i slutten av 2013, da et tidligere uoppdaget manuskript av Einstein (med tittelen “Om det kosmologiske problemet") ble oppdaget. I dette manuskriptet foreslo Einstein en revisjon av modellen, der konstanten var ansvarlig for opprettelsen av ny materie etter hvert som universet utvidet seg - og dermed sikre at universets gjennomsnittlige tetthet aldri endret seg.
Dette er i samsvar med den nå foreldede kostholdsmodellen fra Steady State (foreslått senere i 1949) og med dagens moderne forståelse av mørk energi. I essensen ville det som Einstein i mange av sine biografier beskrev som hans ”største bommert” etter hvert komme til å bli revurdert og betraktet som en del av et større mysterium av universet - eksistensen av usynlig masse og energi som opprettholder den kosmologiske balansen.
I 1915, noen måneder etter at Einstein hadde publisert sin teori om generell relativitet, fant den tyske fysikeren og astronomen Karl Schwarzschild en løsning på Einstein-feltlikningene som beskrev tyngdekraftsfeltet til et punkt og sfærisk masse. Denne løsningen, nå kalt Schwarzschild-radius, beskriver et punkt der massen til en sfære er så komprimert at rømningshastigheten fra overflaten vil være lik lysets hastighet.
Med tiden kom andre fysikere uavhengig av de samme konklusjonene. I 1924 kommenterte den engelske astrofysikeren Arthur Eddington hvordan Einsteins teori tillater oss å utelukke altfor store tettheter for synlige stjerner, og hevdet at de ville “produsere så mye krumning av rom-tids metrikken at rommet ville lukke seg opp rundt stjernen og forlate oss utenfor (dvs. ingensteds). ”
I 1931 beregnet den indisk-amerikanske astrofysiker Subrahmanyan Chandrasekhar ved å bruke spesiell relativitet, at et ikke-roterende legeme av elektron-degenerert materiale over en viss begrensende masse ville kollapse i seg selv. I 1939 ble Robert Oppenheimer og andre enig med Chandrasekhars analyse, og hevdet at nøytronstjerner over en foreskrevet grense ville kollapse i sorte hull, og konkluderte med at ingen fysikklov sannsynligvis ville gripe inn og hindre i det minste noen stjerner fra å kollapse til svarte hull.
Oppenheimer og hans medforfattere tolket singulariteten ved grensen til Schwarzschild-radius som indikerer at dette var grensen til en boble der tiden stoppet opp. For den ytre observatøren ville de se overflaten til stjernen frosset i tiden i øyeblikket av kollaps, men en innfallende observatør ville få en helt annen opplevelse.
Andre prestasjoner:
I tillegg til å revolusjonere vår forståelse av tid, rom, bevegelse og tyngdekraft med hans teorier om spesiell og generell relativitet, ga Einstein mange andre bidrag til fysikkfeltet. Faktisk publiserte Einstein hundrevis av bøker og artikler i livet, i tillegg til mer enn 300 vitenskapelige artikler og 150 ikke-vitenskapelige.
5. desember 2014 begynte universiteter og arkiver rundt om i verden offisielt å gi ut Einsteins samlede papirer, som omfattet mer enn 30 000 unike dokumenter. For eksempel to artikler som ble utgitt i 1902 og 1903 - “Kinetisk teori om termisk likevekt og termodynamikkens andre lov”Og“En teori om fundamentene til termodynamikk”- behandlet temaet termodynamikk og Brownsk bevegelse.
Som definisjon uttaler Brownsk bevegelse at der en liten mengde partikler svinger uten foretrukket retning, spres de til slutt for å fylle hele mediet. Einstein tok opp dette fra et statistisk synspunkt og mente Einstein at den kinetiske energien til svingende partikler i et medium kunne overføres til større partikler, som igjen kunne observeres under mikroskopet - og dermed bevise eksistensen av atomer i forskjellige størrelser.
Disse papirene var grunnlaget for papiret fra 1905 om Brownsk bevegelse, som viste at det kan tolkes som et bevis på at molekyler eksisterer. Denne analysen vil senere bli bekreftet av den franske fysikeren Jean-Baptiste Perrin, og Einstein ble tildelt Nobelprisen for fysikk i 1926. Arbeidet hans etablerte den fysiske teorien om Brownsk bevegelse og avsluttet skepsisen om atomer og molekyler eksisterte som faktiske fysiske enheter. .
Etter sin forskning på generell relativitet, inngikk Einstein en serie forsøk på å generalisere sin geometriske gravitasjonsteori for å inkludere elektromagnetisme som et annet aspekt av en enkelt enhet. I 1950 beskrev han sin "enhetlige feltteori" i en artikkel med tittelen "Om den generaliserte gravitasjonsteorien“, Som beskriver hans forsøk på å løse alle grunnleggende krefter i universet i en ramme.
Selv om han fortsatte å bli hyllet for arbeidet sitt, ble Einstein stadig mer isolert i forskningen sin, og hans innsats lyktes til slutt. Likevel fortsetter Einsteins drøm om å forene andre fysikklover med tyngdekraft frem til i dag, og informerer forsøk på å utvikle en teori om alt (ToE) - spesielt strengteori, der geometriske felt dukker opp i en enhetlig kvantemekanisk setting.
Hans arbeid med Podolsky og Rosen, i håp om å motbevise konseptet med kvanteforviklinger, førte også til at Einstein og hans kolleger foreslo en modell av et ormhull. Ved å bruke Schwarzschilds teori om sorte hull, og i et forsøk på å modellere elementære partikler med ladning som en løsning på gravitasjonsfeltlikninger, beskrev han en bro mellom to romlapper.
Hvis den ene enden av ormhullet var positivt ladet, ville den andre enden være negativt ladet. Disse egenskapene fikk Einstein til å tro at par av partikler og antipartikler kunne vikles sammen uten å bryte relativitetslovene. Dette konseptet har sett ganske mye arbeid de siste årene, med forskere som med hell har laget et magnetisk ormhull i et laboratorium.
Og i 1926 oppfant Einstein og hans tidligere student Leó Szilárd Einstein-kjøleskapet, et apparat som ikke hadde bevegelige deler og bare stolte på absorpsjon av varme for å avkjøle innholdet. I november 1930 fikk de patent på designen. Imidlertid ble deres innsats snart undergravet av depresjonstiden, oppfinnelsen av Freon, og det svenske selskapet Electrolux som skaffet seg patenter.
Forsøk på å gjenopplive teknologien begynte på 90- og 2000-tallet, med studentteam fra Georgia Tech og Oxford University som forsøkte å bygge sin egen versjon av Einstein-kjøleskapet. På grunn av Freons påviste tilknytning til ozonnedbrytning, og ønsker å redusere vår påvirkning på miljøet ved å bruke mindre strøm, anses designen å være et miljøvennlig alternativ og et nyttig utstyr for utviklingsland.
Død og arv:
Den 17. april 1955 opplevde Albert Einstein indre blødninger forårsaket av brudd på en abdominal aortaaneurisme, som han hadde søkt kirurgi i syv år før. Han tok utkastet til en tale han forberedte på et TV-opptreden, til minne om Israels syvende jubileum, med seg til sykehuset, men han levde ikke lenge nok til å fullføre den.
Einstein nektet operasjon og sa: “Jeg vil gå når jeg vil. Det er smakløst å forlenge livet kunstig. Jeg har gjort min del, det er på tide å gå. Jeg vil gjøre det elegant. ” Han døde på Princeton sykehus tidlig neste morgen i en alder av 76 år, etter å ha fortsatt å jobbe til nær slutt.
Under obduksjonen fjernet patologen til Princeton Hospital (Thomas Stoltz Harvey) Einsteins hjerne for bevaring, men uten tillatelse fra familien. I følge Harvey hadde han gjort dette i håp om at kommende generasjoner av nevrovitenskapsmenn ville kunne oppdage årsaken til Einsteins geni. Einsteins levninger ble kremert og asken hans ble spredt på et ikke avslørt sted.
For sin levetid med prestasjoner fikk Einstein utallige utmerkelser, både i løpet av sin levetid og postmessig. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
