Главная » Реферат » Реферат по эйнштейну

Реферат: Альберт Эйнштейн. Реферат по эйнштейну


Реферат - Альберт Эйнштейн - Физика

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»">Эйнштейн вырос в свободомыслящеймелкобуржуазной семье, чьи предки из поколения в поколение жили в Швабии(юго-западная часть Германии). По происхождению они были евреями, нобезразлично относились к религии. Жизнь семьи была сносной, хотя и беспечной, ноони никогда не были так бедны, как Уэллсы или Резерфорды.

<span Bookman Old Style",«serif»">В детстве Эйнштейн не был особенноспособным ребенком. Он казался отсталым (как и Черчилль), поздно началговорить. Все это кажется несколько странным, особенно для будущего математика.Как правило, математические способности проявляются в очень раннем возрасте.Многие из выдающихся математиков уже задавали вопросы о больших или бесконечнобольших числах, когда им не было и трех лет (рассказы об этом вполнедостоверны, скажем, в отношении Харди и Дирака). Я лично наблюдал за однимдействительно талантливым юным математиком, которому было четыре года. И яполагаю, что теперь, когда начали внимательно изучать этот ярко выраженный иособенный талант, мы будем знать, есть ли у ребенка математические способности,еще до того, как он научился читать.

<span Bookman Old Style",«serif»">Итак, в детстве Эйнштейн не проявлялматематических способностей, но не следует думать, что он был вовсе лишен их.Они просто не обнаруживались в раннем возрасте. С десяти лет в нем стализаметны признаки быстрого развития, но это было быстрое развитие не интеллекта,а характера.

<span Bookman Old Style",«serif»">Его родители, которые вполне моглибыть и католиками, если бы они вообще были верующими, отдали сына вкатолическую начальную школу. Он отнесся к ней равнодушно. Десяти лет его определилив одну из гимназий Мюнхена. Ее он возненавидел по тем же причинам, по которымненавидел и в семьдесят лет: гимназия была пропитана милитаристским духом, аему раз и навсегда, на всю жизнь, стал ненавистен немецкий милитаризм. Детимаршировали, учителя рявкали — это была не школа, а казарма. Уже в десять летон отвергал всякую муштру. Он приходил в ужас от принуждения в любом виде или влюбой форме — физической, эмоциональной или умственной. Zwang. Знаю ли я это немецкоеслово, спросил он у меня, когда мы говорили об английских нравах. Так вот, вмюнхенской гимназии он впервые ополчился на этот Zwang.

<span Bookman Old Style",«serif»; color:navy">Zwang

— насилие (нем.).

<span Bookman Old Style",«serif»">В десять лет он, казалось, с такой жеуверенностью полагался на свой разум, как и в семьдесят. В детстве у него былпериод религиозного настроения. Но недолго. Очень скоро в центре его вниманиястал разум, и в двенадцать лет он исповедовал нечто вроде космической религииневерующего, которая сохранилась у него на всю жизнь. Но он так частопроизносил слово «бог», что вводил этим людей в заблуждение. Ребенкомон действительно пережил глубокое религиозное чувство, но когда потом говорил обоге, то вовсе не имел в виду то, что под этим понимали верующие. «Я верю в бога Спинозы, которыйраскрывается в гармонии всего сущего, а не в того бога, который управляетсудьбами и поступками людей», — говорил он уже в зрелом возрасте.

<span Bookman Old Style",«serif»">В ранней юности он сам пришел к этомуумозаключению, когда был еще скромным учеником мюнхенской гимназии. С такой жесамостоятельностью он решил, чем он будет заниматься. У него были хорошие — ноне больше того — успехи в физике и математике. Но он не выносил большинствашкольных предметов и вовсе не хотел преуспевать в них. В этом он весьмаотличался от многих одаренных мальчиков и почти от всех будущих ученых. В школьныегоды Резерфорд, например (он тоже был творчески самобытным человеком), училсявсему тому, чему его учили, и учился отлично. Харди не любил свою школу в Уинчестере, но он стремился проявить себя, чтобы получитьнаграду и стипендии в Тринити-колледже. Для Эйнштейнасоревнование ничего не значило, оно не соблазняло его. Здесь снова можнозаметить духовное сходство с молодым Черчиллем, не способным или не желающимпроявить прилежание в школе. Только написание английских эссе доставляло емурадость.

<span Bookman Old Style",«serif»">Отец Эйнштейна был неудачнымкоммерсантом. В Мюнхене дела у него шли плохо, и он переехал в Милан, где сталоеще хуже. Сына, которому тогда было пятнадцать лет, родители оставили вМюнхене, чтобы он окончил гимназию. Разлука с семьей мало повлияла на мальчика,уже отличавшегося независимым умом, но, оставшись один, он в эти шесть месяцевпринял окончательное решение.

<span Bookman Old Style",«serif»">Приехав в Милан, он объявил своерешение родным, которые, по-видимому, одобрили его. Во-первых, он решил броситьмюнхенскую гимназию, которую ненавидел, и не сдавать выпускных экзаменов,которые презирал. Во-вторых, порвать с еврейской общиной, в которой он ещеформально состоял. И в-третьих, самое тяжелое, отказаться от немецкогоподданства. Он решил не иметь обязательств, которые были бы ему навязаны. Егоуверенность в себе была безграничной. Он полагался только на самого себя.

<span Bookman Old Style",«serif»">В результате он сразу же провалился навступительных экзаменах в Политехнический институт в Цюрихе. Он хотел поступитьтуда, чтобы стать инженером-электриком, что выглядит несколько странно в светелегенды о его непрактичности. На самом же деле о непрактичности Эйнштейна можноговорить ничуть не больше, чем о рассеянности Харди, но шаблонные представлениятрудно искоренить.

<span Bookman Old Style",«serif»">Хотя отец Эйнштейна не мог найтиденег, лучшие члены семьи Эйнштейнов, разбросанные повсей Европе, решили, что получить образование.в Цюрихе действительно неплохо,и были готовы наскрести деньги на обучение молодого Эйнштейна. И ужнеудивительно, что он сдал вступительные экзамены по тем предметам, которыеизучал, и провалился по остальным.

<span Bookman Old Style",«serif»">Итак, молодой Эйнштейн, уже достигшийтакой степени зрелости, какую не встретишь у многих людей почтенного возраста,вынужден был провести один год в швейцарской кантональной школе. Затем онперебирается в Цюрих и поступает на педагогический факультет Политехникума,желая теперь стать учителем физики. Естественно, он тут же сталкивается с темже Zwang, с которым не в силах мириться. Не то, чтобыему не нравилась Швейцария, которую он считал цивилизованной и демократическойстраной. Нет, на этот раз Zwang — это экзамены. Онитак подавляют и сковывают его ум, что в течение целого года по окончанииинститута Эйнштейн не хочет заниматься научными проблемами.

<span Bookman Old Style",«serif»; color:navy">Швейцарская кантональная школа

— В Швейцарии нет единой системы народного образования, и каждыйкантон имеет свое школьное законодательство и управление; общим для всехкантонов является обязательное обучение детей от 6—7 до 15—16 лет; начальнаяшкола бывает 7—9-летняя и состоит из двух ступеней.

<span Bookman Old Style",«serif»">Впрочем, в институте ему оченьповезло. Он учился у Минковского, выдающегосяученого, который после опубликования первых эйнштейновских работ признал, чтоученик намного превзошел его (хотя учился Эйнштейн с ленцой). Цюрихский Политехникум был хорошим учебным заведением, и общийуровень преподавания был там достаточно высоким. У Эйнштейна появились друзья,которые восторгались им, как высшим существом. В Цюрихе Эйнштейн, вероятно,находился в таких же благоприятных условиях, как и Харди в Кембридже.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Словом, Эйнштейн получил диплом, ностал безработным. Одно время казалось, что ему никогда не найти себе работы.Раза два удалось временно устроиться преподавателем. Пока он учился, родителипомогали ему, а теперь они ожидали, что он сам будет зарабатывать себе нажизнь. У Эйнштейна был единственный поношенный костюм (с этим он легко мирился)и маловато еды (с чем примириться было куда труднее). Ему помог верный илюбящий друг Марсель Гроссман, впоследствии самставший видным ученым. Он уговорил своего отца, состоятельного швейцарскогопромышленника, куда-нибудь устроить Эйнштейна.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">В Берне, вскоре после поступления наработу в патентное бюро, он женился. Об этом браке и о его первой женесуществуют противоречивые свидетельства. Сербская девушка МилеваМарич, ставшая его первой женой, училась вместе с нимв Цюрихе и была на четыре года старше его. Вот, пожалуй, и все, что о нейдостоверно известно. Большинство швейцарских знакомых Эйнштейна считали ееугрюмой, малоодаренной, хотя она, вероятно, просто была скрытным, меланхоличнымчеловеком. Ни то ни другое нельзя считать привлекательным, но иные источникиговорят о ее чисто славянском отношении к жизни и очаровательной беззащитности.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Эйнштейну было двадцать шесть лег,когда у него родился первый сын. К этому времени он уже избавился от горькойнужды и, продолжая работать в патентном бюро, опубликовал (в 1905 году) в«Анналах физики» пять научных статей. Среди них три работыпринадлежат к числу величайших в истории физики.

<span Bookman Old Style",«serif»">В одной, очень просто написанной,давалось квантовое объяснение фотоэлектрического эффекта — за эту работу черезшестнадцать лет он был удостоен Нобелевской премии.

<span Bookman Old Style",«serif»">Другая рассматривала так называемое броуновское движение, иначе говоря, беспорядочные колебаниямельчайших частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости. Эйнштейнпоказал, что движение этих частиц подчиняется конкретному статистическомузакону. Это было похоже на фокус иллюзиониста: то, что казалось загадочным ипочти чудесным, становилось предельно простым и понятным после объяснения. Еслираньше кто-либо из физиков мог сомневаться в реальном существовании молекул иатомов, то теперь статья Эйнштейна давала почти прямое доказательство этому.Самое убедительное доказательство, о котором мог мечтать теоретик!

<span Bookman Old Style",«serif»">Третья статья излагала специальнуютеорию относительности, соединявшую в одно целое материю, пространство и время.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Между тем семейная жизнь у него неладилась. Никто не может сказать, как глубоко это повлияло на него. К томувремени, когда он переехал в Прагу, семейный разлад все более углублялся.Вообще его пребывание в Праге было не из самых приятных. Приглашенный вПражский университет на должность профессора, Эйнштейн становится чиновникомимперии Габсбургов. При назначении на должность требовалось, чтобы он объявил освоей религиозной принадлежности. Эйнштейн давно.и окончательно порвал севрейской общиной, но в Австрии был силен антисемитизм, и это было достаточнымоснованием для него, чтобы заявить о своем происхождении.

<span Bookman Old Style",«serif»">Эйнштейн не падал духом, и по-прежнемугромко звучал его смех. До нас дошли трогательные рассказы о его игре наскрипке в одном из литературных салонов Праги, где велись споры о Kанте, Гегеле и Фихте и исполнялась камерная музыка. Тамчасто бывал не известный еще в те времена Франц Кафка, но вряд ли они когда-нибудьговорили друг с другом. Между ними было мало общего.

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Но и в атмосфере милитаристского угараему удалось обрести покой и в личной жизни, и в творчестве. Во всяком случае,он был счастлив, переехав в Берлин, где он встретился со своим дядей и егодочерью Эльзой, которая недавно развелась посленеудачного замужества. Быть может, он полюбил ее, но нам трудно судить об этом.Мы знаем лишь, что после развода с Милевой Марич он женился на Эльзе.Нетребовательная, жизнерадостная, умеющая распознавать людей, она всю жизньограждала его от житейских неприятностей. В отличие от первой жены, котораяизучала математику, Эльза ничего не понимала вработах Эйнштейна. Это был один из тех браков, какие нередко бывают у великихученых: он давал Эйнштейну свободу и оставлял наедине с самим собой. До встречис Эльзой у него был период спада в научной работе.Почти сразу после женитьбы он стал работать с особой энергией и достигнебывалого творческого подъема.

<span Bookman Old Style",«serif»">Общая теория относительности былаопубликована в 1916 году, и, как только с ней познакомились в Англии (куда онадошла, преодолев рогатки, воздвигнутые войной), наши ученые пришли кзаключению, что она почти безоговорочно верна. «Это величайшее открытие в науке со времен Ньютона», — заявили они. На основании этой теории Эйнштейном было сделано, в частности,предсказание, которое могло быть сразу же проверено астрономами. В своей статьеон просил их произвести эту проверку. Английские астрономы решили это сделать.В марте 1917 года они объявили, что 29 мая 1919 года, когда произойдет полноесолнечное затмение, должна быть произведена решающая проверка общей теорииотносительности.

<span Bookman Old Style",«serif»">Все это дела давно минувших дней.Проверка, конечно, дала требуемое подтверждение.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Как только была опубликована общаятеория относительности (а слава пришла к Эйнштейну еще до ее подтверждения), онзанял в общественной жизни такое положение, какое вряд ли займет в будущемдругой ученый. Никто, собственно, не знает, почему, но он вошел в общественноесознание всего мира, став живым символом науки и властителем дум двадцатоговека. Казалось, что люди снова хотят возвеличить человеческий разум и изгладитьиз памяти ужасы войны. Благоговея перед Эйнштейном, они, в сущности, непонимали значения того, перед чем они благоговели. Но как бы то ни было, ониверили, что перед ними существо высшего порядка.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Эйнштейн всегда более трезво, чембольшинство его коллег, оценивал политическую обстановку в Германии. Он видел,как под поверхностью Веймарской республики бродят темные силы. Как только Гитлерпришел к власти, Эйнштейн гораздо быстрее многих политических деятелей понял,что ожидает мир в будущем. Значит, следовало расстаться с надеждами намеждународный пацифизм. Эйнштейну было ясно, что нацистская империя должна бытьуничтожена, и он открыто выступал против Гитлера.

<span Bookman Old Style",«serif»">Его не было в Германии, когда Гитлерстал канцлером. Эйнштейн был смелым человеком, но он понимал, что если онвернется в Германию, то фашисты убьют его. Большую часть 1933 года он прожил вмаленьком фламандском приморском городке Ден-Хаан (Кок-сюр-Мер). Там он основал своего рода интеллектуальныйдвор для беженцев. Ден-Хаан стал временной столицейгерманоязычного научного мира. Между прочим, это самое милое местечко напобережье Фландрии, где был приятный обычай называть улицы в честь великихлюдей. У них были улицы Шекспира, Данте, Рембрандта и так далее. Но они неназвали ни одну улицу именем своего наиболее выдающегося жителя.

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»"> 

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">Последние годы жизни Эйнштейнпостоянно болел. Его мучила болезнь кишечника, печени и под конец тяжелоезаболевание аорты. Он был лишен житейских удобств, часто страдал от остройболи, но оставался приветливым и спокойным, не обращая внимания на свою болезньи приближение смерти. И продолжал работать. Смерть он встретил спокойно. «Свою задачу на земле я выполнил»,- сказал он безо всякого сожаления.

<span Bookman Old Style",«serif»">В то воскресенье ночью на столике уего кровати лежала рукопись. В ней были новые уравнения, приводящие к единойтеории поля, которую он никак не мог завершить. Он надеялся, что завтра боли утихнути он сможет поработать над рукописью. Но на рассвете произошло прободениестенки аорты, и он умер.

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

<span Bookman Old Style",«serif»">

www.ronl.ru

Реферат - Эйнштейн - Рефераты на репетирем.ру

Величайший из ученых, работы которого определили развитие всей современной физики.

Альберт Эйнштейн родился в г. Ульме в семье небогатого еврейского торговца, владельца небольшой мастерской электротоваров. Альберт до трех лет не говорил, но уже в ранние годы проявлял необычайное любопытство в отношении того, как устроен окружающий мир, и способность понимать сложные математические идеи. В 12-летнем возрасте он сам по книгам выучил евклидовую геометрию.

Тупая регламентация и скука в мюнхенской школе отталкивала молодого Эйнштейна. Когда постоянный деловые неудачи заставили семью в 1894 г. покинуть Германию и переехать в Италию, в Милан, 15-летний Эйнштейн воспользовался этой возможностью и бросил школу. Еще год он провел вместе с родителями в Милане, но когда стало ясно, что Эйнштейн должен определить свой путь в жизни, он закончил среднюю школу в Аррау, в Швейцарии, и поступил в Цюрихский политехникум.

Эйнштейну не очень нравились методы обучения в этом заведении. Он часто пропускал лекции, используя свободное время для самообучения физике и игре на скрипке (любимое занятие на всю жизнь). В 1900 г. Эйнштейн сумел сдать экзамены (подготовившись по записям своего сокурсника) и получить степень. Профессора были о нем невысокого мнения и не рекомендовали его для продолжения научной карьеры.

Год 1905 стал знаменательным в истории физики. В этом году Эйнштейн опубликовал три важнейшие работы, сыгравшие выдающуюся роль во всем последующем развитии физики ХХ в. В первой из них, посвященной броуновскому движению, он сделал важные предсказания о движении взвешенных в жидкости частиц, обусловленном столкновениями с молекулами. Предсказания позднее подтвердились на опыте. Во второй работе, посвященной фотоэффекту, Эйнштейн высказал революционную гипотезу о природе света: при определенных обстоятельствах свет можно рассматривать как поток частиц, фотонов, энергия которых пропорциональна частоте световой волны. Практически не нашлось физиков, которые согласились бы с этой идеей Эйнштейна. Потребовались два десятилетия напряженных усилий экспериментаторов и теоретиков, чтобы картина фотонов стала общепризнанной в рамках квантовой механики.

Но наиболее революционной стала третья работа Эйнштейна "К электродинамике движущихся тел", в которой с необычайной ясностью были изложены идеи частной теории относительности (ЧТО), разрушившей классические представления о пространстве-времени, существовавшие со времени Ньютона. Ряд важных положений новой теории был сформулирован

Г.А. Лоренцем и А. Пуанкаре, однако только Эйнштейну удалось ясно на физическом языке сформулировать постулаты новой теории, прежде всего, принцип относительности и принцип существования предельной скорости распространения сигнала. И сейчас еще можно встретить высказывания, что теория относительности была создана до Эйнштейна. Это не так, поскольку в ЧТО важны не столько формулы (многие из них действительно были известны ранее из работ Лоренца и Пуанкаре), сколько правильные физические основания, из которых эти формулы следуют. Только Эйнштейну удалось раскрыть физическое содержание теории относительности.

Восприятие работ Эйнштейна было неоднозначным. Многие ученые их попросту не понимали, и это происходило из-за специфических взглядов Эйнштейна на структуру правильных теорий и на связь между теорией и экспериментом. Хотя Эйнштейн и признавал, что единственным источником знаний является опыт, он был также убежден, что научные теории являются свободными творениями человеческой интуиции и что основания, на которых зиждется хорошая теория, не обязательно должны быть логически связаны с опытом. Идеальная теория, по Эйнштейну, должна базироваться на минимально возможном количестве постулатов и описывать максимально возможное количество явлений. Именно эта "скупость" на постулаты, свойственная всей научной деятельности Эйнштейна, делала его работы труднодоступными для коллег. Однако ряд выдающихся физиков сразу поддержал молодого ученого, и среди них - Макс Планк. Он помог Эйнштейну перебраться из патентного бюро в Цюрихе сначала в Прагу, а затем в Берлин на должность директора Института физики кайзера Вильгельма.

С 1907 по 1915 гг. Эйнштейн усиленно работал над созданием новой теории тяготения, которая удовлетворяла бы принципам теории относительности. Путь, приведший Эйнштейна к успеху, был трудным и извилистым. Главная идея построенной им общей теории относительности (ОТО) заключается в неразрывной связи между полем тяготения и геометрией пространства-времени. В присутствии тяготеющих масс пространство-время становится, по Эйнштейну, неевклидовым, имеющим кривизну. Чем интенсивнее поле тяготения в данной области пространства, тем больше его кривизна. В декабре 1915 г. на заседании Академии наук в Берлине Эйнштейн доложил наконец окончательные уравнения ОТО. Эта теория стала вершиной творчества Эйнштейна, и по общему мнению является самой красивой из всех существующих физических теорий.

Однако понимание ОТО пришло не сразу. Первые три года эта теория интересовала узкий круг специалистов и была понятна лишь десятку избранных. Ситуация резко изменилась в 1919 г., так как в этом году удалось проверить прямыми наблюдениями одно из парадоксальных предсказаний ОТО - искривление луча света от далекой звезды полем тяготения Солнца. Такое наблюдение возможно только во время полного солнечного затмения. Именно в 1919 г. такое затмение можно было наблюдать в районах земного шара с обычно хорошей погодой, что позволяло провести максимально точное фотографирование видимого положения звезд на небе в момент полного затмения. Экспедиция, снаряженная английским астрофизиком сэром Артуром Эддингтоном, сумела получить данные, подтвердившие предсказание Эйнштейна. Буквально в один день Эйнштейн стал знаменит на весь мир. Обрушившаяся на него слава не поддается описанию. Теория относительности на долгое время стала предметом салонных бесед. Газеты всех стран были переполнены статьями о теории относительности, вышло множество популярных книг, в которых авторы пытались объяснить обывателям суть этой теории.

Пришло наконец признание и со стороны научных кругов. В 1921 г. Эйнштейн получил Нобелевскую премию (правда, не за теорию относительности, а за теорию квантов), он был избран почетным членом множества академий. Слово и мнение Эйнштейна стало одним из самых авторитетных в мире. В 1920-е гг. Эйнштейн много ездит по свету, участвует в международных конференциях. Особенно важна была роль Эйнштейна в дискуссиях, развернувшихся в конце 1920-х гг. по концептуальным проблемам квантовой механики. Беседы и споры Эйнштейна с Бором на эти темы стали знаменитыми. В этих спорах Эйнштейн не мог согласиться с тем, что квантовая механика в ряде случаев оперирует не точными значениями величин, а лишь вероятностями, с которыми они могут быть измерены. Эйнштейн не мог примириться с принципиальной недетерминированностью законов микромира. Его любимым выражением было: "Бог не играет в кости!". Тем не менее в спорах с Бором Эйнштейн, по-видимому, был не прав.

К сожалению, научная деятельность Эйнштейна в последние тридцать лет его жизни была малопродуктивной. Объяснялось это тем, что он поставил перед собой грандиозную задачу построения единой теории всех взаимодействий. Как сейчас ясно, такая теория возможна только в рамках квантовой механики, кроме того, в довоенное время еще очень мало было известно о других взаимодействиях, кроме электромагнитного и гравитационного. Титанические усилия Эйнштейна завершились ничем, и это стало, может быть, одной из главных трагедий его жизни.

Величие сделанного Эйнштейном в науке трудно пересказать. Сейчас нет практически ни одной ветви современной физики, где так или иначе не присутствовали бы фундаментальные понятия квантовой механики или теории относительности. Но, пожалуй, еще важнее уверенность, которую своими трудами вселил в ученых Эйнштейн, что природа познаваема и ее законы красивы. Стремление к этой красоте и составляло смысл жизни великого ученого.

referat.store

Реферат Исторические личности Эйнштейн

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат

по истории и перспективе на тему: «Эйнштейн»

Выполнил: Владимир 2001

Немецко-швейцарско-американский физик Альберт Эйнштейн родился в Ульме, средневековом городе королевства Вюртемберг (ныне земля Баден-Вюртенберг в Германии), в семье Германа Эйнштейна и Паулины Эйнштейн, урожденной Кох. Вырос он в Мюнхене, где у его отца и дяди был небольшой электрохимический завод. Э. был тихим, рассеянным мальчиком, который питал склонность к математике, но терпеть не мог школу с ее механической зубрежкой и казарменной дисциплиной. В унылые годы, проведенные в мюнхенской гимназии Луитпольда, Э. самостоятельно читал книги по философии, математике, научно- популярную литературу. Большое впечатление произвела на него идея о космическом порядке. После того как дела отца в 1895 г. пришли в упадок, семья переселилась в Милан. Э. остался в Мюнхене, но вскоре оставил гимназию, так и не получив аттестата, и присоединился к своим родным. Шестнадцатилетнего Э. поразила та атмосфера свободы и культуры, которую он нашел в Италии. Несмотря на глубокие познания в математике и физике, приобретенные главным образом путем самообразования, и не по возрасту самостоятельное мышление, Э. не выбрал себе профессию. Отец настаивал на том, чтобы сын избрал инженерное поприще и в будущем смог поправить шаткое финансовое положение семьи. Э. попытался сдать вступительные экзамены в Федеральный технологический институт в Цюрихе, для поступления в который не требовалось свидетельства об окончании средней школы. Не обладая достаточной подготовкой, он провалился на экзаменах, но директор училища, оценив математические способности Э., направил его в Аарау, в двадцати милях к западу от Цюриха, чтобы тот закончил там гимназию. Через год, летом 1896 г., Э. успешно выдержал вступительные экзамены в Федеральный технологический институт. В Аарау Э. расцвел, наслаждаясь тесным контактом с учителями и либеральным духом, царившим в гимназии. Все прежнее вызывало у него настолько глубокое неприятие, что он подал официальное прошение о выходе из германского подданства, на что его отец согласился весьма неохотно. В Цюрихе Э. изучал физику, больше полагаясь на самостоятельное чтение, чем на обязательные курсы. Сначала он намеревался преподавать физику, но после окончания Федерального института в 1901 г. и получения швейцарского гражданства не смог найти постоянной работы. В 1902 г. Э. стал экспертом Швейцарского патентного бюро в Берне, в котором прослужил семь лет. Для него это были счастливые и продуктивные годы. Он опубликовал одну работу о капиллярности (о том, что может произойти с поверхностью жидкости, если ее заключить в узкую трубку). Хотя жалованья едва хватало, работа в патентном бюро не была особенно обременительной и оставляла Э. достаточно сил и времени для теоретических исследований. Его первые работы были посвящены силам взаимодействия между молекулами и приложениям статистической термодинамики. Одна из них – «Новое определение размеров молекул» ("A new Determination of Molecular Dimensions") – была принята в качестве докторской диссертации Цюрихским университетом, и в 1905 г. Э. стал доктором наук. В том же году он опубликовал небольшую серию работ, которые не только показали его силу как физика-теоретика, но и изменили лицо всей физики. Одна из этих работ была посвящена объяснению броуновского движения – хаотического зигзагообразного движения частиц, взвешенных в жидкости. Э. связал движение частиц, наблюдаемое в микроскоп, со столкновениями этих частиц с невидимыми молекулами; кроме того, он предсказал, что наблюдение броуновского движения позволяет вычислить массу и число молекул, находящихся в данном объеме. Через несколько лет это было подтверждено Жаном Перреном. Эта работа Э. имела особое значение потому, что существование молекул, считавшихся не более чем удобной абстракцией, в то время еще ставилось под сомнение. В другой работе предлагалось объяснение фотоэлектрического эффекта – испускания электронов металлической поверхностью под действием электромагнитного излучения в ультрафиолетовом или каком-либо другом диапазоне. Филипп де Ленард высказал предположение, что свет выбивает электроны с поверхности металла. Предположил он и то, что при освещении поверхности более ярким светом электроны должны вылетать с большей скоростью. Но эксперименты показали, что прогноз Ленарда неверен. Между тем в 1900 г. Максу Планку удалось описать излучение, испускаемое горячими телами. Он принял радикальную гипотезу о том, что энергия испускается не непрерывно, а дискретными порциями, которые получили название квантов. Физический смысл квантов оставался неясным, но величина кванта равна произведению некоторого числа (постоянной Планка) и частоты излучения. Идея Э. состояла в том, чтобы установить соответствие между фотоном (квантом электромагнитной энергии) и энергией выбитого с поверхности металла электрона. Каждый фотон выбивает один электрон. Кинетическая энергия электрона (энергия, связанная с его скоростью) равна энергии, оставшейся от энергии фотона за вычетом той ее части, которая израсходована на то, чтобы вырвать электрон из металла. Чем ярче свет, тем больше фотонов и больше число выбитых с поверхности металла электронов, но не их скорость. Более быстрые электроны можно получить, направляя на поверхность металла излучение с большей частотой, так как фотоны такого излучения содержат больше энергии. Э. выдвинул еще одну смелую гипотезу, предположив, что свет обладает двойственной природой. Как показывают проводившиеся на протяжении веков оптические эксперименты, свет может вести себя как волна, но, как свидетельствует фотоэлектрический эффект, и как поток частиц. Правильность предложенной Э. интерпретации фотоэффекта была многократно подтверждена экспериментально, причем не только для видимого света, но и для рентгеновского и гамма-излучения. В 1924 г. Луи де Бройль сделал еще один шаг в преобразовании физики, предположив, что волновыми свойствами обладает не только свет, но и материальные объекты, например электроны. Идея де Бройля также нашла экспериментальное подтверждение и заложила основы квантовой механики. Работы Э. позволили объяснить флуоресценцию, фотоионизацию и загадочные вариации удельной теплоемкости твердых тел при различных температурах. Третья, поистине замечательная работа Э., опубликованная все в том же 1905 г. – специальная теория относительности, революционизировавшая все области физики. В то время большинство физиков полагало, что световые волны распространяются в эфире – загадочном веществе, которое, как принято было думать, заполняет всю Вселенную. Однако обнаружить эфир экспериментально никому не удавалось. Поставленный в 1887 г. Альбертом А. Майкельсоном и Эдвардом Морли эксперимент по обнаружению различия в скорости света, распространяющегося в гипотетическом эфире вдоль и поперек направления движения Земли, дал отрицательный результат. Если бы эфир был носителем света, который распространяется по нему в виде возмущения, как звук по воздуху, то скорость эфира должна была бы прибавляться к наблюдаемой скорости света или вычитаться из нее, подобно тому как река влияет, с точки зрения стоящего на берегу наблюдателя, на скорость лодки, идущей на веслах по течению или против течения. Нет оснований утверждать, что специальная теория относительности Э. была создана непосредственно под влиянием эксперимента Майкельсона-Морли, но в основу ее были положены два универсальных допущения, делавших излишней гипотезу о существовании эфира: все законы физики одинаково применимы для любых двух наблюдателей, независимо от того, как они движутся относительно друг друга, свет всегда распространяется в свободном пространстве с одной и той же скоростью, независимо от движения его источника. Выводы, сделанные из этих допущений, изменили представления о пространстве и времени: ни один материальный объект не может двигаться быстрее света; с точки зрения стационарного наблюдателя, размеры движущегося объекта сокращаются в направлении движения, а масса объекта возрастает, чтобы скорость света была одинаковой для движущегося и покоящегося наблюдателей, движущиеся часы должны идти медленнее. Даже понятие стационарности подлежит тщательному пересмотру. Движение или покой определяются всегда относительно некоего наблюдателя. Наблюдатель, едущий верхом на движущемся объекте, неподвижен относительно данного объекта, но может двигаться относительно какого-либо другого наблюдателя. Поскольку время становится такой же относительной переменной, как и пространственные координаты x, y и z, понятие одновременности также становится относительным. Два события, кажущихся одновременными одному наблюдателю, могут быть разделены во времени, с точки зрения другого. Из других выводов, к которым приводит специальная теория относительности, заслуживает внимание эквивалентность массы и энергии. Масса m представляет собой своего рода «замороженную» энергию E, с которой связана соотношением E = mc2, где c – скорость света. Таким образом, испускание фотонов света происходит ценой уменьшения массы источника. Релятивистские эффекты, как правило, пренебрежимо малые при обычных скоростях, становятся значительными только при больших, характерных для атомных и субатомных частиц. Потеря массы, связанная с испусканием света, чрезвычайно мала и обычно не поддается измерению даже с помощью самых чувствительных химических весов. Однако специальная теория относительности позволила объяснить такие особенности процессов, происходящих в атомной и ядерной физике, которые до того оставались непонятными. Почти через сорок лет после создания теории относительности физики, работавшие над созданием атомной бомбы, сумели вычислить количество выделяющейся при ее взрыве энергии на основе дефекта (уменьшения) массы при расщеплении ядер урана. После публикации статей в 1905 г. к Э. пришло академическое признание. В 1909 г. он стал адъюнкт-профессором Цюрихского университета, в следующем году профессором Немецкого университета в Праге, а в 1912 г. – цюрихского Федерального технологического института. В 1914 г. Э. был приглашен в Германию на должность профессора Берлинского университета и одновременно директора Физического института кайзера Вильгельма (ныне Институт Макса Планка). Германское подданство Э. было восстановлено, и он был избран членом Прусской академии наук. Придерживаясь пацифистских убеждений, Э. не разделял взглядов тех, кто был на стороне Германии в бурной дискуссии о ее роли в первой мировой войне. После напряженных усилий Э. удалось в 1915 г. создать общую теорию относительности, выходившую далеко за рамки специальной теории, в которой движения должны быть равномерными, а относительные скорости постоянными. Общая теория относительности охватывала все возможные движения, в том числе и ускоренные (т.е. происходящие с переменной скоростью). Господствовавшая ранее механика, берущая начало из работ Исаака Ньютона (XVII в.), становилась частным случаем, удобным для описания движения при относительно малых скоростях. Э. пришлось заменить многие из введенных Ньютоном понятий. Такие аспекты ньютоновской механики, как, например, отождествление гравитационной и инертной масс, вызывали у него беспокойство. По Ньютону, тела притягивают друг друга, даже если их разделяют огромные расстояния, причем сила притяжения, или гравитация, распространяется мгновенно. Гравитационная масса служит мерой силы притяжения. Что же касается движения тела под действием этой силы, то оно определяется инерциальной массой тела, которая характеризует способность тела ускоряться под действием данной силы. Э. заинтересовало, почему эти две массы совпадают. Он произвел так называемый «мысленный эксперимент». Если бы человек в свободно падающей коробке, например в лифте, уронил ключи, то они не упали бы на пол: лифт, человек и ключи падали бы с одной и той же скоростью и сохранили бы свои положения относительно друг друга. Так происходило бы в некой воображаемой точке пространства вдали от всех источников гравитации. Один из друзей Э. заметил по поводу такой ситуации, что человек в лифте не мог бы отличить, находится ли он в гравитационном поле или движется с постоянным ускорением. Эйнштейновский принцип эквивалентности, утверждающий, что гравитационные и инерциальные эффекты неотличимы, объяснил совпадение гравитационной и инертной массы в механике Ньютона. Затем Э. расширил картину, распространив ее на свет. Если луч света пересекает кабину лифта «горизонтально», в то время как лифт падает, то выходное отверстие находится на большем расстоянии от пола, чем входное, так как за то время, которое требуется лучу, чтобы пройти от стенки к стенке, кабина лифта успевает продвинуться на какое-то расстояние. Наблюдатель в лифте увидел бы, что световой луч искривился. Для Э. это означало, что в реальном мире лучи света искривляются, когда проходят на достаточно малом расстоянии от массивного тела. Общая теория относительности Э. заменила ньютоновскую теорию гравитационного притяжения тел пространственно-временным математическим описанием того, как массивные тела влияют на характеристики пространства вокруг себя. Согласно этой точке зрения, тела не притягивают друг друга, а изменяют геометрию пространства-времени, которая и определяет движение проходящих через него тел. Как однажды заметил коллега Э., американский физик Дж. А. Уилер, «пространство говорит материи, как ей двигаться, а материя говорит пространству, как ему искривляться». Но в тот период Э. работал не только над теорией относительности. Например, в 1916 г. он ввел в квантовую теорию понятие индуцированного излучения. В 1913 г. Нильс Бор разработал модель атома, в которой электроны вращаются вокруг центрального ядра (открытого несколькими годами ранее Эрнестом Резерфордом) по орбитам, удовлетворяющим определенным квантовым условиям. Согласно модели Бора, атом испускает излучение, когда электроны, перешедшие в результате возбуждения на более высокий уровень, возвращаются на более низкий. Разность энергии между уровнями равна энергии, поглощаемой или испускаемой фотонами. Возвращение возбужденных электронов на более низкие энергетические уровни представляет собой случайный процесс. Э. предположил, что при определенных условиях электроны в результате возбуждения могут перейти на определенный энергетический уровень, затем, подобно лавине, возвратиться на более низкий, т.е. это тот процесс, который лежит в основе действия современных лазеров. Хотя и специальная, и общая теории относительности были слишком революционны, чтобы снискать немедленное признание, они вскоре получили ряд подтверждений. Одним из первых было объяснение прецессии орбиты Меркурия, которую не удавалось полностью понять в рамках ньютоновской механики. Во время полного солнечного затмения в 1919 г. астрономам удалось наблюдать звезду, скрытую за кромкой Солнца. Это свидетельствовало о том, что лучи света искривляются под действием гравитационного поля Солнца. Всемирная слава пришла к Э., когда сообщения о наблюдении солнечного затмения 1919 г. облетели весь мир. Относительность стала привычным словом. В 1920 г. Э. стал приглашенным профессором Лейденского университета. Однако в самой Германии он подвергался нападкам из-за своих антимилитаристских взглядов и революционных физических теорий, которые пришлись не ко двору определенной части его коллег, среди которых было несколько антисемитов. Работы Э. они называли «еврейской физикой», утверждая, что полученные им результаты не соответствуют высоким стандартам «арийской науки». И в 20-е гг. Э. оставался убежденным пацифистом и активно поддерживал миротворческие усилия Лиги Наций. Э. был сторонником сионизма и приложил немало усилий к созданию Еврейского университета в Иерусалиме в 1925 г.

В 1922 г. Э. была вручена Нобелевская премия по физике 1921 г. «за заслуги перед теоретической физикой, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». «Закон Э. стал основой фотохимии так же, как закон Фарадея – основой электрохимии»,– заявил на представлении нового лауреата Сванте Аррениус из Шведской королевской академии. Условившись заранее о выступлении в Японии, Э. не смог присутствовать на церемонии и свою Нобелевскую лекцию прочитал лишь через год после присуждения ему премии. В то время как большинство физиков начало склоняться к принятию квантовой теории, Э. все более не удовлетворяли следствия, к которым она приводила. В 1927 г. он выразил свое несогласие со статистической интерпретацией квантовой механики, предложенной Бором и Максом Борном. Согласно этой интерпретации, принцип причинно-следственной связи неприменим к субатомным явлениям. Э. был глубоко убежден, что статистика является не более чем средством и что фундаментальная физическая теория не может быть статистической по своему характеру. По словам Э., «Бог не играет в кости» со Вселенной. В то время как сторонники статистической интерпретации квантовой механики отвергали физические модели ненаблюдаемых явлений, Э. считал теорию неполной, если она не может дать нам «реальное состояние физической системы, нечто объективно существующее и допускающее (по крайней мере в принципе) описание в физических терминах». До конца жизни он стремился построить единую теорию поля, которая могла бы выводить квантовые явления из релятивистского описания природы. Осуществить эти замыслы Э. так и не удалось. Он неоднократно вступал в дискуссии с Бором по поводу квантовой механики, но они лишь укрепляли позицию Бора. Когда в 1933 г. Гитлер пришел к власти, Э. находился за пределами Германии, куда он так и не вернулся. Э. стал профессором физики в новом Институте фундаментальных исследований, который был создан в Принстоне (штат Нью- Джерси). В 1940 г. он получил американское гражданство. В годы, предшествующие второй мировой войне, Э. пересмотрел свои пацифистские взгляды, чувствуя, что только военная сила способна остановить нацистскую Германию. Он пришел к выводу, что для «защиты законности и человеческого достоинства» придется «вступить в битву» с фашистами. В 1939 г. по настоянию нескольких физиков-эмигрантов Э. обратился с письмом к президенту Франклину Д.Рузвельту, в котором писал о том, что в Германии, по всей вероятности, ведутся работы по созданию атомной бомбы. Он указывал на необходимость поддержки со стороны правительства США исследований по расщеплению урана. В последующем развитии событий, которые привели к взрыву 16 июля 1945 г. первой в мире атомной бомбы в Аламогордо (штат Нью-Мексико), Э. участия не принимал. После второй мировой войны, потрясенный ужасающими последствиями использования атомной бомбы против Японии и все ускоряющейся гонкой вооружений, Э. стал горячим сторонником мира, считая, что в современных условиях война представляла бы угрозу самому существованию человечества. Незадолго до смерти он поставил свою подпись под воззванием Бертрана Рассела, обращенным к правительствам всех стран, предупреждающим их об опасности применения водородной бомбы и призывающим к запрету ядерного оружия. Э. выступал за свободный обмен идеями и ответственное использование науки на благо человечества. Первой женой Э. была Милева Марич, его соученица по Федеральному технологическому институту в Цюрихе. Они поженились в 1903 г., несмотря на жестокое противодействие его родителей. От этого брака у Э. было два сына. После пятилетнего разрыва супруги в 1919 г. развелись. В том же году Э. вступил в брак со своей двоюродной сестрой Эльзой, вдовой с двумя детьми. Эльза Эйнштейн скончалась в 1936 г. В часы досуга Э. любил музицировать. Он начал учиться игре на скрипке, когда ему исполнилось шесть лет, и продолжал играть всю жизнь, иногда в ансамбле с другими физиками, например с Максом Планком, бывшим великолепным пианистом. Нравились ему и прогулки на яхте. Э. считал, что парусный спорт необычайно способствует размышлениям над физическими проблемами. В Принстоне он стал местной достопримечательностью. Его знали как физика с мировым именем, но для всех он был добрым, скромным, приветливым и несколько эксцентричным человеком, с которым можно столкнуться прямо на улице. Э. скончался в Принстоне от аневризмы аорты. Самый знаменитый из ученых XX в. и один из величайших ученых всех времен, Э. обогатил физику с присущей только ему силой прозрения и непревзойденной игрой воображения. С детских лет он воспринимал мир как гармоническое познаваемое целое, «стоящее перед нами наподобие великой и вечной загадки». По его собственному признанию, он верил в «Бога Спинозы, являющего себя в гармонии всего сущего». Именно это «космическое религиозное чувство» побуждало Э. к поиску объяснения природы с помощью системы уравнений, которая обладала бы большой красотой и простотой. Среди многочисленных почестей, оказанных Э., было предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 г. Э. отказался. Помимо Нобелевской премии, он был удостоен многих других наград, в том числе медали Копли Лондонского королевского общества (1925) и медали Франклина Франклиновского института (1935). Э. был почетным доктором многих университетов и членом ведущих академий наук мира. Источник информации: Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.:Прогресс, 1992.

works.tarefer.ru

Смотрите также