Автор: Пользователь скрыл имя, 27 Ноября 2014 в 16:45, доклад
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в городе Ульме на юге Германии, в небогатой еврейской семье. Его отец, Герман Эйнштейн, был совладельцем маленького предприятия по производству перьевой набивки для матрасов и перин. Мать, Паулина Эйнштейн была из семьи состоятельного торговца кукурузой.
Эйнштейн
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в городе Ульме на юге Германии, в небогатой еврейской семье. Его отец, Герман Эйнштейн, был совладельцем маленького предприятия по производству перьевой набивки для матрасов и перин. Мать, Паулина Эйнштейн была из семьи состоятельного торговца кукурузой.
Летом 1880 года в Мюнхене, куда переехала семья Эйнштейна, Герман Эйнштейн вместе с братом Якобом открыл небольшую фирму по торговле электрическим оборудованием. Вскоре, в Мюнхене родилась младшая сестра Эйнштейна Мария
Начальное образование Альберт Эйнштейн получил в католической школе в Мюнхене. В возрасте 11-13 лет Эйнштейн пережил состояние глубокой религиозности. Но мальчик очень много читал и, вскоре, чтение научно-популярных книг сделало его вольнодумцем и навсегда вселило в него скептическое отношение к авторитетам. С шести лет, по инициативе матери Эйнштейн начал заниматься игрой на скрипке. Впоследствии, увлечение музыкой сохранилось и стало неотъемлемой частью жизни Эйнштейна.
Как это ни странно, но в гимназии он не был в числе первых учеников. Единственными предметами, где он преуспевал были математика и латынь. Эйнштейну очень многое не нравилось в гимназиии — в частности, устоявшаяся система механического заучивания материала гимназистами, а также авторитарное отношение учителей к ученикам. Он считал, что излишняя зубрежка наносит вред самому духу учёбы и творческому мышлению. Из-за этих разногласий Альберт Эйнштейн часто вступал в споры со своими преподавателями.
В 1894 его семья переехала в Италию, но сам Альберт ещё некоторое время оставался в Мюнхене. Ему нужно было окончить все шесть классов гимназии. Но, так и не получив аттестата зрелости, в 1895 году он последовал за своей семьей в Павию.
В 1895 году Альберт Эйнштейн отправляется в Швейцарию, в Цюрих, чтобы сдать вступительные экзамены в Высшее техническое училище и стать преподавателем физики. Экзамен по математике Эйнштейн сдал блестяще, но с треском провалил экзамены по ботанике и французскому языку, что не позволило ему поступить в Цюрихский Политехникум. Тем не менее, директор училища посоветовал молодому человеку поступить в выпускной класс школы в Аарау в одном из кантонов Швейцарии, чтобы получить аттестат и повторить поступление в техникум.
В школе Аарау Альберт Эйнштейн увлекся электромагнитной теорией Максвела и посвящал ей все свое свободное время. Осенью 1896 года он успешно сдал все выпускные экзамены в школе и получил аттестат, и в этом же году был принят в Политехникум на педагогический факультет. Учась в Политехникуме, Эйнштейн подружился с однокурсником, математиком Марселем Гроссманом, а также познакомился со своей будущей женой, сербской студенткой факультета медицины Милевой Марич (она была на 4 года старше его). В те времена чтобы получить швейцарское гражданство, требовалось уплатить 1000 швейцарских франков. Это были немаленькие деньги для семьи Эйнштейна. В 1896 году Альберт Эйнштейн отказался от германского гражданства, но только спустя 5 лет получил гражданство Швейцарии. В этом году фирма отца и брата окончательно разорилась, родители Эйнштейна переехали в Милан. Там Герман Эйнштейн, уже один без брата, открыл фирму по торговле электрооборудованием.
Учеба в швейцарском Политехе давалась Эйнштейну сравнительно легко. Стиль и методика преподавания здесь существенно отличались от закостеневшей и авторитарной прусской школы. У него были очень хорошие учителя, в том числе замечательный преподаватель геометрии Герман Минковский (его лекции Эйнштейн часто прогуливал, о чём потом искренне сожалел) и аналитик Адольф Гурвиц.
В 1900 году Эйнштейн закончил швейцарский Политех и получил диплом преподавателя математики и физики. Экзамены он сдал хорошо, но не блестяще. И, хотя многие преподаватели высоко оценивали способности студента Альберта Эйнштейна, никто не захотел помочь ему продолжить научную карьеру. В 1901 году Эйнштейн наконец получил гражданство Швейцарии, но вплоть до весны 1902 года не мог найти постоянное место работы. Из-за отсутствия заработка он голодал в буквальном смысле этого слова, не принимал пищу несколько дней подряд. Это стало причиной болезни печени, от которой ученый страдал всю свою оставшуюся жизнь.
1902 г. Эйнштейн стал экспертом
Швейцарского патентного бюро
в Берне, в котором прослужил
семь лет. Он опубликовал одну
работу о капиллярности (о том,
что может произойти с
Одна из работ - «Новое определение размеров молекул» - была принята в качестве докторской диссертации Цюрихским университетом, и в 1905 г. Эйнштейн 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. Эйнштейн 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.
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.
Альберт Эйнштейн стал также одним из создателей квантовой теории, которая позволила понять процессы, протекающие внутри атомов, молекул и внутри атомного ядра. Но в то же время 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 соответствующей 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.
Эйнштейн однажды сказал, что все теории нужно объяснять детям. Если они не поймут объяснения, то значит теория бессмысленна.
Он осознал, что теория Ньютона, согласно которой время и пространство неизменны, была неправильной, если ее применить к скорости света. С этого и началась формулировка того, что он назвал теорией относительности.
Говорят, что само прозрение пришло к Эйнштейну в одно мгновение. Ученый якобы ехал на трамвае по Берну, взглянул на уличные часы и внезапно осознал, что если бы трамвай сейчас разогнался до скорости света, то в его восприятии эти часы остановились бы — и времени бы вокруг не стало. Это и привело его к формулировке одного из центральных постулатов относительности — что различные наблюдатели по-разному воспринимают действительность, включая расстояние и время.
Говоря научным языком, в тот день Эйнштейн осознал, что описание любого физического события или явления зависит от системы отсчета, в которой находится наблюдатель. Если пассажирка трамвая, например, уронит очки, то для нее они упадут вертикально вниз, а для пешехода, стоящего на улице, очки будут падать по параболе, поскольку трамвай движется, в то время как очки падают. У каждого своя система отсчета.
В мире, который описывал Ньютон, время было тем, что никогда не отклонялось и не останавливалось.: когда на Земле 10 часов утра, то такое же время было и на Венере, и на Юпитере, и по всей Вселенной. Но Эйнштейн по-другому воспринимал время.
Время – это река, которая извивается вокруг звезд, замедляясь и ускоряясь. А если пространство и время могут изменяться, то меняются и наши представления об атомах, телах и вообще о Вселенной!
Эйнштейн демонстрировал свою теорию с помощью так называемых мыслительных экспериментов. Самый известный из них – это «парадокс близнецов». Итак, у нас есть двое близнецов, один из которых улетает в космос на ракете. Так как она летит почти со скоростью света, время внутри нее замедляется. После возвращения этого близнеца на Землю оказывается, что он моложе того, кто остался на планете. Итак, время в разных частях Вселенной идет по-разному. Это зависит от скорости: чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идет время.
Этот эксперимент в какой-то степени проводится с космонавтами на орбите. Если человек находится в открытом космосе, то время для него идет медленней.
В теории относительности Эйнштейн доказал, что при достижении скорости света условия для тела меняются невообразимым образом: время замедляется, пространство сокращается, а масса растет. Чем выше скорость, тем больше масса тела. Энергия движения делает вас тяжелее. Масса зависит от скорости и энергии.
Специальая теория относительности. Прилагательное "специальная" в названии теории означает, что она рассматривает законы природы с точки зрения наблюдателей, расположенных не в произвольных системах координат, а только в инерциальных, где выполняется закон инерции (поэтому теорию нередко называют "частной"). Согласно этому закону, пока на тело не подействует сила, оно сохраняет свое состояние покоя или прямолинейного равномерного движения.
После напряженных усилий Эйнштейну 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.
Таким образом, можно выделить несколько значительных физических теорий, выдвинутым Эйнштейном:
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.
Научные труды Эйнштейна сыграли большую роль в развитии современной физики — квантовой электродинамики, атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц, космологии, астрофизики.