Эйнштейн и современная картина мира

Доктор физико-математических наук Б. БОЛОТОВСКИЙ.

Многие знают Альберта Эйнштейна только как автора теории относительности. Но его вклад в физику не исчерпывается одной теорией относительности. Были у него и другие работы, которые легли в основу современной науки.

Многие и многие люди знают Альберта Эйнштейна только как автора теории относительности. Действительно, ее создание настолько изменило наши представления об окружающем мире и позволило сделать такой значительный шаг в понимании природы, что одного этого было бы достаточно, чтобы Эйнштейна поставить в один ряд с Ньютоном, Максвеллом и другими гигантами. Но вклад Эйнштейна в физику не исчерпывается одной теорией относительности. Были у него и другие работы, которые легли в основу современной науки.

Альберт Эйнштейн (1879-1955).
Бертран Рассел (1872-1970) - английский математик, философ, социолог. Активно выступал против фашизма, войн, агрессивных методов в международной политике. Один из инициаторов Пагоушского движения за мирное сосуществование и запрещение ядерного оружия.
Микроскоп Роберта Броуна для исследования движений частиц цветочной пыльцы под действием ударов молекул жидкости.
Положения пылинки Броун регистрировал через равные промежутки времени, заносил их на координатную сетку и соединял прямыми. Получалась ломаная линия, демонстрирующая случайные блуждания частицы.
Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858-1947) - немецкий физик-теоретик. В 1900 году ввел в теорию излучения принципиально новое понятие - квант действия. Спустя пять лет Эйнштейн распространил идею квантов на процесс излучения и предсказал фотон.
Эрнст Мах (1838-1916) - австрийский физик и философ. Исследовал сверхзвуковые течения газа и установил, что его характеристики зависят от отношения скорости течения к скорости звука ('числа Маха' - М).
Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) - английский физик; создал теорию электромагнитного излучения и показал, что свет представляет собой один из его видов.
Генрих Рудольф Герц (1857-1894) - немецкий физик, основоположник электродинамики. В 1887 году создал генератор электромагнитных волн (вибратор Герца) и устройство для их регистрации (резонатор Герца).
Схема генератора и резонатора Герца. Вторичная обмотка повышающего трансформатора (индуктивность) с пластинами конденсатора, развернутыми в пространстве, образуют открытый колебательный контур.
Альберт Абрахам Майкельсон (1852-1931).
Интерферометр Майкельсона, сконструированный с целью обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира.
Прибор смонтирован на массивной каменной плите, которая плавает в кольцевом сосуде с ртутью.
Хендрик Антон Лоренц (1853-1928).

КЛАССИК ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Теория относительности дала человечеству ряд важных и полезных применений. К сожалению, как это часто бывает, наряду с полезными применениями появились и другие, крайне опасные для человечества. Например, представления и идеи, основанные на специальной теории относительности, дали возможность создать ядерные реакторы - мощные источники энергии, нехватка которой все более ощущается на Земле. Но эти же идеи привели к созданию атомного и водородного оружия, обладающего неслыханной ранее разрушительной силой. Так нередко бывало в истории человечества. Даже простую спичку можно употребить и во благо и во вред. Можно с помощью спички затопить печь и приготовить обед, а можно поджечь дом. Применение открытия определяется не только знаниями, но и уровнем нравственности общества.

Эйнштейн осознавал всю глубину той опасности, которую представляло для человечества ядерное оружие. 11 апреля 1955 года, за неделю до смерти, он подписал манифест, составленный выдающимся философом и математиком Бертраном Расселом. В этом манифесте, адресованном всем государствам, содержался призыв уничтожить ядерное оружие. Ни одно из государств, обладающих им, не прислушалось к призыву двух великих мыслителей. Да и те страны, которые еще не имели ядерного оружия, но вели работы по его созданию, не обратили никакого внимания на манифест Эйнштейна - Рассела.

Специальная теория относительности во многом изменила наши представления о пространстве и времени. Через десять лет после ее создания Эйнштейн сделал следующий шаг. Он сформулировал общую теорию относительности. Про специальную теорию относительности можно сказать, что она объединила время и пространство. Общая теория относительности объединила время, пространство и вещество. Оказалось, что вещество меняет свойства пространства и ход времени. Предсказания общей теории относительности, сделанные Эйнштейном, были проверены и нашли свое полное подтверждение.

Но место Эйнштейна в современной физике связано не только с созданием теории относительности. Важнейшим его достижением стала теория броуновского движения. В 1827 году английский исследователь Роберт Броун поместил в каплю воды частички цветочной пыльцы и стал их рассматривать в микроскоп. Он увидел, что частички пыльцы не находятся в покое, а совершают беспорядочное движение. По-видимому, такое движение мельчайших частиц в жидкости наблюдалось и до Броуна, но наблюдатели считали, что движутся живые существа. Чтобы проверить такую возможность, Броун поместил пыльцу на несколько месяцев в спирт, а затем перенес эти мельчайшие частички в каплю воды и стал следить за их поведением в микроскоп. Однако они, как и свежая пыльца, совершали такие же беспорядочные движения. Причина этих движений оставалась непонятной в течение без малого восьмидесяти лет, пока в 1905 году не получила объяснения в работах Эйнштейна (одновременно и независимо теория броуновского движения была построена польским физиком Марианом Смолуховским).

Объяснение броуновского движения оказалось важным не только само по себе. После этой работы стало невозможно сомневаться в том, что все тела состоят из атомов и молекул. Наиболее упорные противники атомно-молекулярной теории (в том числе и некоторые выдающиеся физики) были вынуждены снять все свои возражения. Теория броуновского движения дала окончательное подтверждение атомно-молекулярного строения вещества.

Альберт Эйнштейн стал также одним из создателей квантовой теории, которая позволила понять процессы, протекающие внутри атомов, молекул и внутри атомного ядра. Он заложил краеугольные камни квантовой теории, можно сказать, посеял семена, из которых впоследствии выросло дерево квантовой теории. Однако дерево это в том виде, как оно выросло, ему не очень нравилось, он высказал ряд возражений против того, с чем был не согласен в квантовой теории. В частности, ему не нравился вероятностный характер описания событий в квантовой механике. В классической, доквантовой, физике на вопрос: "Что произойдет при таких-то и таких-то условиях?" следовал ответ: "Произойдет то-то и то-то". Квантовая механика на такой вопрос отвечает: "произойдет то-то и то-то с такой-то вероятностью". А может произойти и что-то другое с соответствую щей вероятностью. Эйнштейну классическая определенность, детерминизм, нравилась больше, чем вероятностное описание. Он говорил: "Бог не играет в кости". Были у него и другие возражения. Поэтому некоторые считают, что Эйнштейн - противник квантовой теории. Но не надо забывать, что он стал одним из ее создателей.

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ: КАК УВИДЕТЬ АТОМЫ И МОЛЕКУЛЫ

В 1905 году в нескольких выпусках немецкого физического журнала "Annalen der Physik" ("Анналы физики") появились статьи мало кому известного молодого физика, выпускника Цюрихского политехнического института. Автора звали Альберт Эйнштейн. В то время он работал экспертом швейцарского бюро патентов в Берне, то есть, как мы сказали бы теперь, работал не по специальности.

Журнал "Annalen der Physik" был в то время одним из наиболее авторитетных физических журналов не только в Европе, но и во всем мире. Альберт Эйнштейн и раньше печатался в этом журнале, но его статьи, опубликованные до 1905 года, привлекли внимание лишь небольшого числа знатоков, в числе которых были, правда, выдающиеся физики, например Макс Планк. Работы же 1905 года затронули самые основы физической науки и впоследствии принесли их автору бессмертную славу. Можно даже сказать более определенно: если бы Альберт Эйнштейн в 1905 году опубликовал только одну из нескольких выполненных в том году работ, этого было бы достаточно, чтобы выдвинуть его в первые ряды естествоиспытателей.

Случайная статья

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки