Albert Einstein – wielki naukowiec, wielki człowiek

1.Życiorys

Albert Einstein przyszedł na świat w 1879 roku 14 marca, w Ulm, w Niemczech. Ojciec Einsteina był właścicielem fabryki produkującej urządzenia elektryczne. Jednak nie wiodło mu się zbyt dobrze i dlatego 12 miesięcy później rodzina zamieszkała w Monachium. W tamtejszym Leopold Gymnasium rozpoczął naukę 10 - letni Albert. Od początku postrzegany był jako dziecko zamknięte w sobie, trudno dostosowujące się do realiów niemieckiej szkoły. Od przedmiotów humanistycznych zdecydowanie wolał matematykę, szczególnie geometrię, której nauczył się samodzielnie.

Początkowo mimo przeprowadzki rodziny do Mediolanu 15- letni Albert zdecydował się zostać w Monachium z zamiarem dokończenia gimnazjum. Nie dokonał jednak tego i ostatecznie dołączył do rodziny. Jednak nie kontynuował nauki. Pozostawiony sam sobie rozpoczął wędrówki po Włoszech. Trwały one cały rok. Po tym czasie młody Einstein postanowił zdawać egzaminy wstępne do Eidgenossosche Technische Hochschule (ETH) egzaminów Zurychu. Jednak egzaminów tych nie zdał i przez rok zmuszony był do nadrabiania zaległości w edukacji w szkole szwajcarskiej. Po roku poszczęściło mu się i po zdanych egzaminach został studentem politechniki w Zurychu.

Wtedy to uzmysłowił sobie, że dziedziną, w której chce się kształcić jest fizyka. Jego lekturą stały się prace Helmholtza, Maxwella i wielu innych fizyków. Einstein cechował się zapałem i dociekliwością, miał wrażenie, że uczelnia nie pozwala mu w pełni wykorzystać jego możliwości. Nie przykładał się zbytnio do nauki, opuszczał wykłady. Zyskał sobie opinię człowieka leniwego i pozbawionego szacunku do autorytetów. Jeszcze w trakcie studiów związał się ze swoją koleżanką, Milevą, która urodziła mu dziecko. Zostało ono oddane do adopcji i przypuszczalnie niedługo potem zmarło. Przed końcowymi egzaminami wydawało się, że Einstein nie ma szans ich pozytywnie zaliczyć. Jednak przy pomocy przyjaciela, Marcela Grossmana udało mu się przejść pomyślnie przez ten końcowy etap studiów. Dyplom otrzymał w roku 1900.

Po ukończeniu studiów otrzymał pracę jako młodszy referent w urzędzie patentowym w Szwajcarii. Nie miał szans na stanowisko na uczelni ze względu na niepochlebne opinie jakie o nim mieli tamtejsi profesorowie. W roku 1901 otrzymał obywatelstwo szwajcarskie.

Pracując w urzędzie patentowym dokończył swoją pracę doktorską. Natomiast w roku 1905 opublikował trzy przełomowe prace w XVII tomie Annalen der Physik. Publikacja tych teorii wywołała ogromną burzę w świecie fizyków i przyniosła Einsteinowi popularność. Cztery lata później rozpoczął on pracę na uczelni w Pradze, skąd powrócił w 1912 roku na skutek nastrojów antysemickich.

Od 1914 roku obejmował dwa stanowiska profesorskie: w Pruskiej Akademii Nauk i na Uniwersytecie Berlińskim. W tym to czasie mógł się skupić bezpośrednio na badaniach, które zaowocowały spektakularnymi odkryciami.

W roku 1915 Einstein opublikował swoją najważniejszą teorię - ogólną teorię względności,

a w roku 1921 został laureatem Nagrody Nobla za prace nad efektem fotoelektrycznym.

Z powodu niebezpiecznej sytuacji politycznej w Niemczech, kiedy do władzy doszedł Hitler, Einstein, będący z pochodzenia Żydem przeniósł się do USA, gdzie objął dożywotnio stanowisko w Instytucie Studiów Zaawansowanych w Princeton.

Einstein brał czynny udział w życiu politycznym; początkowo głosił idee pacyfistyczne, które jednak w obliczu nazistowskiego zagrożenia i rosnącej potęgi hitlerowskich Niemiec zarzucił. W 1940 roku otrzymał obywatelstwo amerykańskie.

W czasie II wojny światowej popierał prace zmierzające do budowy bomby jądrowej, jednak po wojnie uznał, że dalsza rozbudowa arsenału jądrowego zagraża istnieniu ludzkości, przed czym nieraz publicznie ostrzegał. W roku 1952 zaproponowano Einsteinowi prezydenturę Izraela, której nie przyjął.

W latach późniejszych Einstein stał się osobą znaną. Jego poglądy na różne tematy m.in. socjalizmu, stosunków między białymi i czarnymi, zawarte są w popularnej, często wznawianej książce Einsteina "Out of My Later Years".

Końcowe lata życia uczony poświęcił na badania, które miały go doprowadzić do unifikacji dwóch z czterech podstawowych oddziaływań w przyrodzie: grawitacji i oddziaływań elektromagnetycznych. Jednak jego poszukiwania nowej teorii okazały się bezowocne.

Życie osobiste Einsteina nie układało się tak doskonale jak jego kariera naukowa. Pierwsze małżeństwo z Milevą Marić, skończyło się rozwodem. Z tego małżeństwa pozostało dwóch synów. Druga żona, daleka kuzynka, Elsa Lowenthal umarła w 1936 r.

W 1953 roku zdrowie Einsteina uległo gwałtownemu pogorszeniu, pękł mu tętniak aorty. Uczony nie wyraził zgody na operację, nie chcąc sztucznie przedłużać życia. Zmarł 2 lat później.

2. Osiągnięcia naukowe Einsteina

W publikacjach Einsteina z 1905 zawarte jest charakterystyczne dla niego postrzeganie otaczającego świata. Traktował go w kategoriach makroobiektów: elektronów, atomów, kwantów energii. I to właśnie było cechą wspólną tych publikacji.

Napisane przejrzyście, cieszyły się one ogromną popularnością. Wtedy niewielu uczonych zdawało sobie sprawę, ze artykuły pisane są po to, aby ktoś je czytał. W związku z tym w większości przypadków nie miała dla nich znaczenia ani forma ani sposób wypowiedzi. Inaczej było z Einsteinem. Właśnie dzięki temu, że w przystępny sposób obrazowały tak nowatorskie poglądy zyskały sobie ogromną popularność.

Pierwszy artykuł dotyczył ruchów Browna. Uczony przekonany o realności cząsteczek usiłował znaleźć dowody , które przekonałyby innych. Odkrył zygzakowate ruchy molekuł zawieszonych w cieczy. Każdy "zyg" czy "zag" cząsteczki spowodowany jest sumarycznym efektem uderzeń wielu cząsteczek. Ruchy Browna zostały w późniejszym czasie potwierdzone przez eksperymenty kilku innych naukowców.

W swojej publikacji Einstein wykazał również, że światło to w rzeczywistości strumień cząstek (fotonów), których energię stanowi iloczyn częstości drgań promieniowania i stałej proporcjonalności zwanej stałą Plancka. Do rzędu zjawisk, które zostały wyjaśnione dzięki wprowadzeniu pojęcia kwantów energii, należy tzw. efekt fotoelektryczny. Polega on na wybijaniu przez padające fotony elektronów z zewnętrznych powłok elektronowych. Cała energia fotonu zostaje przekazana elektronowi. Właśnie za odkrycie praw rządzących tym zjawiskiem efektem Einstein został uhonorowany Nagrodą Nobla w roku 1921. I znowu tak jak w poprzednim przypadku słuszność tezy Einsteina została wielokrotnie potwierdzona doświadczalnie już w ciągu kolejnych dziesięciu lat.

Trzecia z prac, zatytułowana " O elektrodynamice ciał ruchu" była zdecydowanie najbardziej rewolucyjna. Zawierała pierwszy raz sformułowaną tzw. szczególną teorię względności.

Einstein jest autorem w zasadzie dwóch teorii względności. Pierwsza zwana szczególna teoria względności została przedstawiona światu właśnie w pracy " O elektrodynamice ciał ruchu". Miało to miejsce w roku 1905. Drugą , czyli ogólna teorię względności środowisko naukowe poznało dziesięć lat później.

Szczególna teoria względności zajmuje się zależnościami między poruszającymi się obiektami. Einstein założył, iż prędkość światła jest taka sama dla wszystkich obserwatorów we wszystkich inercjalnych układach odniesienia, bez względu na ewentualny ruch źródła światła albo detektora tego światła. Wg Einsteina żadne ciało nie może zostać tak przyspieszone , aby w konsekwencji poruszało się z prędkością światła.

Szczególna teoria względności zakłada, że Wszechświat opisywany jest jako czterowymiarowa przestrzeń, w której punkty nazywane są zdarzeniami. Każdy punkt odpowiada danemu zjawisku fizycznemu. Teoria ta traktuje więc czas jako czwarty wymiar, wskazując, że czas, mierzony w danym układzie odniesienia, jest z tym układem ściśle związany. Tak więc dla obserwatora znajdującego się w spoczynku czyli związanego z inercjalnym układem odniesienia czas będzie biegł wolniej.

Sformułowanie Einsteina podkreśla, że pomiary naukowe są względne. Trzy lata później inny naukowiec, Herman Minkowski podjął udaną próbę opisu geometrycznego szczególnej teorii względności. Einstein początkowo niezbyt zadowolony z takiej postaci swojej teorii wkrótce całkowicie się do niej przekonał. Stała się bowiem dzięki nowemu opisowi bardziej przystępna. I co więcej to nowe oblicze szczególnej teorii względności przyczyniło się do powstania ogólnej teorii względności.

Konsekwencją szczególnej teorii względności jest słynne równanie traktujące o równoważności masy i energii E = mc, gdzie E to energia, m - masa a c to prędkość światła. Wg tej zależności w przyrodzie mogą zachodzić procesy, w których zmniejszeniu się masy układu o m towarzyszy oddanie przez układ energii E.

W późniejszych doświadczeniach okazało się, że faktycznie dla obiektów, których prędkość zbliża się w jakimś stopniu do prędkości światła ten efekt zaczyna mieć znaczenia. Tak jest np. w akceleratorach przyspieszających cząstki do dużych energii. Należy więc mieć na uwadze zmianę masy cząstki w miarę zwiększania jej prędkości w akceleratorze.

Dla wielu wartość wzoru Einsteina opierała się na możliwości zastosowania go w konkretnych sytuacjach. Nie dziwi więc nadrzędna rola naukowca w pracach nad możliwościami wykorzystania energii jądrowej. To list, który napisał Einstein do prezydenta Roosevelta w roku 1939 , sugerujący możliwość konstrukcji broni atomowej, był jednym z czynników, które doprowadziły do wcielenia w życie projektu Manhattan. W wyniku tych prac powstała pierwsza bomba atomowa i tym samym Stany Zjednoczone wyprzedziły Niemcy w swoistym "wyścigu zbrojeń".

Ogólna teoria względności, stanowiąca rozwinięcie szczególnej teorii, została sformułowana przez Einsteina w 1915 roku. Po raz pierwszy została zaprezentowana światkowi naukowemu w trakcie wykładów, jakie Einstein prowadził w Pruskiej Akademii Nauk. Natomiast w druku ukazała się dopiero rok później, w 1916 roku.

Ogólna teoria względności ma zastosowanie dla układów, które poruszają się z przyspieszeniem.

Jednym z zasadniczych kroków do stworzenia ogólnej teorii względności była zasada równoważności, mówiąca, że efekty przyspieszenia są nieodróżnialne od efektów jednorodnego pola grawitacyjnego. Wynika to z równoważności masy grawitacyjnej i masy bezwładnej. Przy założeniu oczywiście, że sytuacja ma miejsce na powierzchni Ziemi. To założenie jest potrzebne, ze względu na fakt, że przyspieszenie grawitacyjne jest związane z jednorodnym polem grawitacyjnym. Dlatego gdyby poruszający obiekt przemieszczał się np. do środka Ziemi to już nie można by założyć równoważności.

W języku współczesnym równoważność najlepiej opisać w kategoriach statku kosmicznego na orbicie .Kiedy silniki nie pracują wszystko unosi się w stanie spadku swobodnego. Gdy jednak statek zaczyna opuszczać orbitę, kosmonauci czują ciężar na skutek przyspieszenia, a nie grawitacji.

Einstein stwierdził, iż obecność materii powoduje wygięcie się czterowymiarowej przestrzeni. Ta krzywizna wpływa następnie na ruch wszystkich ciał znajdujących się w tym rejonie.

Einstein założył więc, że pole grawitacyjne musi powodować zakrzywienie drogi promienia świetlnego. I co więcej wielkość tego zakrzywienia można dokładnie wyliczyć. Teoretyczne rozważania Einsteina udało się potwierdzić cztery lata po ogłoszeniu ogólnej teorii względności. Miało wtedy miejsce zaćmienie Słońca. Podczas tego zjawiska dokonano pomiarów zakrzywienia światła, którego źródłem były inne gwiazdy, w polu grawitacyjnym Słońca. Okazało się, że otrzymane wyniki w pełni zgadzają się z tymi przewidywanymi przez uczonego.

Ta sytuacja wpływa na ruch wszystkich obiektów, które znajdą się w pobliżu.

Teoria Einsteina, stanowiąca fundament dwudziestowiecznej kosmologii, została w późniejszych latach potwierdzona dzięki obserwacjom astronomicznym. Stanowi ona prawdziwy opis tego co dzieje się z materią znajdującą się we Wszechświecie. Dobrze obrazuje również wzajemne relacje między materią, czasem i przestrzenią. Dowodzi min. zjawiska rozszerzania się Wszechświata i tłumaczy powstawanie czarnych dziur.

3.Einstein - jaki był naprawdę?

Biografia Einsteina autorstwa Denisa Brain'a ukazuje naukowca jako człowieka budzącego skrajne emocje na każdym polu jego działalności. I tak gdy przez jednych uważany był niemalże za świętość, drudzy określali go jako plagiatora wielu pomysłów. Jego życie pełne było niedomówień, dwuznaczności. Sam uczony powiedział kiedyś o losie człowieka, iż "istnieje zbyt duża dysproporcja pomiędzy tym, kim człowiek jest, a tym, za kogo inni go uważają". I ta sentencja doskonale pasuje do jego życia.

Był postrzegany jako wyjątkowy pacyfista, gdy tymczasem to właśnie dzięki niemu w głównej mierze doszło do powstania broni atomowej.

Według relacji obu żon Einstein nie sprawdził się w roli męża. Bohater licznych romansów, zyskał sobie opinię kobieciarza. Prawdopodobnie nie spisał się również w roli ojca. Zajęty problemami całego świata nie dostrzegał trosk swoich dzieci, z których jedno chore na schizofrenię, nie mogło samodzielnie egzystować.

Nie do końca jasne były również jego poglądy polityczne. Twierdził, że jest demokratą niektórzy natomiast widzieli w nim komunistę.

Jaki był naprawdę ten człowiek, którego teorie naukowe rozumieli nieliczni, natomiast interesowali się nim wszyscy?

Wśród uczonych miał opinię dziwaka, potrafił jednak zachować dystans do swoich słabości, często czyniąc je przedmiotem żartów.

Autor biografii przytacza kilka anegdot z życia naukowca.

I tak np. gdy Einstein był pierwszy raz w Nowym Jorku, wożono go po mieście samochodem. Był owacyjnie witany, obrzucany kwiatami. Naukowiec zwrócił się wtedy do żony słowami: "Mimo wszystko oglądanie słonia czy żyrafy w cyrku musi być bardziej zabawne od widoku starego profesora".

Kolejna opowiada o zdarzeniu na przyjęciu u amerykańskiej rodziny. Pani domu prowadzi Einsteina do okna i wskazując na jakąś gwiazdę, mówi, że to Wenus. "Przykro mi"- mówi naukowiec-"to nie Wenus lecz Jowisz" Na co kobieta odpowiada -"ach drogi profesorze, pan jest naprawdę niezwykły1Z tak olbrzymiej odległości potrafi pan odróżnić płeć gwiazdy!".

Albert Einstein palił nałogowo, był nawet członkiem Klubu Palaczy Fajek w Montrealu. Niestety nadużywanie tytoniu miało duży wpływ na jego zdrowie. Zgodnie z zaleceniem lekarzy powinien ograniczyć palenie. Jednak naukowiec przywiązany do swojej fajki nie zamierzał zastosować się do ograniczeń co było przyczyną konfliktów w żoną.

Zbiorek złotych myśli to również spuścizna Einsteina. Warto przytoczyć niektóre z nich:

• "Upokarzanie i psychiczne gnębienie uczniów przez niedouczonych i egoistycznych nauczycieli sieje spustoszenie w młodych umysłach, powodując w późniejszym wieku opłakane skutki, których już nie da się naprawić."
• "Strach i głupota zawsze leżała u podstaw większości ludzkich działań."
• "Istnieją dwie nieskończone rzeczy: Wszechświat i ludzka głupota. Co do Wszechświata, nie jestem całkowicie pewien."
• "Wszystko powinno się upraszczać o ile to możliwe, ale nie bardziej."
• "Najpiękniejszym, co możemy odkryć, jest tajemniczość."
• "Nauka bez religii jest sparaliżowana, religia bez nauki - ślepa."
• "Problemem naszych czasów jest nie bomba atomowa, lecz człowiecze serce."
• "Wszyscy wiedzą że coś się nie da zrobić, i wtedy pojawia się ten jeden który nie wie, że się nie da i on właśnie to coś robi."

Albert Einstein to niewątpliwie największym uczonym minionego wieku i jednym z najwybitniejszych umysłów w historii. Zasłynął przede wszystkim jako twórca szczególnej i ogólnej teorii względności, współtwórca kwantowo-korpuskularnej teorii światła i laureat nagrody Nobla za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego. Einstein wniósł też swój wkład do rozwoju filozofii nauki.

Teorie sformułowane przez Einsteina, stanowiące fundament wszystkich późniejszych odkryć naukowych, są wykorzystywane w technice. Nie każdy wie, że einsteinowskim teoriom zawdzięczamy skonstruowanie m.in. tranzystorów, komputerów czy komórek fotoelektrycznych.

Jego teorie względności to doskonały opis zależności między przestrzenią, czasem i materią, ułatwiające zrozumienie praw jakimi rządzi się natura.

Ogólna teoria względności, obrazująca zachowanie materii we Wszechświecie, stanowi podwaliny współczesnej kosmologii.