Albert Einsteinin muotokuva noin 1939.
(Kuva: © MPI / Getty Images)
Albert Einsteiniä mainitaan usein yhtenä 1900-luvun vaikutusvaltaisimmista tutkijoista. Hänen työnsä auttaa edelleen tähtitieteilijöitä tutkimaan kaikkea painovoima-aalloista Mercuryn kiertoradalle.
Erityisen relatiivisuuden suhteen selittänyt tutkijan yhtälö - E = mc ^ 2 - on kuuluisa jopa niiden keskuudessa, jotka eivät ymmärrä sen taustalla olevaa fysiikkaa. Einstein tunnetaan myös yleisestä suhteellisuusteoriastaan (selitys painovoimasta) ja valosähköisestä vaikutuksesta (joka selittää elektronien käyttäytymisen tietyissä olosuhteissa); hänen työnsä jälkimmäisessä ansaitsi hänelle Nobel-palkinnon fysiikassa vuonna 1921.
Einstein yritti myös turhaan yhdistää kaikki maailmankaikkeuden voimat yhdeksi teoriaksi tai teoriaksi kaikesta, jonka parissa hän vielä työskenteli kuolemansa ajankohtana.
Alkuvuosina
Einstein syntyi 14. maaliskuuta 1879 Ulmissa, Saksassa, kaupungissa, jonka väkiluku on nykyään hieman yli 120 000. Hänen talonsa seisoi pieni muistolaatta (se tuhoutui toisen maailmansodan aikana). Perhe muutti Müncheniin pian syntymänsä jälkeen ja myöhemmin Italiaan, kun hänen isänsä kohtasi ongelmia oman yrityksen johtamisessa. Einsteinin isä Hermann johti sähkökemiallista tehdasta ja hänen äitinsä Pauline huolehti Albertista ja nuoremmasta sisarestaan Mariasta.
Albert Einsteinin tutkijan Hans-Josef Küpperin mukaan Einstein kirjoittaisi muistelmissaan, että kaksi ihmettä vaikuttivat hänen varhaisvuoteensa voimakkaasti. Nuori Einstein kohtasi ensimmäisen ihmeensä - kompassin - 5-vuotiaana: Hänet mystifisoitiin näkymättömät voimat voi taipua neulaan. Tämä johtaisi elinikäiseen kiehtomiseen näkymättömillä voimilla. Toinen ihme tuli 12-vuotiaana, kun hän löysi geometriakirjan, jota hän palvoo kutsumalla sitä "pyhäksi geometriakirjaksi".
Vastoin yleistä käsitystä, nuori Albert oli hyvä opiskelija. Hän loistavasti fysiikassa ja matematiikassa, mutta oli "maltillisempi" oppilas muissa aineissa, Küpper kirjoitti verkkosivustolleen. Einstein kuitenkin kapinoi joidenkin opettajiensa autoritaarista asennetta vastaan ja lopetti koulunsa 16. Hän myöhemmin suoritti pääsykokeen Sveitsin liittovaltion ammattikorkeakoululle Zürichissä, ja vaikka hänen fysiikan ja matematiikan suorituksensa olivat erinomaiset, hänen arvosanansa muut alueet olivat vähäisiä, eikä hän läpäissyt tenttiä. Tavoitteleva fyysikko osallistui lisäkursseille aukkojensa kaatamiseksi tietämyksestään. Hän pääsi Sveitsin ammattikorkeakouluun vuonna 1896 ja sai vuonna 1901 tutkintotodistuksen fysiikan ja matematiikan opettamisesta.
Einstein ei kuitenkaan löytänyt opettajan asemaa ja aloitti työskentelyn Bernin patenttivirastossa vuonna 1901 Nobel-palkinnon biografian mukaan. Siellä hän kehitti patenttihakemusten analysoinnin välillä työtä erikoissuhteellisuudessa ja muilla fysiikan aloilla, jotka myöhemmin tekivät hänestä kuuluisan.
Einstein naimisissa Mileva Maricin kanssa, joka on hänen pitkäaikainen rakkautensa Zürichistä, vuonna 1903. Heidän lapsensa Hans Albert ja Eduard syntyivät vuosina 1904 ja 1910. (Heille vuonna 1902 ennen avioliittoa syntyneen lapsen, Lieserlin, kohtalo ei ole tiedossa. .) Einstein erotti Maricin vuonna 1919 ja naimisissa pian Elsa Löwenthalin kanssa. Löwenthal kuoli vuonna 1933.
Uran kohokohdat
Einsteinin ura lähetti hänet useisiin maihin. Hän ansaitsi tohtorin tutkinnon Zürichin yliopistosta vuonna 1905 ja siirtyi myöhemmin professorin tehtäviin Zürichissä (1909), Prahassa (1911) ja Zürichissä uudelleen (1912). Seuraavaksi hän muutti Berliiniin tullakseen Kaiser Wilhelmin fyysisen instituutin johtajaksi ja professori Berliinin yliopistoon (1914). Hänestä tuli myös Saksan kansalainen.
tärkeä validointi Einsteinin työlle tuli vuonna 1919, kun Sir Arthur Eddington, kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran sihteeri, johti retkikuntaa Afrikkaan, joka mittasi tähteiden sijaintia auringonpimennyksen aikana. Ryhmä havaitsi, että tähtien sijainti muuttui valon taipumisen vuoksi auringon ympäri. (Vuonna 2008 BBC / HBO -teos dramatisoi tarinan elokuvissa "Einstein ja Eddington.")
Einstein pysyi Saksassa vuoteen 1933, jolloin diktaattori Adolf Hitler nousi valtaan. Tämän jälkeen fyysikko luopui Saksan kansalaisuudestaan ja muutti Yhdysvaltoihin tullakseen teoreettisen fysiikan professoriksi Princetonissa. Hänestä tuli Yhdysvaltain kansalainen vuonna 1940 ja hän jäi eläkkeelle vuonna 1945.
Einstein pysyi aktiivisena fysiikkayhteisössä koko myöhempien vuosien ajan. Vuonna 1939 hän kuuluisasti veti kirjeen presidentti Franklin D. Rooseveltille varoitus siitä, että uraania voidaan käyttää atomipommiin.
Myöhemmin Einsteinin elämässä hän aloitti fyysikko Niels Bohrin kanssa yksityisiä keskusteluja aiheesta kvanttiteorian pätevyys. Bohrin teoriat pitivät päivän, ja Einstein sisällytti myöhemmin kvantiteorian omaan laskelmaansa.
Einsteinin aivot
Einstein kuoli aortan aneurysmaan 18. huhtikuuta 1955. Amerikan luonnonhistoriallisen museon (AMNH) mukaan verisuoni räjähti hänen sydämensä lähellä. Kun Einstein kysyi, haluaako hän leikkausta, Einstein kieltäytyi. "Haluan mennä, kun haluan mennä", hän sanoi. "On mautonta pidentää elämää keinotekoisesti. Olen tehnyt osuuteni; on aika mennä. Teen sen tyylikkäästi."
Einsteinin ruumis - suurimmaksi osaksi siitä joka tapauksessa - tuhrattiin; hänen tuhkansa levittiin julkistamattomaan kohtaan AMNH: n mukaan. Princetonin sairaalan lääkäri Thomas Harvey oli kuitenkin suorittanut ruumiinavauksen, ilmeisesti ilman lupaa, ja poistanut Einsteinin aivot ja silmämunat, Matt Blitzin mukaan, joka kirjoitti Einsteinin aivoista vuoden 2015 sarakkeessa Tänään sain selville.
Harvey viipaloi satoja ohuita aivokudoksen osia mikroskooppilevyihin sijoittamista varten ja napsautti 14 kuvaa aivoista useasta näkökulmasta. Hän otti aivokudoksen, dioja ja kuvia mukanaan, kun muutti Wichitaan (Kansas), missä hän oli lääketieteellinen ohjaaja biologisessa testauslaboratoriossa. [Kuvagalleria: Einsteinin aivot]
Seuraavan 30 vuoden aikana Harvey lähetti muutama dioja muille tutkijoille, jotka pyysivät niitä, mutta säilyttivät loput aivot kahdessa lasipurkissa, joskus siiderirasiassa olutjäähdyttimen alla. Tarina Einsteinin aivoista unohdettiin suurelta osin vuoteen 1985 saakka, jolloin Harvey ja hänen kollegansa julkaisivat tutkimustuloksensa lehdessä Kokeellinen neurologia..
Harvey epäonnistui pätevyyskokeelta vuonna 1988, ja hänen lääkärinsä lupa peruutettiin, Blitz kirjoitti. Lopulta Harvey lahjoitti aivot Princetonin sairaalaan, missä aivojen matka oli alkanut. Harvey kuoli vuonna 2007.Pala Einsteinin aivoista ovat nyt Mütter-museossa Philadelphiassa.
Mitä tutkimukset löysivät
Harvey'n vuoden 1985 tutkimuksen kirjoittajat kertoivat, että Einsteinin aivoissa oli enemmän hermosoluja (hermojärjestelmää tukevia ja eristäviä) glia-soluja (hermosoluja) kohti kuin muissa tutkituissa aivoissa. He päättelivät, että se saattaa viitata hermosolujen suurempaan metaboliseen tarpeeseen - toisin sanoen Einsteinin aivosolut tarvitsivat ja käyttivät enemmän energiaa, mikä olisi voinut olla syy siihen, miksi hänellä oli niin pitkälle edenneet ajattelukyvyt ja käsitteelliset taidot.
Muut tutkijat ovat kuitenkin huomauttaneet muutamia ongelmia tässä tutkimuksessa, mukaan Eric H. Chudler, neurotieteilijä Washingtonin yliopistossa. Ensinnäkin, esimerkiksi muut tutkimuksessa käytetyt aivot olivat kaikki nuorempia kuin Einsteinin aivot. Toiseksi "kokeellisessa ryhmässä" oli vain yksi aihe - Einstein. Tarvitaan lisätutkimuksia sen selvittämiseksi, löytyvätkö nämä anatomiset erot muista ihmisistä. Ja kolmanneksi, vain pieni osa Einsteinin aivoista tutkittiin.
Toinen tutkimus, joka julkaistiin vuonna 1996 lehdessä Neurotiedekirjeet, havaitsi, että Einsteinin aivot painoivat vain 1 230 grammaa, mikä on vähemmän kuin aikuisten miesten keskimääräiset aivot (noin 1 400 g). Lisäksi tutkijan aivokuori oli ohuempi kuin viidellä kontrolliajolla, mutta hermosolujen tiheys oli suurempi.
Brain-lehdessä vuonna 2012 julkaistu tutkimus paljasti, että Einsteinin aivoilla oli ylimääräinen taittuminen harmaassa aineessa, tietoisen ajattelun paikka. Erityisesti etuosakehyksillä, jotka olivat sidoksissa abstraktiin ajatteluun ja suunnitteluun, oli epätavallisen vakaa taitto.
Einsteinin tieteellinen perintö
Einsteinin perintö fysiikassa on merkittävä. Tässä on joitain tärkeimmistä tieteellisistä periaatteista, joita hän oli edelläkävijä:
Erityisen suhteellisuusteorian teoria: Einstein osoitti, että fyysiset lait ovat identtiset kaikille tarkkailijoille, kunhan ne eivät ole kiihdytyksen alla. Kuitenkin valonnopeus tyhjiössä on aina sama, riippumatta siitä kuinka nopeasti tarkkailija kulkee. Tämä työ johti hänen ymmärtämiseen, että tila ja aika ovat yhteydessä siihen, mitä me nyt kutsumme avaruus-ajaksi. Joten yhden tarkkailijan näkemä tapahtuma voi nähdä myös toisella tarkkailijana eri aikaan.
Yleisen suhteellisuusteorian teoria: Tämä oli painolain uudelleenmuotoilu. 1600-luvulla Newton muotoili kolme liikelakia, joista hahmotteli kuinka painovoima toimii kahden kehon välillä. Voima niiden välillä riippuu siitä, kuinka massiivinen kukin esine on ja kuinka kaukana toisistaan esineet ovat. Einstein päätteli, että ajatellessaan avaruus-aikaa massiivinen esine aiheuttaa vääristymiä avaruus-ajasta (kuten raskaan pallon asettaminen trampoliinille). Painovoima kohdistuu, kun muut esineet putoutuvat avaruus-ajan vääristymisen luomaan "kaivoon", kuten marmori, joka rullaa kohti suurta palloa. Yleinen suhteellisuusteoria läpäisi äskettäisen suuren testin vuonna 2019 kokeessa johon liittyy supermassiivinen musta aukko Linnunradan keskellä.
Valosähköinen ilmiö: Einsteinin teos vuonna 1905 ehdotti, että valoa tulisi ajatella hiukkasten (fotonien) virtaana vain yhden aallon sijasta, kuten tuolloin yleisesti ajateltiin. Hänen työnsä auttoi salaamaan uteliaita tuloksia, joita tutkijat eivät aiemmin kyenneet selittämään.
Yhtenäinen kenttäteoria: Einstein vietti suuren osan myöhemmistä vuosistaan yrittäessään yhdistää sähkömagneettisuuden ja painovoiman kentät. Hän oli epäonnistunut, mutta ehkä hän oli aikaansa edellä. Muut fyysikot työskentelevät edelleen tämän ongelman parissa.
Einsteinin perintö tähtitiedelle
Einsteinin teoksessa on monia sovelluksia, mutta tässä on joitain tähtitieteen merkittävimmistä:
Painovoima-aallot: Vuonna 2016 Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorio (LIGO) havaitsi avaruus-ajan aallot - muuten tunnetaan nimellä painovoima-aallot - tapahtui sen jälkeen, kun mustat reiät törmäsivät noin 1,4 miljardia valovuotta maasta. LIGO havaitsi myös gravitaatioaallot ensimmäisen kerran vuonna 2015, vuosisadan kuluttua siitä, kun Einstein ennusti näiden aaltojen olemassaoloa. Aallot ovat Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teoria.
Elohopean kiertorata: Elohopea on pieni planeetta, joka kiertää lähellä erittäin massiivista esinettä koon suhteen - aurinkoa. Sen kiertorataa ei voitu ymmärtää ennen kuin yleinen suhteellisuusteoria osoitti, että avaruus-ajan kaarevuus vaikuttaa Mercuryn liikkeisiin ja muuttaa sen kiertorataa. On pieni mahdollisuus, että miljoonien vuosien aikana elohopea voi poistua aurinkojärjestelmästämme näiden muutosten takia (vielä pienemmällä mahdollisuudella, että se voisi törmätä maan kanssa).
Painovoimainen linssi: Tämä on ilmiö, jolla massiivinen esine (kuten galaksiklusteri tai musta reikä) taipuu valoa sen ympärille. Tälle alueelle teleskoopin kautta katselevat tähtitieteilijät näkevät sitten esineet suoraan massiivisen esineen takana valon taipumisen vuoksi. Kuuluisa esimerkki tästä on Einsteinin risti, kvasari tähdistö Pegasus: Noin 400 miljoonan valovuoden päässä oleva galaksi taivuttaa kvaasarin valoa niin, että se näyttää neljä kertaa galaksin ympärillä.
Mustat aukot: Event Horizon-teleskooppi näytti huhtikuussa 2019 ensimmäisen kerran kuvia mustasta aukosta. Valokuvat vahvistivat taas useita suhteellisuussuhteita, muun muassa paitsi, että mustia reikiä on olemassa, myös sen, että niillä on pyöreä tapahtumahorisontti - kohta, josta mikään ei pääse pakenemaan, edes valo.
Lisäresurssit:
- Löydä vastauksia usein kysyttyjä kysymyksiä Albert Einsteinista Nobel-palkinnon verkkosivuilla.
- Selaa digitoituja versioita Einsteinin julkaisemat ja julkaisemattomat käsikirjoitukset osoitteessa Einstein Archives Online.
- Opi Einsteinin muisto Kansallisen tiedeakatemian rakennuksessa Washingtonissa, D.C.
