Нобелевские лауреаты в области физики

появилось в науке знаменитое соотношение Е=тс2.

В 1907 г. выходит новая работа А. Эйнштейна «О принципе

относительности и его следствиях». В ней автор вновь говорит о связи массы

и энергии и для проверки этого соотношения обращается к радиоактивным

процессам. Подсчеты показали, что для проверки формулы на известных в то

время радиоактивных превращениях нужно знать атомные массы элементов с

точностью до пятого знака. Эйнштейн писал: «Это, конечно, недостижимо.

Однако не исключено, что будут открыты радиоактивные процессы, в которых в

энергию радиоактивных излучений превращается большая часть массы исходного

атома, чем в случае радия». Мы знаем, что предсказание великого ученого

сбылось и его знаменитая формула получила подтверждение в ядерных реакциях.

Очень интересна последняя часть работы, где ставится вопрос о

распространении принципа относительности на системы, движущиеся с

ускорением. Именно здесь впервые появился принцип эквивалентности, согласно

которому инертная масса тела равна его гравитационной массе или, что то же

самое, силы гравитации физически эквивалентны силам инерции. На основе

этого принципа Эйнштейн исследует влияние гравитации на ход часов и

распространение света. Он делает вывод, что любой физический процесс

протекает тем быстрее, чем больше гравитационный потенциал в области, где

разыгрывается этот процесс, и что световые лучи искривляются в

гравитационном поле. Итак, в 1907 г. Эйнштейн закладывает первые основы

общей теории относительности (ОТО), над разработкой которой он неустанно

работал 10 лет. Теория же, созданная им в 1905 г., в которой принцип

относительности был сформулирован только для ннедциальных систем, получила

название специальной (частной) теории относительности (СТО).

Период с 1905 по 1907 г. был для Эйнштейна исключительно плодотворным.

Кроме теории относительности, он создает в этот период теорию броуновского

движения, разрабатывает квантовую теорию света и на основе ее объясняет

явление фотоэффекта, создает квантовую теорию теплоемкости. Любой из этих

работ было бы достаточно, чтобы обессмертить имя автора, создавшего в 1916

г. еще одну из основополагающих теорий физики XX в.— общую теорию

относительности.

Каков же жизненный и творческий путь этого выдающегося ученого и

замечательного человека?

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в небольшом немецком

городке Ульме. Отец его, Герман Эйнштейн, окончил в свое время Штутгартскую

гимназию, показав при этом хорошие математические способности. Но трудное

материальное положение семьи не позволило ему поступить в университет. Он

очень любил природу и сумел всей семье привить эту любовь. Мать Альберта

прекрасно играла на пианино и пела. Музыка и немецкая классическая

литература были постоянными спутниками жизни семьи Эйнштейнов. Альберт рос

тихим, молчаливым ребенком, редко резвился с детьми. Среди товарищей он

приобрел репутацию самого справедливого. Уже в детские годы он делал все

основательно. В шесть лет Альберта стали обучать игре на скрипке. Однако

довольно долго это занятие было почти безрезультатным. В течение семи лет

он, как говорят, добросовестно тянул скучную лямку. Но взявшись за сонаты

Моцарта и ощутив их гармонию и эмоциональность, он с громадным упорством

принялся оттачивать технику игры. Наконец Моцарт зазвучал в его исполнении,

и музыка стала для него наслаждением.

Начальное образование Эйнштейн получил в католической школе. Десяти

лет он поступил в гимназию. Однако обстановка в школе и гимназии плохо

вязалась со склонностями и характером подростка. Муштра, зубрежка и первые

горькие уроки антисемитизма тяжело ранили душу будущего ученого.

Одним из любимых предметов Эйнштейна была математика. Интерес к ней у

будущего ученого появился довольно рано (в 12 лет). Однажды перед началом

учебного года Эйнштейн впервые приобрел учебник геометрии (с алгеброй он

был уже знаком). И первая же страница настолько захватила его, что он не

мог оторваться от книги, не прочитав ее до конца.

Говорят, будто в Мюнхене один из учителей сказал Альберту:

«Из Вас, Эйнштейн, никогда ничего путного не выйдет». Но уже в это

время Эйнштейн становится первым учеником по точным наукам. В возрасте от

12 до 16 лет, как вспоминал сам Эйнштейн, он овладел основами математики,

включая интегральное и дифференциальное исчисление. Когда у него, ставшего

уже знаменитым, спросили, от кого из родителей он унаследовал свой научный

талант, Эйнштейн скромно ответил: «У меня нет никакого таланта, а только

страстное любопытство». Весной 1895 г. Эйнштейн покинул Мюнхенскую

гимназию.

Успешно закончив в 1896 г. одну из наиболее прогрессивных школ г.

Аарау (Швейцария), Эйнштейн без экзаменов был принят на педагогический

факультет Цюрихского политехникума, готовившего преподавателей физики и

математики. Здесь он учился с октября 1896 г. по август 1900 г. По существу

это был физико-математический факультет, на котором преподавали известные

ученые: курс физики читал Вебер, математику вели Гурвиц и Минковский. Об

этих годах учебы сам Эйнштейн позже вспоминал, что, имея таких превосходных

преподавателей, как Гурвиц и Минковский, он мог бы получить солидное

математическое образование; но он большую часть времени работал в

физической лаборатории, увлеченный непосредственным соприкосновением с

опытом, используя остальное время для домашнего изучения трудов Кирхгофа,

Гельмгольца, Герца, Максвелла, Больцмана, Лоренца.

В 1901 г. в журнале «Анналы физики» была опубликована его первая

работа «Следствия из явлений капиллярности» объемом в 10 страниц. В июне

1902 г. Эйнштейн находит, наконец, постоянную работу, став техническим

экспертом третьего класса Бернского патентного бюро. Теперь хоть немного

можно подумать и о личной жизни.

Жизнь Эйнштейна в Берне можно сравнить с годами, которые провел И.

Ньютон в Вульсторпе во время чумы. В Берне Эйнштейн создает теорию

броуновского движения, теорию фотонов, СТО. Только в 1905 г. в журнале

«Анналы физики» им было опубликовано пять шедевров научно-исследовательской

мысли. Вот они:

1. Докторская диссертация объемом в 21 страницу «Новое определение

размеров молекул».

2. «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение

света». В этой работе излагалась фотонная теория и теория фотоэффекта.

Кстати, в 1922 г. А. Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии по физике «за

важные математико-физические исследования, особенно за открытие Законов

фотоэффекта».

3. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом

молекулярно-кинетической теорией теплоты».

4. «К электродинамике движущихся сред».

5. «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?» Какой

титанический труд, гениальность и талант нужны были, чтобы в течение года

сделать то, что привело к революции в физике XX в., даже если учесть, что

готовилось это целые годы. Теория относительности, например, зародилась у

Эйнштейна. когда ему было 16 лет и когда он впервые задумался над тем, с

какой скоростью распространяется свет в различных, движущихся одна

относительно другой системах, когда он мысленно представлял человека,

несущегося за лучом света. А почему именно он стал создателем теории

относительности, Эйнштейн объяснял так: «По-моему, причина эта кроется в

следующем. Нормальный взрослый человек едва ли станет размышлять о

проблемах пространства и времени. Он полагает, что разобрался в этом еще в

детстве. Я же, напротив, развивался интеллектуально так медленно, что,

только став взрослым, начал размышлять о пространстве и времени. Понятно,

что я вникал в эти проблемы глубже, чем люди, нормально развивающиеся в

детстве». А теория относительности завоевывала тем временем все новых и

новых сторонников. Она получила признание таких выдающихся физиков, как М.

Планк, В. Вин, М. Лауэ и других, и автор ее становится известным человеком.

7 мая 1909 г. А. Эйнштейн стал профессором теоретической физики

Цюрихского университета. В конце 1910 г. А. Эйнштейн становится профессором

Пражского университета, одного из старейших университетов Европы. Однако из-

за неблагоприятных условий для работы в 1912 г. он покинул Прагу и вновь

оказался в Цюрихе, заняв там кафедру теоретической физики в университете. В

1911 г. А. Эйнштейн принимает участие в работе I Сольвеевского конгресса,

посвященного проблеме квантов. На конгрессе также были затронуты вопросы и

специальной теории относительности. Здесь Эйнштейн встретился с Марией

Склодовской-Кюри, блестящий ум и любовь к справедливости которой сразу

покорили его сердце. Были на конгрессе А. Пуанкаре, П. Ланжевен, М. Планк,

В. Нернст, Э. Резерфорд, Ж. Перрен и особо почитаемый Эйнштейном Г. Лоренц.

Об общей теории относительности ученый впервые докладывал на Венском

конгрессе естествоиспытателей в 1913 г.

В этот период Германская империя во главе с кайзером Вильгельмом,

стремясь вырвать у Англии первенство в научно-техническом и промышленном

развитии, создает новые институты. Главный из них—институт кайзера

Вильгельма—проектировался для наиболее крупных ученых, со сравнительно

большим жалованьем, без педагогических обязанностей для профессуры, с

правом вести любое индивидуальное исследование. Заботы о подборе ученых

взяли на себя Планк и Нернст. В числе приглашенных был и А. Эйнштейн. В

ноябре 1913 г. прусский министр просвещения утвердил Эйнштейна

действительным членом физико-математического отделения Прусской академии

наук.

В 1914 г. началась первая мировая война. Эйнштейн всем складом своего

существа был против нее. Осенью 1915 г. он вырывается в Швейцарию, чтобы

встретиться с друзьями и повидаться с семьей. Встречи с друзьями, с Р.

Ролланом дали возможность Эйнштейну узнать, что во всех воюющих странах

существуют группы противников войны, и почувствовать себя участником

интернационального содружества.

Наступил 1917 г. Для Эйнштейна не было вопроса, принимать или не

принимать Октябрьскую революцию. Он видел в ней начало преобразования

общества на основе разума и науки. Он хорошо понимал значение В. И. Ленина.

«Я уважаю в Ленине человека, который с полным самоотвержением отдал все

свои силы осуществлению социальной справедливости. Несмотря ни на что, одно

бесспорно: люди, подобные ему, хранят и обновляют совесть человечества».

В 1916 г. была опубликована общая теория относительности, над которой

Эйнштейн напряженно работал в течение 10 лет. Она обобщила СТО на

ускоренные системы. Эйнштейн ограничил применимость принципа постоянства

скорости света областями, где гравитационными силами можно пренебречь. Зато

он распространил принцип относительности на все движущиеся системы. Из ОТО

был получен ряд важных выводов:

1. Свойства пространства—времени зависят от движущейся материи.

2. Луч света, обладающий инертной, а следовательно, и гравитационной

массой, должен искривляться в поле тяготения. В частности, такое

искривление должен испытывать луч, проходящий возле Солнца. Этот эффект,

как указывал Эйнштейн, можно обнаружить при наблюдении положения звезд во

время солнечного затмения. «Было бы крайне интересно, — пишет он, — чтобы

астрономы заинтересовались поставленным здесь вопросом».

3. Частота света в результате действия поля тяготения должна

изменяться. В результате этого эффекта линии солнечного спектра под

действием гравитационного поля Солнца должны смещаться в сторону красного

света, по сравнению со спектрами соответствующих земных источников. Этот

эффект, по мнению Эйнштейна, также может быть обнаружен экспериментально.

Все это было принципиально ново, и для утверждения ОТО нужна была ее

экспериментальная проверка.

Глубокое удовлетворение принесло Эйнштейну известие о том, что две

научные экспедиции, направленные Лондонским Королевским обществом в 1919 г.

для наблюдения солнечного затмения, подтвердили правильность его теории.

«Судьба оказала мне милость, позволив дожить до этого дня»,—писал Эйнштейн

Планку.

В 1922 и 1925 гг. были предприняты новые, более точные измерения

отклонений лучей света во время солнечных затмений. Результаты их еще ближе

совпадали с предсказаниями теории. На основе ОТО в задаче о движении планет

удалось объяснить особенности движения перигелия Меркурия. Красное смещение

в спектрах небесных тел было обнаружено в 1923—1926 гг. при изучении

спектра Солнца, а в 1925 г. при наблюдении спектра спутника Сириуса.

Экспериментальное подтверждение выводов из теории относительности явилось

ее триумфом. «Я считал и считаю поныне, что это величайшее открытие

человеческой мысли, касающееся природы, открытие, в котором удивительнейшим

образом сочетаются философская глубина, интуиция физика и математическое

искусство», — сказал М. Борн об ОТО. ОТО произвела переворот в космологии.

На основе ее появились различные модели Вселенной. Теорией относительности

стали интересоваться люди разных специальностей: философы, врачи,

духовенство, учителя, писатели. «Никогда еще в памяти людей научная теория

не обсуждалась такими широкими кругами»,— писал А. Зоммерфельд в 1920 г.

Вокруг теории относительности развернулись острые философские дискуссии,

появилось множество книг, посвященных ее научному и научно-популярному

изложению. Однако враги Эйнштейна не унимались и после подтверждения теории

относительности опытными фактами. Многие дискуссии стали переходить в

выпады, а вскоре, главным образом, в Германии, где поднимал голову нацизм,

началась неприкрытая травля теории относительности и ее автора.

Весной 1932 г., уезжая в очередной раз за границу, Эйнштейн знал, что

больше в Германию не вернется. Сначала он поселился в Бельгии, затем

переехал в Англию. Место жительства Эйнштейна держалось в строгом секрете,

так как была возможность покушения на него нацистов.

В начале 1933 г. Эйнштейн выходит из состава Берлинской академии наук.

В этом же году перед зданием Берлинской государственной оперы запылали

костры из книг Эйнштейна, из произведений классиков марксизма и классиков

немецкой и мировой литературы. Нацисты жаждали покарать великого ученого,

выступившего в защиту мира. Они конфисковали его имущество и дом, за его

голову была обещана награда в 50000 марок.

В октябре 1933 г. Эйнштейна переправили в Америку, и он приступил к

работе в Институте перспективных исследований в Принстоне.

В Америке Эйнштейн был так же знаменит, как и в Европе. О нем ходили

различные легенды. Все больше становилось охотников за автографами.

Насколько надо было быть мудрым, чтобы не впасть в иллюзии, чтобы

продолжать неустанно работать, чтобы остаться внимательным человеком и в

большом и в малом.

Когда в 1955 г. исполнилось 50 лет со времени создания СТО, были

организованы юбилейные торжества в Берне и в Берлине. А. Эйнштейн на

пригласительное письмо М. Лауэ ответил: «Старость в болезнь не дают мне

возможности участвовать в подобных торжествах. И должен признаться, что я

отчасти благодарен судьбе: все хоть сколько-нибудь связанное с культом

личности всегда было для меня мучением».

Этот молчаливый ученый, которому был совершенно чужд интерес к

жизненным мелочам, а любой культ личности казался смешным, как никто другой

из современников, пользовался доверием людей. Людей привлекала его доброта,

честность, принципиальность. Забавную историю рассказывают о том, как

однажды вечером в гостях восемнадцатилетняя девушка спросила А. Эйнштейна:

«А кто Вы, собственно говоря, по специальности?»—«Я посвятил себя изучению

физики»,—ответил седовласый ученый. «Как, в таком возрасте Вы еще изучаете

физику? — удивленно воскликнула девушка.—Я и то разделалась с ней больше

года назад». Да, великий Эйнштейн всю свою жизнь посвятил изучению и

созданию физики. После открытия ОТО и до конца жизни ученый работал над

единой теорией поля. «За последние годы, к моему глубокому удовлетворению,

мне удалось... получить необходимые уравнения. Однако из-за значительных

математических трудностей из этих уравнений пока еще не удалось сделать

выводы, которые позволили бы сопоставить теорию с опытом. Такое положение

может, вероятно, длиться долгое время. Мало надежды, что я добьюсь успеха в

те немногие годы, пока я еще могу работать»,—писал А. Эйнштейн в 1953 г.

Заметим, что до сих пор не создана единая теория поля, несмотря на

титаническую работу над ней многих выдающихся ученых нашего времени.

Одиночество—это участь многих стариков. Так все более одиноким

становился и Эйнштейн. Одиночество ощущал он и в науке. «Мои взгляды на

принципиальные вопросы физики значительно отличаются от взглядов почти всех

моих современников», — писал ученый. Но люди не оставляли его, стремясь

оказать ему всяческие почести и знаки внимания. В одном из писем своему

другу Эйнштейн писал: «Вы не можете себе представить, как сильно мною все

интересуются, особенно в письмах. Время для размышлений и работы мне

приходится буквально красть, как профессиональному вору».

А размышлять было над чем. 6 января 1939 г. в Германии было

экспериментально получено деление урана и обнаружено выделение энергии в

этом процессе. А 26 января 1939 г. Н. Бор на заседании американского

физического общества рассказал об огромных успехах ученых Европы в этом

вопросе. Многие ученые прямо с заседания поспешили в свои лаборатории для

экспериментальной проверки услышанного. Летом 1939 г. к Эйнштейну приехали

два физика-атомщика Л. Сциллард и П. Вигнер и рассказали ему о цепной

реакции в уране, о возможностях ее использования. Ученые написали письмо

президенту США Рузвельту, и за подписью А. Эйнштейна оно было 11 октября

1939 г. лично передано адресату. Одновременно с письмом был вручен

президенту и меморандум, где указывалось на возможность использования

реакции деления урана для создания нового вида бомб огромной разрушительной

силы, на возможность использования атомной энергии для движения судов,

самолетов, на возможность строительства атомных электростанций. Физики-

атомщики просили правительство выделить необходимые средства и ускорить

темп работ. «Я ясно понимал страшную опасность, которую несет человечеству

осуществление нашего предложения. Но то, что немецкие физики, работающие

над этой же проблемой, могут добиться успеха, вынудило меня сделать этот

шаг», — вспоминал Эйнштейн в 1952 г.

И вот в декабре 1942 г. в Чикаго под руководством Э. Ферми заработал

первый в мире атомный реактор, в котором была осуществлена цепная реакция.

А 16 июля 1945 г. в пустыне неподалеку от г. Лос-Аламос был произведен

первый атомный взрыв громадной силы. США стали владельцами смертоносной

атомной бомбы. 6 августа 1945 г. атомная бомба была сброшена на Хиросиму, 9

августа—на Нагасаки.

А. Эйнштейн услышал об этой чудовищной акции уничтожения японских

городов по радио. Спазм сдавил ему горло, и он смог только произнести: <0

горе!» Преисполненное гордости сообщение Трумэна о самой крупной в мире

научной игре, на карту которой было поставлено 2 млрд. долларов, наполнило

Эйнштейна глубокой печалью.

11 апреля 1955 г. А. Эйнштейн подписал составленное Б. Расселом и

поддержанное семью известными учеными обращение к правительствам США,

Великобритании, СССР, Франции, Канады и Китая. Это обращение настойчиво

предостерегало человечество от самоубийства, к которому может привести

создание ядерного оружия.

В апреле 1955 г. Эйнштейн почувствовал себя плохо. Врачи определили

аневризму аорты и предложили операцию. Эйнштейн отказался. В ночь на 18

апреля, когда Эйнштейн спал, у него произошло прободение стенки аорты, и

сердце ученого перестало биться.

В соответствии с категорическим предсмертным распоряжением А.

Эйнштейна никакой публичной траурной церемонии не было. Он не хотел ни

пышных речей, ни памятника, ни могилы. Он был предан кремации, а прах его

был развеян дружескими руками по ветру. После Эйнштейна почти не осталось

памятных мест: дом в Ульме разрушен во время бомбежки, архивы погибли при

разгроме дома нацистами. Но после Эйнштейна остались его фундаментальные

открытия в физике, которые не могут уничтожить ни ветер, ни время, ни

бомбы. Они-то и будут вечным памятником «великому преобразователю

естествознания» XX в.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Большая советская энциклопедия (второе издание) Государственное

научное издательство «БСЭ»

2. Энциклопедический словарь юного физика . Москва «Педагогика»

1984год

3. Учебник «Физика» для 11 класс средней школы. Москва «Просвещение»

1991год

При подготовке реферата использовались материалы компьютерной сети

интернет

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7