Tempestades einstein o mundo científico

Quando Einstein começou sua pesquisa como um cientista amador, havia dois problemas principais:

• Luz era conhecido por ser uma onda, mas teve que ser considerado como constituído por protuberâncias - não ondas - para explicar a catástrofe ultravioleta (a observação de que os objectos quentes emitem Menos e luz ultravioleta Mais luz de outras cores).

• Em mecânica, os resultados das experiências são idênticos em movimento ou em repouso (todo o movimento é relativo, e que não há movimento absoluto). Não é assim no eletromagnetismo, porque você pode estar em repouso no éter (há movimento absoluto).

Os cientistas estavam lutando para fazer teorias existentes funcionam, mas cada vez mais eles estão se tornando conscientes de suas deficiências. O palco estava montado para Einstein para fazer história, e em 1905, ele fez exatamente isso.

O que Einstein alcançar durante seu ano de milagres? Ele escreveu e publicou cinco artigos científicos que mudariam para sempre a física:

1. março 17: “Em um ponto de vista heurístico relativo à produção e transformação da luz”. Este trabalho estabeleceu as bases para a teoria quântica com a introdução do conceito de quanta de energia, ou fótons.

2. Abril 30: “Uma nova determinação das dimensões moleculares” Este foi tese de doutorado de Einstein, que a Universidade de Zurique aceitou em julho. Embora não seja revolucionário, este artigo ajudou a estabelecer a existência de moléculas.

3. Maio 11: “No movimento de pequenas partículas suspensas em um líquido estacionário” Este trabalho não só explica o movimento em ziguezague de uma partícula em um líquido (chamado movimento browniano), que tinha intrigado os cientistas há muito tempo, mas também mostrou a realidade das moléculas.

4. 30 de junho: “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento” Este foi o primeiro trabalho de Einstein sobre a teoria da relatividade.

5. Setembro 27: “Será que a inércia de um objeto depende de seu conteúdo de energia?” Este segundo artigo sobre a teoria da relatividade continha mais famosa equação de Einstein: E = mc².

Mesmo antes do primeiro artigo foi publicado, Einstein suspeitava que o que ele estava prestes a fazer era de grande importância. Em maio de 1905, ele escreveu a um de seus amigos mais próximos:

Eu prometo a você quatro papéis. . . a primeira das quais eu poderia enviar-lhe em breve, uma vez que estará recebendo os reprints livres. O documento trata de radiação ea energia propriedades da luz e é muito revolucionário, como você vai ver. . .

O primeiro artigo de 1905 certamente foi revolucionário. Ele lançou as bases para a teoria quântica. Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física vários anos mais tarde para este trabalho.

Como se isso não bastasse, o quarto papel e quinto papéis que Einstein publicou naquele ano também foram revolucionárias. Os outros dois papéis também foram muito importantes porque eles ajudaram a estabelecer a existência de átomos e moléculas, que ainda não foram universalmente aceito. Mas, ao contrário dos outros três, eles não transformar o mundo científico de cabeça para baixo.

Definindo a natureza da luz

Einstein resolveu o primeiro grande problema em física com thefirst papel de seu ano milagre, o artigo sobre o quantum de luz.

o físico alemão Max Planck tinha usado um truque matemático para explicar a radiação na parte ultravioleta do spectrum- ele empacotado luz em quanta de energia. No primeiro artigo de 1905, Einstein fez quanta de Planck uma propriedade de luz e de toda a radiação eletromagnética (ondas de rádio, raios-x, ultravioleta e luz infravermelha, e assim por diante). Não é que a luz é irregular em alguns casos. A luz é sempre grumoso, como uma partícula. Ele vem em pacotes. A luz emitida por objetos quentes não é de alguma forma dividido em estes pacotes. A luz é composta por estes pacotes, estes fotões como são chamados, que não pode ser dividida.

Ao fazer lumpiness uma propriedade da luz, Einstein abriu o caminho para o desenvolvimento da teoria quântica que ocorreria na década de 1920. A teoria quântica viria a explicar que a luz é ao mesmo tempo uma onda e uma partícula. Luz se comporta como uma onda, sob certas condições, e sob outras condições, que se comporta como uma partícula. A teoria quântica integra ambos os comportamentos perfeitamente.

Mesmo que primeiro trabalho de Einstein foi lida com um grande interesse, a maioria dos físicos não acreditar na sua idéia de fótons de luz, incluindo Planck-se inicialmente. Para os próximos 15 anos, Einstein era quase o único que acreditava na ideia quantum de luz. Mas a teoria quântica, desenvolvido por outros físicos na década de 1920 com base no trabalho de Einstein, se tornaria a teoria da física de maior sucesso.

primeiro artigo de 1905 de Einstein explicou também um fenômeno chamado de efeito fotoelétrico de uma forma inteligente, mas simples. Em 1921, depois de Einstein já havia se tornado mundialmente famoso, o comitê do Nobel concedeu-lhe o Prêmio Nobel de Física por esta descoberta.

Eliminando o éter

Uma contradição fundamental entre a mecânica e eletromagnetismo foi a existência de movimento absoluto. De acordo com Newton, todo movimento é relativo - movimento absoluto não pode existir. Mas de acordo com Maxwell, ele pode.

Einstein ficou do lado de mecânica. Em seu quarto artigo de 1905, comumente referido como o papel relatividade (Mesmo que a palavra relatividade não aparece no título), Einstein reformulou o eletromagnetismo para que ele também permaneceria inalterada se a pessoa que observa estava em repouso ou em movimento a uma velocidade constante. Em outras palavras, ele modificou o eletromagnetismo para que sua descrição dependeria apenas de movimento relativo, sem qualquer necessidade de éter. A luz não precisa de uma substância para percorrer. Ele pode se mover no espaço vazio entre as estrelas.

Com a publicação deste artigo, o éter foi ido de física. De acordo com Einstein, o movimento absoluto não existe. Quando você está em um avião, você não tem nenhuma maneira de dizer, sem olhar para fora da janela, se você está em movimento ou em repouso. Todas as leis da física, os de mecânica e aqueles do eletromagnetismo, são os mesmos em todo o universo, não importa como você se move (desde que você não acelerar).

Einstein estendeu a idéia de movimento em relação ao acender-se. Qualquer pessoa, em qualquer lugar do universo, seja em repouso ou em movimento com uma velocidade constante, sempre mede a mesma velocidade da luz.

Todos thephysics conhecido no timefollowed os princípios simples que Einstein apresentadas em seu artigo relatividade. E todas as descobertas da física, desde então, têm seguido esses princípios. O trabalho de Einstein não apenas corrigir os problemas com electromagnetism- ele realmente criou uma nova maneira de olhar o mundo.

Apresentando E = mc²

trabalho final de Einstein de 1905, que também foi o último de seus papéis revolucionários, continha a famosa E = mc² equação. Este trabalho foi mais de um follow-up para o primeiro papel relatividade do que uma introdução a uma nova equação.

Neste belo papel de três páginas, Einstein utilizou as equações eletromagnéticas de seu primeiro papel relatividade para explicar que a energia tem massa. Dois anos mais tarde, ele percebeu que o oposto também deve ser verdade, que a massa de qualquer tipo deve ter energia. De acordo com Einstein, massa e energia são equivalentes. a massa de um objeto é uma forma de energia, ea energia é uma forma de massa.

Aqui estão alguns exemplos de como este pequeno equação mudou as nossas vidas nas grandes formas:

• Os cientistas passaram mais de 40 anos para encontrar uma forma de demonstrar a realidade da E = mc². Os eventos mundiais feita esta demonstração muito dramático com o desenvolvimento da bomba nuclear, que foi julgado em primeiro lugar no deserto em Alamogordo, Novo México, em julho de 1945. Um mês depois, a bomba foi lançada para o real em Hiroshima e Nagasaki, Japão. A energia liberada pela bomba vem de fissão nuclear, a divisão do núcleo de urânio-235.

• E = mc² dá a receita para a conversão de parte do núcleo de urânio em energia. O mesmo aplica-se receita a um reactor nuclear, excepto que a produção de energia é controlada com procedimentos muito precisos.

• Juntamente com o desenvolvimento posterior da física quântica, E = mc² ajudou a explicar um outro problema de longa data: a compreensão de como o sol queima o combustível e gera a energia que torna possível a vida na Terra.