Альберт Эйнштейннің еуропалық бейбітшілік және теориялық физика үшін қалай күрескені

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 04:02

Ғылымның саясатпен қалай тығыз астасып жатқаны туралы.

Жиырмасыншы ғасырдың басында физикада орасан зор жаңалықтар ашылды, олардың бірқатары жалпы салыстырмалылық теориясын жасаушы Альберт Эйнштейнге тиесілі болды.

Ғалымдар Әлемге мүлдем жаңа көзқарастың қарсаңында болды, бұл олардан интеллектуалдық батылдықты, теорияға енуге дайын болуды және күрделі математикалық аппаратпен жұмыс істеу дағдыларын талап етті. Бұл шақыруды бәрі бірдей қабылдамады, кейде болатындай, ғылыми даулар алдымен Бірінші дүниежүзілік соғыстан, содан кейін Германияда Гитлердің билікке келуінен туындаған саяси келіспеушіліктердің үстіне қойылды. Эйнштейн сонымен қатар айналасында найзалар сынған негізгі тұлға болды.

Эйнштейн бәріне қарсы

Бірінші дүниежүзілік соғыстың басталуы қатысушы мемлекеттер халқының, оның ішінде ғалымдардың патриоттық көтерілуімен қатар жүрді.

1914 жылы Германияда Макс Планк, Фриц Хабер және Вильгельм Рентген сияқты 93 ғылым және мәдениет қайраткерлері мемлекет пен оның жүргізіп жатқан соғысын толық қолдайтындықтарын білдіретін манифест жариялады: «Біз, неміс ғылымы мен өнерінің өкілдері, бұрын наразылық білдіреміз. бүкіл мәдени әлемді біздің жауларымыз Германияның өмір сүру үшін ауыр күресте оның әділ ісін ластауға тырысатын өтірік пен жалаға қарсы. Неміс милитаризмі болмаса, неміс мәдениеті өзінің ең басында баяғыда жойылған болар еді. Неміс милитаризмі неміс мәдениетінің туындысы және ол дүние жүзіндегі ешбір ел сияқты ғасырлар бойы жыртқыш рейдтерге ұшыраған елде дүниеге келген ».

Соған қарамастан, мұндай ойларға өткір түрде қарсы шыққан неміс ғалымы болды. Альберт Эйнштейн 1915 жылы «Еуропалықтарға» жауап манифесін жариялады: «Соғыс ешқашан мәдениеттердің өзара әрекеттесуін бұзған емес. Білімді және жақсы ниетті еуропалықтардың міндеті - Еуропаның жеңіліп қалуына жол бермеу ». Алайда бұл үндеуге Эйнштейннің өзінен басқа үш адам ғана қол қойған.

Эйнштейн Германияда туылғанына қарамастан жақында неміс ғалымы болды. Ол Швейцарияда мектеп пен университетті бітірді, содан кейін он жылға жуық Еуропаның әртүрлі университеттері оны жұмысқа алудан бас тартты. Бұл ішінара Эйнштейннің оның кандидатурасын қарастыру туралы өтінішке жүгіну тәсіліне байланысты болды.

Сонымен, металдардың электронды теориясын жасаушы Пол Друдқа жазған хатында ол алдымен өз теориясында бар екі қатені атап өтті, содан кейін ғана жұмысқа қабылдауды өтінді.

Нәтижесінде, Эйнштейнге Берндегі Швейцариялық патенттік кеңсеге жұмысқа тұруға тура келді және тек 1909 жылдың соңында Цюрих университетінде лауазымға ие болды. 1913 жылы Макс Планктың өзі болашақ химия бойынша Нобель сыйлығының лауреаты Вальтер Нернстпен бірге Эйнштейнді неміс азаматтығын қабылдауға, Берлинге көшуге және Пруссия ғылым академиясының мүшесі және институт директоры болуға көндіру үшін Цюрихке келді. физика.

Эйнштейн патенттік кеңседегі жұмысын ғылыми тұрғыдан таңқаларлық өнімді деп тапты. «Біреу өтіп бара жатқанда, мен жазбаларымды жәшікке салып, патенттік жұмыс істеп жатқандай кейіптейтін едім», - деп есіне алды ол. 1905 жыл ғылым тарихына annus mirabilis, «ғажайыптар жылы» деген атпен енді.

Осы жылы Annalen der Physik журналы Эйнштейннің төрт мақаласын жариялады, онда ол броундық қозғалысты теориялық түрде сипаттай алды, Планктың жарық кванттары туралы идеясын, фотоэффектіні немесе металдан шыққан электрондардың әсерін түсіндіре алды. ол жарықпен сәулеленеді (осындай экспериментте Дж. Дж. Томсон электронды ашты) және арнайы салыстырмалық теориясын құруға шешуші үлес қосады.

Таңғажайып сәйкестік: салыстырмалылық теориясы кванттар теориясымен бір мезгілде дерлік пайда болды және физиканың негіздерін күтпеген жерден және қайтымсыз өзгертті.

19 ғасырда жарықтың толқындық табиғаты берік бекітілді, ғалымдарды бұл толқындар таралатын заттың қалай орналасатыны қызықтырды.

Эфирді (бұл субстанцияның атауы) әлі ешкім тікелей бақыламағанына қарамастан, оның бар екеніне және бүкіл Әлемге енетініне күмән тудырған жоқ: толқынның қандай да бір серпімді ортада таралуы керек екені анық болды, суға лақтырылған тастан жасалған шеңберлерге ұқсастығы бойынша: тас құлаған жердегі су беті тербеле бастайды және ол серпімді болғандықтан, тербелістер көрші нүктелерге, олардан көрші нүктелерге беріледі және т.б. қосулы. Атомдар мен электрондар ашылғаннан кейін қолданыстағы аспаптармен көрінбейтін физикалық нысандардың болуы да ешкімді таң қалдырмады.

Классикалық физика жауап таба алмаған қарапайым сұрақтардың бірі: эфирді оның ішінде қозғалатын денелер алып кете ме? 19 ғасырдың аяғында кейбір тәжірибелер эфирді қозғалатын денелер толығымен алып кеткенін, ал басқалары оның жартылай ғана алып кеткенін сенімді түрде көрсетті.

Судағы шеңберлер серпімді ортадағы толқынның бір мысалы болып табылады. Егер қозғалыстағы дене эфирді бойымен алып жүрмесе, онда денеге қатысты жарық жылдамдығы жарықтың эфирге қатысты жылдамдығы мен дененің өзінің жылдамдығының қосындысы болады. Егер ол эфирді толығымен сіңірсе (тұтқыр сұйықтықта қозғалғанда болатындай), онда денеге қатысты жарық жылдамдығы эфирге қатысты жарық жылдамдығына тең болады және ешқандай жағдайда эфирдің жылдамдығына тәуелді болмайды. дененің өзі.

Француз физигі Луи Физо 1851 жылы эфирді жартылай қозғалатын су ағыны алып кететінін көрсетті. 1880-1887 жылдар аралығындағы тәжірибелер сериясында американдықтар Альберт Мишельсон мен Эдвард Морли, бір жағынан, Физоның тұжырымын жоғары дәлдікпен растаса, екінші жағынан, олар Күнді айнала отырып, Жердің өзін толығымен тартатынын анықтады. онымен эфир, яғни жердегі жарық жылдамдығы оның қалай қозғалатынына тәуелсіз.

Жердің эфирге қатысты қалай қозғалатынын анықтау үшін Мишельсон мен Морли арнайы құрал – интерферометр құрастырды (төмендегі диаграмманы қараңыз). Көзден түсетін жарық жартылай мөлдір пластинкаға түседі, одан жартылай айна 1 шағылысып, жартылай айнаға 2 өтеді (айналар пластинадан бірдей қашықтықта орналасқан). Айнадан шағылған сәулелер қайтадан жартылай мөлдір пластинаға түседі және одан бірге интерференциялық үлгі пайда болатын детекторға келеді.

Егер Жер эфирге қатысты қозғалса, мысалы, айна 2 бағытында, онда көлденең және тік бағыттағы жарық жылдамдығы сәйкес келмейді, бұл әртүрлі айналардағы толқындардың фазалық ығысуына әкелуі керек. детектор (мысалы, диаграммада көрсетілгендей, төменгі оң жақ). Іс жүзінде ешқандай орын ауыстыру байқалмады (төменгі сол жақтан қараңыз).

Эйнштейн Ньютонға қарсы

Лоренц пен француз математигі Анри Пуанкаре эфирдің қозғалысын және ондағы жарықтың таралуын түсінуге тырысқанда қозғалыстағы денелердің өлшемдері қозғалмайтын денелердің өлшемдерімен салыстырғанда өзгереді деп болжауға мәжбүр болды. қозғалатын денелер баяу ағып кетеді. Елестету қиын - және Лоренц бұл болжамдарды физикалық әсерден гөрі математикалық трюк ретінде қарастырды - бірақ олар механиканы, жарықтың электромагниттік теориясын және эксперименттік деректерді келісуге мүмкіндік берді.

Эйнштейн 1905 жылы екі мақаласында осы интуитивті пайымдаулар негізінде барлық осы таңғажайып әсерлер екі постулаттың салдары болып табылатын үйлесімді теория жасай алды:

• жарық жылдамдығы тұрақты және көз мен қабылдағыштың қалай қозғалатынына байланысты емес (және секундына шамамен 300 000 километрге тең);
• кез келген физикалық жүйе үшін оның үдеусіз (кез келген жылдамдықпен) қозғалуына немесе тыныштықта болуына қарамастан физикалық заңдар бірдей әрекет етеді.

Және ол ең әйгілі физикалық формуланы шығарды - E = mc²! Сонымен қатар, бірінші постулаттың арқасында эфирдің қозғалысы материяны тоқтатты, ал Эйнштейн одан бас тартты - жарық бос жерде тарай алады.

Уақытты кеңейту әсері, атап айтқанда, әйгілі «егіздердің парадоксына» әкеледі. Екі егіздің бірі Иван ғарыш кемесіне мініп жұлдыздарға барса, ал екіншісі Петр оны Жерде күтіп қала берсе, қайтып келгеннен кейін Иван Петрден азырақ қартайған болып шығады. оның жылдам қозғалатын ғарыш кемесі Жерге қарағанда баяу ағып жатты.

Бұл әсер, сондай-ақ салыстырмалылық теориясы мен қарапайым механика арасындағы басқа да айырмашылықтар, жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын қозғалыстың орасан зор жылдамдығында ғана көрінеді, сондықтан біз оны күнделікті өмірде ешқашан кездестірмейміз. Біз Жерде кездесетін әдеттегі жылдамдықтар үшін v / c фракциясы (еске салсақ, c = секундына 300 000 километр) нөлден өте аз ерекшеленеді және біз мектеп механикасының таныс және жайлы әлеміне ораламыз.

Осыған қарамастан, салыстырмалылық теориясының әсерлерін, мысалы, позициялау жүйесінің дәл жұмыс істеуі үшін GPS спутниктеріндегі сағаттарды жердегілермен синхрондау кезінде ескеру қажет. Сонымен қатар, уақыттың кеңеюінің әсері элементар бөлшектерді зерттеуде көрінеді. Олардың көпшілігі тұрақсыз және өте қысқа уақыт ішінде басқаларға айналады. Дегенмен, олар әдетте жылдам қозғалады және осыған байланысты бақылаушы тұрғысынан олардың трансформациясына дейінгі уақыт созылады, бұл оларды тіркеуге және зерттеуге мүмкіндік береді.

Арнайы салыстырмалық теориясы жарықтың электромагниттік теориясын жылдам (және тұрақты жылдамдықпен) қозғалатын денелердің механикасымен үйлестіру қажеттілігінен туындады. Германияға көшкеннен кейін Эйнштейн өзінің жалпы салыстырмалық теориясын (GTR) аяқтады, онда ол электромагниттік және механикалық құбылыстарға тартылыс күшін қосты. Гравитациялық өрісті кеңістік пен уақыттың массивтік денесінің деформациясы ретінде сипаттауға болатыны анықталды.

Жалпы салыстырмалық теориясының салдарының бірі жарық үлкен массаның жанынан өткенде сәуле траекториясының қисаюы болып табылады. Жалпы салыстырмалылықты эксперименттік тексерудің алғашқы әрекеті 1914 жылдың жазында Қырымдағы күн тұтылуын бақылау кезінде болуы керек еді. Алайда соғыстың басталуымен байланысты неміс астрономдарының тобы интернацияға алынды. Бұл белгілі бір мағынада жалпы салыстырмалық теориясының беделін сақтап қалды, өйткені бұл кезде теорияда қателер болды және сәуленің иілу бұрышының дұрыс емес болжамы болды.

1919 жылы ағылшын физигі Артур Эддингтон Африканың батыс жағалауындағы Принсип аралында күн тұтылуын бақылай отырып, жұлдыздың жарығы (ол Күн тұтылмауына байланысты көрінді) екенін растай алды., Күннің жанынан өтіп бара жатып, Эйнштейн теңдеулері болжағандай дәл сол бұрышқа ауытқиды.

Эддингтонның ашылуы Эйнштейнді супер жұлдызға айналдырды.

1919 жылы 7 қарашада Париж бейбіт конференциясының ортасында, бүкіл назар Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін әлемнің қалай өмір сүретініне шоғырланғандай болған кезде, лондондық The Times газеті келесі мақаланы жариялады: «Ғылымдағы революция: А. Әлемнің жаңа теориясы, Ньютонның идеялары жеңіліске ұшырады ».

Репортерлер Эйнштейнді барлық жерде қуып жетіп, салыстырмалылық теориясын қысқаша түсіндіруді өтінді, ал ол көпшілік алдында лекциялар оқитын залдар толып кетті (сол уақытта оның замандастарының пікірлеріне қарағанда, Эйнштейн өте жақсы дәріс беруші емес еді); аудитория лекцияның мәнін түсінбеді, бірақ атақтыны көруге келді).

1921 жылы Эйнштейн ағылшын биохимигі және Израильдің болашақ президенті Хайм Вайцманмен бірге Палестинадағы еврей қоныстарын қолдауға қаражат жинау үшін Америка Құрама Штаттарына лекциялық турға барды. The New York Times газетінің жазуынша, «Метрополитен Операдағы әрбір орын оркестр шұңқырынан галереяның соңғы қатарына дейін, дәліздерде жүздеген адам тұрды». Газет тілшісі: «Эйнштейн неміс тілінде сөйледі, бірақ Ғаламның ғылыми тұжырымдамасын кеңістік, уақыт және қозғалыстың жаңа теориясымен толықтырған адамды көруге және естуге құлшыныспен залдағы барлық орындарға жайғасты», - деп баса айтты.

Жалпы жұртшылықпен табысты болғанына қарамастан, салыстырмалылық теориясы ғылыми ортада үлкен қиындықпен қабылданды.

1910 жылдан 1921 жылға дейін прогресшіл ойлы әріптестер Эйнштейнді физика бойынша Нобель сыйлығына он рет ұсынды, бірақ консервативті Нобель комитеті салыстырмалылық теориясы әлі жеткілікті тәжірибелік растауды алмағанын алға тартып, әр жолы бас тартты.

Эддингтонның экспедициясынан кейін бұл жанжалды бола бастады және 1921 жылы әлі де сенбей, комитет мүшелері Эйнштейнге салыстырмалылық теориясын мүлде айтпастан, сыйлық беру туралы талғампаз шешім қабылдады, атап айтқанда: «Үшін теориялық физикаға сіңірген еңбегі және әсіресе фотоэффект заңын ашқаны үшін».

Эйнштейнге қарсы арийлік физика

Эйнштейннің Батыстағы танымалдығы Германиядағы әріптестерінің ауыр реакциясын тудырды, олар 1914 жылғы жауынгерлік манифесттен және Бірінші дүниежүзілік соғыстағы жеңіліске ұшырағаннан кейін іс жүзінде оқшауланған. 1921 жылы Эйнштейн Брюссельдегі Дүниежүзілік Солвей физика конгрессіне шақыру алған жалғыз неміс ғалымы болды (бірақ ол Вейцманмен АҚШ-қа баруды қолдап, оны елемеді).

Сонымен қатар, идеологиялық қайшылықтарға қарамастан, Эйнштейн патриоттық әріптестерінің көпшілігімен достық қарым-қатынасты сақтай алды. Бірақ колледж студенттері мен академиктердің тым оңшыл қанатынан Эйнштейн неміс ғылымын адастырушы сатқын ретінде беделге ие болды.

Бұл қанат өкілдерінің бірі Филипп Леонард болды. 1905 жылы Ленард фотоэффект арқылы түзілген электрондарды эксперименталды түрде зерттегені үшін физика бойынша Нобель сыйлығын алғанына қарамастан, оның ғылымға қосқан үлесі жеткілікті түрде бағаланбағандықтан, ол үнемі зардап шекті.

Біріншіден, 1893 жылы ол Рентгенге өзі шығарған разряд түтігін несиеге берді, ал 1895 жылы Рентген разряд түтіктерінің әлі ғылымға белгісіз сәулелер шығаратынын анықтады. Ленард бұл жаңалықты, кем дегенде, бірлескен деп санау керек деп есептеді, бірақ 1901 жылы физика бойынша Нобель сыйлығы мен ашылымның барлық даңқы тек Рентгенге берілді. Ленард ашуланып, өзін сәулелердің анасы деп жариялады, ал Рентген тек акушерка болды. Сонымен қатар, Рентген шешуші эксперименттерде Ленар түтігін пайдаланбаған сияқты.

Ленард фотоэффекттегі электрондарды зерттеген разряд түтігі, ал Рентген оның сәулеленуін ашты.

Ленард фотоэффекттегі электрондарды зерттеген разряд түтігі, ал Рентген оның сәулеленуін ашты.

Екіншіден, Ленард британдық физикаға қатты ренжіді. Ол Томсонның электронды ашуының басымдылығына дауласып, ағылшын ғалымын оның жұмысына қате сілтеме жасады деп айыптады. Ленард атомның моделін жасады, оны Резерфорд моделінің предшественнигі деп санауға болады, бірақ бұл дұрыс аталмаған. Ленардтың британдықтарды жалдамалы және алдамшы саудагерлер халқы, ал немістерді, керісінше, батырлар халқы деп атауы таңқаларлық емес және Бірінші дүниежүзілік соғыс басталғаннан кейін Ұлыбританияға зияткерлік континенттік блокаданы ұйымдастыруды ұсынды..

Үшіншіден, Эйнштейн фотоэффектіні теориялық тұрғыдан түсіндіре алды, ал Ленард 1913 жылы соғысқа байланысты келіспеушіліктерге дейін оны тіпті профессорлық дәрежеге де ұсынды. Бірақ 1921 жылы фотоэффект заңын ашқаны үшін Нобель сыйлығы Эйнштейнге ғана берілді.

1920 жылдардың басы Ленард үшін әдетте қиын уақыт болды. Ол ынталы солшыл студенттермен қақтығысты және еврей текті либералды саясаткер және Германияның сыртқы істер министрі Вальтер Ратенауды өлтіргеннен кейін Гейдельбергтегі институтының ғимаратындағы туды түсіруден бас тартқан кезде көпшілік алдында масқара болды.

Оның үкімет қарызына салған жинақтары инфляцияға ұшырап, 1922 жылы жалғыз ұлы соғыс кезінде тамақтанбау салдарынан қайтыс болды. Ленард Германияның проблемалары (соның ішінде неміс ғылымында) еврейлердің қастандықтарының нәтижесі деп ойлауға бейім болды.

Осы уақытта Ленардтың жақын серігі 1919 жылғы физика бойынша Нобель сыйлығының иегері Иоганнес Старк болды, ол да өзінің сәтсіздіктері үшін еврейлердің айла-амалдарын кінәлауға бейім болды. Соғыстан кейін Старк либералды физика қоғамына қарсы тұрып, консервативті «университет оқытушыларының неміс кәсіпқой қоғамдастығын» ұйымдастырды, оның көмегімен ол зерттеулерді қаржыландыруды және ғылыми және оқытушылық лауазымдарға тағайындауды бақылауға тырысты, бірақ нәтиже болмады.. 1922 жылы аспирантты сәтті қорғағаннан кейін Старк Эйнштейннің жанкүйерлерінің қоршауында екенін мәлімдеп, университеттің профессоры қызметінен кетті.

1924 жылы, Beer Putsch-тен алты айдан кейін Grossdeutsche Zeitung Ленард пен Старктың «Гитлердің рухы және ғылымы» атты мақаласын жариялады. Авторлар Гитлерді Галилео, Кеплер, Ньютон және Фарадей сияқты ғылым алпауыттарымен салыстырды («Тәндегі данышпанның арамызда өмір сүргені қандай бақыт!»), сонымен қатар арийлік данышпанды мадақтап, бұзылған иудаизмді айыптады.

Ленард пен Старктың пікірінше, ғылымда зиянды еврей ықпалы теориялық физиканың жаңа бағыттары – кванттық механика мен салыстырмалылық теориясының ескі ұғымдардан бас тартуды талап етіп, күрделі әрі бейтаныс математикалық аппаратты пайдаланған бағыттарында көрінді.

Егде ғалымдар үшін, тіпті Ленард сияқты дарынды адамдар үшін бұл аз ғана қиындықты қабылдай алмады.

Ленард «еврей», яғни теориялық физиканы «арийлік», яғни эксперименттік физикаға қарсы қойып, неміс ғылымының соңғысына көңіл бөлуін талап етті. «Неміс физикасы» оқулығының алғы сөзінде: «Неміс физикасы? – деп сұрайды жұрт. Мен сондай-ақ арийлік физика немесе солтүстік халықтардың физикасы, шындықты іздеушілер физикасы, ғылыми зерттеулердің негізін салғандардың физикасы деп айта аламын ».

Ұзақ уақыт бойы Ленард пен Старктың «арийлік физикасы» маргиналды құбылыс болып қала берді және Германияда ең жоғары деңгейдегі теориялық және эксперименттік зерттеулермен әртүрлі шыққан физиктер айналысты.

1933 жылы Адольф Гитлер Германияның канцлері болған кезде бәрі өзгерді. Сол кезде АҚШ-та болған Эйнштейн Германия азаматтығынан және Ғылым академиясына мүше болудан бас тартты, ал Академия президенті Макс Планк бұл шешімді құптады: «Біздің саяси көзқарастарымызды екіге бөлетін терең шұңқырға қарамастан, біздің жеке достығымыз әрқашан өзгеріссіз қалады. », - деп сендірді ол Эйнштейннің жеке хат алмасуы. Сонымен бірге академияның кейбір мүшелері Эйнштейннің одан демонстрациялық түрде шығарылмағанына ашуланды.

Иоганнес Старк көп ұзамай Физика және технология институтының және неміс зерттеу қоғамының президенті болды. Келесі жылы Германиядан барлық физиктердің төрттен бірі және теориялық физиктердің жартысы кетті.