Вклад и значение научной деятельности Альберта Эйнштейна

Санкт-Петербург

Санкт-Петербургский  Государственный Университет

Факультет социологии 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат по предмету Концепции Современного Естествознания

По теме:

«Вклад и значение научной деятельности Альберта Эйнштейна» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2009 
 
 

   Когда посетители знаменитого учёного видели в его домашнем кабинете небольшой телескоп, они не могли не спросить, для чего он предназначен. Эйнштейн обычно отвечал: «Нет, это не для звёзд. Телескоп принадлежал бакалейщику, ранее жившему здесь. Приятная вещь. Я его берегу, как игрушку». Конечно, Эйнштейну доводилось бывать на крупнейших обсерваториях мира и видеть лучшие телескопы, но его «инструментом» было теоретическое мышление, а не астрономическая труба. Альберт Эйнштейн - один из величайших мыслителей всех времён.

   Если  вы когда-либо интересовались жизнью или  трудами Альберта Эйнштейна, то наверняка  слышали популярную легенду. Учитель  немецкого языка однажды заявил отцу юного Альберта: «Из вашего сына не выйдет ничего путного». Действительно, величайший физик-теоретик  Альберт Эйнштейн в школе не блистал успехами.

   Альберт Эйнштейн появился на свет 14 марта 1879 года в небогатой семье, которая жила в городе Ульм в немецком королевстве Вюртемберг. Вскоре семья перебралась в Мюнхен, где прошло детство великого физика – единственного ребенка в семье. Отец и дядя Эйнштейна владели небольшой фирмой, занимавшейся электротехникой. Альберт заговорил довольно поздно, из-за чего в семье считался не очень способным мальчиком. Выдвигались даже гипотезы о том, что Эйнштейн страдал дислексией. Дислексия – это избирательное нарушение лишь способности овладеть навыком чтения, без нарушения общей способности к обучению.

   Годы, проведенные в школе, стали для  Альберта Эйнштейна испытанием. Мальчик  был одним из евреев в католическом учебном заведении, из-за чего страдал. Это ощущение отчужденности, непохожести на других будет сопутствовать Эйнштейну всю жизнь.

   Эйнштейн  вспоминал, как отец впервые показал  ему карманный компас - именно тогда  началось его увлечение наукой. Пятилетнего  мальчика поразило, что стрелка неизменно указывает на север, как ни вертеть прибор. Еще одним увлечением Альберта стала музыка. По настоянию матери он с шести лет брал уроки игры на скрипке.

   В возрасте десяти лет Альберта отдали в мюнхенскую гимназию Луитпольда. По мнению биографов Альберта Эйнштейна, наблюдение за происходящим в гимназии формализмом и казенной атмосферой породило в ученом недоверие к авторитетам. Это качество позволило ему отнестись к общепринятым научным положениям без пиетета и переосмыслить их.

   В 1895 году Эйнштейн предпринял попытку  поступить на инженерный факультет  Высшего Технического училища (Политехникума) в Цюрихе.

   Эйнштейн  завалил экзаменационное сочинение, и семья отправила его в  среднюю школу в Аарау, в Швейцарии с надеждой, что это даст Альберту второй шанс на поступление в Политехникум. Так и случилось, и в 1900 году Эйнштейн успешно окончил училище в Цюрихе.

   В 1902 г. Эйнштейн 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). Жалованья едва хватало, на зато работа в патентном бюро не была особенно обременительной и оставляла Эйнштейну достаточно сил и времени для теоретических исследований. Его первые работы были посвящены силам взаимодействия между молекулами и приложениям статистической термодинамики.

     В те же году он нашел свою любовь – Милеву Марич. В 1902 году у них родился ребенок – девочка, о которой известно очень мало, но, вероятно, она тяжело заболела в первые же месяцы жизни. Эйнштейн и Марич поженились в 1903 году.

   В год  рождения сына, которого назвали Ганс, Эйнштейн успевал совмещать обязанности молодого мужа и отца с работой в патентном бюро и независимыми научными размышлениями. Именно в 1905 году Эйнштейн опубликовал свои три эпохальные работы.

   Поначалу  физики с осторожностью отнеслись  к теории Эйнштейна о квантах  света. Уж слишком она отличалась от принятых в то время идей и делала из открытий Планка слишком далеко идущие выводы. Однако, Нобелевскую премию по физике в 1921 году присудили Эйнштейну именно за эту статью, которая называлась «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света».

   В своей второй работе под названием  «Новое определение размеров молекул», которая также являлась его докторской диссертацией, и в третьей, написанной о движении взвешенный частиц в покоящейся жидкости, Эйнштейн раскрывает свой метод определения размера атомов и особенности их движения . Также он объясняет броуновское движение, которое было описано ранее ботаником Робертом Броуном.

   Специальная теория относительности по форме скорее напоминает эссе: в ней содержаться лишь теоретические рассуждения. Историки науки считают эту работу столь же фундаментальным и революционным трудом, как и великие «Начала» Ньютона.

   Одним из основных следствий теории относительности  стало математическое соотношение  между энергией и массой - самое  знаменитое уравнение Эйнштейна E= mc².

   Эта формула показывает, что энергия  пропорциональна произведению массы  на квадрат скорости света. Она привела  физиков к пониманию того, что  даже незначительные количества вещества способны выделить большое количество энергии. Вот такое скромное на вид уравнение Эйнштейна заставило ученых подумать над последствиями расщепления атома.… Ведь если часть массы небольшого числа атомов полностью преобразовать в энергию, то результатом будет фантастический взрыв.

   В 1909 году Эйнштейн стал профессором теоретической физики в университете в Цюрихе, а год спустя он вернулся в Политехникум уже в качестве профессора. Позже он вспоминал, что исполнилась его мечта. Однако рост его профессионального статуса сопровождался ухудшением здоровья и охлаждением супружеских отношений. В 1914 году Альберт и Милева расстались. В тот же год Эйнштейн уехал в Берлин профессором, где жила его кузина Эльза. Она ухаживала за больным Альбертом, и в 1919 году они поженились.

   Если  специальная теория относительности  повлияла на понятия времени и массы, то общая теория относительности привела в пересмотру концепций о пространстве. Эйнштейн говорил о том, что масса тела не только влияет на другие тела в пространстве, но и на само пространство, его структуру.

   В 1919 году экспериментальное доказательство теории Эйнштейна нашел Артур Эддингтон. Он организовал две астрономические экспедиции – в Западную Африку и Бразилию – с целью наблюдения за светом звезд, проходящим вблизи массивного тела – Солнца. Он проводил этот эксперимент во время солнечного затмения 29 мая. Обычно подобные явления не были бы доступны для наблюдения, так как слабый свет звезд не виден днем, но во время затмения его можно разглядеть.

   Всемирная слава пришла к Эйнштейну, когда  сообщения о наблюдении солнечного затмения 1919 года облетели весь мир. Относительность стала привычным словом. В 1920 году Эйнштейн 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 Эйнштейна они называли «еврейской физикой», утверждая, что полученные им результаты не соответствуют высоким стандартам «арийской науки». И в 20-е гг. Эйнштейн оставался убежденным пацифистом и активно поддерживал миротворческие усилия Лиги Наций. Эйнштейн был сторонником сионизма и приложил немало усилий к созданию Еврейского университета в Иерусалиме в 1925 г.

   Позже Эйнштейн получил телеграмму от Хендрика Лоренца, физика и близкого друга Альберта. В телеграмме он говорил, что Эддингтон обнаружил отклонение света звезд у края Солнца, по предварительным данным величина от девяти десятых секунды до вдвое большего значения. Полученные Эддингтоном данные соответствовали предсказанным общей теорией относительности. Фотоснимки, сделанные в Бразилии, показывали, что во время затмения свет звезд исходит из иных точек неба, чем в ночное время, когда свет от них не проходит близко от Солнца. Так общая теория относительности подтвердилась, навсегда изменив ход развития физики как науки.

   Существует  легенда, согласно которой студент  спросил у Эйнштейна, как бы ученый отреагировал, если бы наблюдения опровергли теорию. Профессор ответил: «Оставалось бы только пожалеть Господа Бога. Теория верна».

   Итак, подтверждение общей теории относительности  принесло Эйнштейну мировую славу. В 1921 он был избран членом Британского  Королевского общества. В 1927 году совместно  с датским физиком Нильсом  Бором он приступил к разработке основ квантовой механики. Поездки Эйнштейна в США привели к получению им в 1932 году кресла профессора математики и теоретической физики в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси.

   На  следующий год он окончательно переселился в Принстон, так как пришедшая к власти в Германии нацистская партия начала кампанию против «еврейской науки». Имущество Эйнштейна было конфисковано, его лишили немецкого гражданства и лишили всех должностей во всех университетах Германии. Эйнштейн был пацифистом вплоть до того момента, как Гитлер превратил Германию в угрозу для всей Европы, и считал оправданным применение силы по отношению к Германии. Перед началом Второй мировой войны, Эйнштейн был обеспокоен тем, что немцы обладают всем для создания атомной бомбы – оружия, которое стало возможным благодаря его открытиям. Эйнштейн отправил письмо президенту США Франклину Рузвельту, предупреждая о вероятности создания атомной бомбы в Германии и призывая США начать собственную ядерную программу.

   В 1944 году Эйнштейн выставил на аукцион  свою рукописную статью, где излагались основы специальной теории относительности, и все вырученные деньги передал  на военные нужды сил антигитлеровской коалиции.

   После войны Эйнштейн продолжал активную общественную деятельность в тех сферах, которые волновали его. В ноябре 1952 года ему предложили стать президентом Израиля, но Эйнштейн отказался. Он утверждал, что не обладает такими качествами, которые необходимы для такого поста. В апреле 1955 года, всего за неделю до смерти, Эйнштейн написал письмо философу Бертрану Расселу, в котором давал согласие поставить своё имя под манифестом, призывающим все страны отказаться от ядерного оружия.

   Итак, основными достижениями Эйнштейна, его вкладом в развитие современной физики, являются:

   1).Эйнштейн создал специальную и общую теорию относительности, коренным образом изменившие представления о пространстве, времени и материи.

   2).Значительна роль Эйнштейна и в создании квантовой теории. Если М. Планк квантовал лишь энергию материального осциллятора, то Эйнштейн ввел в 1905 году представление о дискретной, квантовой структуре самого светового излучения, рассматривая последнее как поток квантов света, или фотонов (фотонная теория света).

     3).В 1909 году впервые рассмотрел корпускулярно-волновой дуализм для излучения, а также флуктуации энергии равновесного излучения, получив формулу для флуктуаций энергии.

   4).В 1912 году установил основной закон фотохимии: каждый поглощенный фотон вызывает одну элементарную фотореакцию (закон Эйнштейна).

   5).Предсказал в 1916 году явление индуцированного излучения, ввел вероятности спонтанного и вынужденного излучений (коэффициенты Эйнштейна).

   6).В статистической физике развил в 1905 году молекулярно-статистическую теорию броуновского движения, в 1924-25 годах создал квантовую статистику частиц с целым спином (статистика Бозе-Эйнштейна).

   7).В 1915 году предсказал и совместно с В. де Гаазом экспериментально обнаружил эффект изменения механического момента при намагничивании тела (эффект Эйнштейна-де Гааза).

   8).В 1915 году завершил создание общей теории относительности, или современной релятивистской теории тяготения, установившей связь между пространством-временем и материей. К ее созданию Эйнштейна привел анализ известного факта, что отношение инертной массы тела к гравитационной одинаково для всех тел (принцип эквивалентности).

   9).В 1916 году постулировал гравитационные волны и в 1918 году вывел формулу для мощности гравитационного излучения.

   Эйнштейн  умер от аневризмы аорты 18 апреля 1955 года. Его прах был развеян его друзьями, в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным. На протяжении всей своей жизни он пытался разгадать тайны космоса, полагаясь исключительно на умозаключения, а не на чувственный опыт. Однажды он сказал такую фразу, ставшую своего рода афоризмом: «Истину видишь умом, а не глазами».

   Эйнштейн  был практически Богом в глазах человечества. Какие качества помогли  ему стать им?