Albert Einstein (Ulm, 1879. március 14. – Princeton, 1955. április 18.) zsidó származású német Nobel-díjas elméleti fizikus; egyes tudományos és laikus körökben a legnagyobb 20. századi tudósnak tartják. Ő dolgozta ki a relativitáselméletet és nagymértékben hozzájárult a kvantummechanika, a statisztikus mechanika és a kozmológia fejlődéséhez. 1921-ben fizikai Nobel-díjjal jutalmazták „az elméleti fizika területén szerzett eredményeiért, különös tekintettel a fényelektromos jelenség törvényszerűségeinek felismeréséért”. Zsenialitására jellemző, hogy előre tudott jelezni olyan dolgokat, amelyeket 100 évvel később a gyakorlatban is bizonyítottak. 2016. február 11-én amerikai kutatók bejelentették, hogy gravitációs hullámokkal kapcsolatos elmélete igazolódott, ezzel a felfedezéssel egy új tudományág született, a gravitációshullám-csillagászat.
Szellemi fejlődésére gyermekkorában és korai kamaszkorában két nagybátyja volt hatással, akik tudományos könyveket ajánlottak neki, valamint egy Max Talmey nevű orvostanhallgató. Talmey-t rossz anyagi helyzete miatt a zsidó hitközség úgy támogatta, hogy közel hat éven át (1889 és 1894 között) minden csütörtökön Einsteinéknél ebédelhetett. A 10 éves Einsteinnek ő mutatta meg Eukleidész Elemek, és Immanuel Kant A tiszta ész kritikája című művét. Einstein matematikát 12 éves kora körül kezdett tanulni. Egy időnként felbukkanó történet szerint megbukott matematikából, de ez nem igaz. Matematikát Németországban kezdett tanulni, ahol a legjobb osztályzat az 1-es, Einstein pedig mindig 1-es vagy 2-es osztályzatot kapott. Középiskolai tanulmányait viszont Svájcban fejezte be, ahol a 6-os a legjobb osztályzat. Érettségi bizonyítványa szerint a svájci Aargau kantonban tette le az érettségi vizsgát, matematikából pedig 6-os osztályzatot ért el.
Általános relativitás elmélete – tér, idő és gravitáció:
1915 novemberében előadássorozatot tartott a Porosz Tudományos Akadémián (Preußische Akademie der Wissenschaften), amiben leírta az általános relativitáselméletet. Az utolsó előadás tetőpontja az volt, hogy bevezette a newtoni gravitációelméletet felváltó egyenletét. Az elmélet szempontjából minden megfigyelő egyenértékű, nem csak azok, akik állandó sebességgel mozognak. Az általános relativitáselméletben a gravitáció nem erő (ahogy a newtoni elméletben), hanem a téridő görbületének következménye. Ez az elmélet szolgált a kozmológia megalapozására és a világegyetem sok tulajdonságának megértésére, melyet jóval Einstein halála után fedeztek fel. Az elmélet nem kísérletezés és megfigyelés során született, hanem matematikai következtetéssel és elméleti következtetésekkel.
Az 1920-as években Einstein volt a vezető alakja a Berlini Egyetemen hetente rendezett fizika kollokviumnak. 1921. március 30-án New Yorkba ment, hogy előadást tartson az új relativitáselméletéről. Ugyanebben az évben Nobel-díjjal jutalmazták a fényelektromos jelenséggel kapcsolatos munkájáért.
Brown-mozgás:
Felhasználva az akkor vitatott kinetikus folyadékelméletet megállapította, hogy ez a jelenség – amelyet a megfigyelése után évtizedekkel is kielégítő magyarázatra vár –, kísérleti bizonyítékot szolgáltat az atomok létezésére. Ez hitelt adott a statisztikus mechanikának is, melynek jogossága akkoriban vitatott volt.
Fényelektromos jelenség:
A második tanulmányában („Egy, a fény keletkezésével és átalakulásával kapcsolatos heurisztikus nézőpontról”), vetette fel „fénykvantum” ötletét (amit most fotonnak hívnak), és mutatta meg, hogyan lehet használni ezt az elméletet a fényelektromos jelenség (vagy fotoeffektus) magyarázatára. A fénykvantum ötletét Max Planck német fizikus munkája adta, amelyben levezette a feketetest-sugárzás törvényét azzal a feltételezéssel, hogy a fényenergia csak diszkrét mennyiségekben, ún. „kvantumokban” tud elnyelődni és kibocsátódni. Einstein megmutatta, ha feltételezi, hogy a fény valóban csak diszkrét csomagokban terjed, akkor meg tudja magyarázni a fényelektromos jelenség furcsa tulajdonságait.
A fénykvantum ötlete ellentmond James Clerk Maxwell skót fizikus és matematikus által kidolgozott hullámelmélet egyenleteinek, mely szerint a fény elektromágneses sugárzás, és annak a feltevésnek, hogy a fizikai rendszerek energiája végtelen kicsi részekre osztható. Bár a kísérletek kimutatták, még ezután sem fogadták el általánosan, hogy Einstein egyenletei a fényelektromos jelenségre pontosak. 1921-ben, amikor megkapta a Nobel-díjat, az indoklásban a fényelektromos jelenséggel kapcsolatos munkáját név szerint is megemlítették. A legtöbb fizikus a későbbiekben elfogadta, hogy az egyenlet (hf = Ekilépési + Emozgási) helyes, és a fénykvantumok léteznek.
Speciális relativitáselmélet:
Einstein harmadik dolgozata „A mozgó testek elektrodinamikájáról” (eredeti nyelven, németül: “Zur Elektrodynamik bewegter Körper”) címet viselte. Ez a munka vezeti be a speciális relativitáselméletet: az idő, a távolság, tömeg és energia olyan elméletét, mely összhangban van az elektromágnesességgel, de még nincs benne a gravitáció. A speciális relativitás szolgált a Michelson-Morley kísérlet óta fennálló rejtély megoldására. A kísérlet kimutatta, hogy a fénysebesség állandó, és nem függ a megfigyelő mozgásától. Ez a newtoni klasszikus mechanika szerint lehetetlen volt.
Einstein magyarázata két axiómára épült: Galilei régi ötletére, hogy a természet törvényeinek minden egymáshoz képest egyenletesen mozgó megfigyelő számára azonosnak kell lenniük, és arra a szabályra, hogy a vákuumbeli fénysebesség minden, egymáshoz képest inerciarendszerben lévő megfigyelő számára azonos. Az elméletnek számos szokatlan következménye van, mert az idő és tér abszolút voltát elveti. Az elméletet később nevezték el speciális relativitáselméletnek, hogy megkülönböztessék az általános relativitáselmélettől, mely minden megfigyelőt egyenértékűnek tekint, nem csak az egyenletesen mozgókat.
Az elmélet bővelkedik paradoxonokban, és közlésekor úgy tűnt, nem sok értelme van. Ezt felhasználták arra, hogy Einsteint kigúnyolják, de sikerült kidolgoznia a felmerülő ellentmondásokat, és megoldania a problémákat.
Tömeg-energia egyenértékűség:
A negyedik dolgozat „Függ-e a test tehetetlensége az energiájától?”, mely 1905 végén került publikálásra, a relativitás axiómájának újabb következményét mutatta meg, a híres egyenletet, mely szerint a test energiája (E) megegyezik a tömegének (m) és a fénysebesség (c) négyzetének szorzatával: E = mc²
Einstein ennek az egyenlőségnek komoly jelentőséget tulajdonított, mert megmutatta, hogy a tömeggel rendelkező részecskéknek nyugalomban is van energiájuk, ún. „nyugalmi energia”, ez különbözik a mozgási és a helyzeti energiától. Ennek ellenére a legtöbb tudós ezt csak különlegességnek tekintette az 1930-as évekig.
A tömeg-energia ekvivalenciával magyarázható, hogyan képesek a nukleáris fegyverek hatalmas energiát termelni. Ha megmérjük az atommag tömegét, azt tapasztaljuk, hogy az kisebb, mint az őt alkotó részecskék tömegeinek összege. Ebből a hiányzó tömegből kiszámolható, mekkora energia van az „atommagba zárva”. Ez lehetővé teszi, hogy kiszámítsuk, mely atommag-átalakulások járnak energiafelszabadulással, és mekkorával. Egyszerű számítással meghatározható a maghasadáskor felszabaduló energia, ha tudjuk az urán atommagjának és a keletkező atommagoknak a tömegét.
Forrás: wikipedia
