Albert Enstein(Tema3)

Născut	14 martie 1879 Ulm, Württemberg, Germania
Decedat	18 aprilie 1955 Princeton, New Jersey
Rezidență	Elveția  Germania  Italia  SUA
Naționalitate	German (1879-96, 1914-33)  Elvețian (1901-55)  American (1940-55)
Domeniu	Fizician
Instituție	Institutul Elvețian de Patentare, Universitatea Zürich, Universitatea Carol din Praga, Institutul Kaiser Wilhelm, Universitatea Leiden, Institutul pentru Studii Avansate din Princeton
Alma Mater	ETH Zürich
Cunoscut pentru	Relativitate generală, Relativitate specială Echivalența masă-energie, Statistica Bose - Einstein, Mișcare browniană, Efectul fotoelectric
Premii	Premiul Nobel pentru Fizică(1921) Medalia Copley (1925), Medalia Max Planck (1929

Albert Einstein

Albert Einstein (n. 14 martie 1879, Ulm - d. 18 aprilie 1955, Princeton) a fost un fizician evreu german, apatrid din 1896,elvețian din 1899, emigrat în 1933 în SUA, naturalizat american în 1940, profesor universitar la Berlin și Princeton. Autorulteoriei relativității. În 1921 i s-a decernat Premiul Nobel pentru Fizică^[1].

Cele mai multe dintre contribuțiile sale în fizică sunt legate de teoria relativității restrânse (1905), care unesc mecanica cuelectromagnetismul, și de teoria relativității generalizate (1915) care extinde principiul relativității mișcării neuniforme, elaborând o nouă teorie a gravitației.

Alte contribuții ale sale includ cosmologia relativistă, teoria capilarității, probleme clasice ale mecanicii statistice cu aplicații înmecanica cuantică, explicarea mișcării browniene a moleculelor, probabilitatea tranziției atomice, teoria cuantelor pentru gazulmonoatomic, proprietățile termice al luminii (al căror studiu a condus la elaborarea teoriei fotonice), teoria radiației (ce includeemisia stimulată), teoria câmpurilor unitară și geometrizarea fizicii.

Una din formulele sale celebre este E=mc², care cuantifică energia disponibilă a materiei. Pe această formulă se bazeazăatomistica, secția din fizică care studiază energia nucleară.

Einstein nu s-a manifestat doar în domeniul științei. A fost un activ militant al păcii și susținător al cauzei poporului evreu căreia îi aparținea.

Einstein a publicat peste 300 de lucrări științifice și peste 150 în alte domenii

Teoria Relativității Restrânse

Cea de-a patra lucrare importantă publicată de Einstein în 1905, "Asupra electrodinamicii corpurilor în mișcare", conținea ceea ce avea să fie cunoscută mai târziu ca Teoria relativității restrânse, una dintre cele mai celebre contribuții ale sale, în care demonstrează că teoretic nu este posibil să se decidă dacă două evenimente care se petrec în locuri diferite, au loc în același moment sau nu. Ideile de bază au fost formulate de Einstein încă de când avea 16 ani (deci cu 10 ani în urmă).

Încă de la Newton, filozofii naturali (denumirea sub care erau cunoscuți fizicienii și chimiștii) încercaseră să înțeleagă natura materiei și a radiației, precum și felul în care interacționau într-o imagine unificata a lumii. Ideea că legile mecanicii sunt fundamentale era cunoscută drept concepția mecanicistă asupra lumii, în timp ce ideea că legile electricității sunt fundamentale era cunoscută drept concepția electromagnetică asupra lumii. Totuși, nici una dintre idei nu era capabilă să ofere o explicație coerentă asupra felului cum radiația (de exemplu lumina) și materia interactionează atunci când sunt văzute din sisteme de referință inerțiale diferite, adică interacțiile sunt urmărite simultan de un observator în repaus și un observator care se mișcă cu o viteză constantă.

În primavara anului 1905, după ce a reflectat la aceste probleme timp de 10 ani, Einstein și-a dat seama ca esența problemei constă nu într-o teorie a materiei, ci într-o teorie a măsurării. Esența acestei teorii speciale a relativității era constatarea că toate măsurătorile timpului și spațiului depind de judecăți asupra simultaneității a două evenimente diferite. Aceasta l-a condus la dezvoltarea unei teorii bazate pe două postulate:

• Principiul relativității, care afirmă că legile fizicii sunt aceleași în toate sistemele de referință inerțiale
• Principiul invariabilității vitezei luminii, care arată că viteza luminii în vid este o constantă universală.

Numai viteza luminii este constantă în orice sistem de referință, lucru preconizat și de teoria lui Maxwell. Tot aici apare pentru prima data celebra sa formulă:

. ("Echivalența masă-energie")

Această ecuație exprimă cantitate imensă de energie ascunsă într-un corp și care poate fi eliberată atât în procesul de fisiune cât și în cel de fuziune nucleară, procese care stau la baza funcționării bombei atomice.

Iată câteva din consecințele relativității restrânse:^[15]

• "Contracția Lorentz" sau "contracția lungimilor" însoțită de "dilatarea timpului": Micșorarea aparentă a dimensiunilor obiectelor care se deplasează față de observator cu viteze relativiste.
• "Efectul Doppler": În astronomie, constă în micșorarea frecvenței ("deplasarea spre roșu") radiației emise de corpurile cerești îndepărtate ca urmare a expansiunii Universului.
• "Aberația luminii": Imaginea unui obiect în mișcare (cu viteză apropiată de cea a luminii) apare comprimată asemeni unui con cu vârful indicând sensul deplasării
• Masa nu mai este constantă și nici timpul nu se mai scurge cu aceeași viteză, mai ales la viteze foarte mari.

Teoria relativității restrânse aduce o explicație clară celebrului experiment Michelson-Morley (1887) putând fi considerat chiar o generalizare a rezultatelor acestuia.

Einstein a fost primul care a unit mecanica clasică cu electrodinamica lui Maxwell. Elaborând teoria relativității restrânse, Einstein a spart tiparele unor concepții geniale, clădite cu peste două secole în urmă, de către Isaac Newton în a sa Philosophiae naturalis principia mathematica (1686), dovedind o intuiție și un curaj exemplar. Prin aceasta a fost capabil să ofere o descriere consistentă și corectă a evenimentelor fizice din diverse sisteme de referință inerțiale fără a face presupuneri speciale cu privire la natura materiei sau a radiației, sau a felului cum ele interacționează.

[modificare]Teoria relativității generalizate

Teoria relativității restrânse explică fenomenele ondulatorii, eliminând acțiunea instantanee de la distanță. Electrodinamica lui Faraday și Maxwell este compatibilă cu viteza finită de propagare a luminii. Prin generalizarea legilor mecanicii newtoniene și a unor legi ale fizicii, electrodinamica devine relativistă. Dar pentru a pune gravitația in concordanță cu relativitatea a fost nevoie de modificări mult mai profunde ceea ce l-a condus pe Einstein la Teoria relativității generalizate. În această teorie, orice viteză de propagare, inclusiv a gravitației, este finită. Teoria Relativității Generalizate, asociază timpului spațiul legând coordonatele evenimentelor de timp și sudându-le în mod unitar, iar gravitația devine o proprietate a acestui reper spațiu-timp, devenind de fapt o deformare a spațiului și a timpului.

Einstein nu desființează concepția newtoniană, ci o inlocuiește cu una mai extinsă, valabilă pentru viteze apropiate de cea a luminii.

Teoria Relativității Generalizate a revoluționat gândirea științifică prin negarea existenței unui timp absolut, stârnind un ecou uriaș în toată lumea, fiind discutată în contradictoriu în cele mai prestigioase centre știintifice ca și în cercuri mondene sau în săli de conferințe pentru marele public. A fost combătută cu vehemență de unii, dându-se dovadă de cunoaștere superficială. Epoca ce a urmat a fost marcată de interesul pentru această teorie, considerată ca răsturnatoare a tuturor legilor mișcărilor și fenomenelor fizice admise ca fundamentale

Astronomie

Teoria relativității generalizate a fost confirmată prin diverse observații astronomice. Cea mai importantă dintre ele a fost studierea eclipsei totale deSoare din 29 mai 1919, la care a participat o echipă condusă de astronomul Sir Arthur Stanley Eddington (care avea să devină unul din susținătorii acestei teorii) și care confirmă devierea unghiulară a razelor de lumină în câmpul gravitațional al Soarelui. Aceasta a confirmat, cu o precizie de 10 % efectul Einstein și, o dată cu aceasta, a dovedit experimental justețea teoriei lui Einstein.

O altă confirmare o constiutie deplasarea spre roșu (către frecvențe mai joase) a liniilor spectrale emise de atomi într-un câmp gravitațional intens: "efectul Einstein", similar efectului Doppler.

Universul configurat de teoriile lui Einstein nu mai este unul cu o metrică euclidiană. Semnificația devierii razelor de lumină în câmpuri gravitaționale intense constă în acel nou model al Universului înzestrat cu un spațiu cvadridimensional.

Contribuțiile lui Einstein determină transformarea rapidă cosmologiei (mai ales în perioada 1920 - 1970) într-o ramură a fizicii.^[16]

Astronomii Alexander Friedmann și Georges Lemaître au demonstrat, prin anii 1920, că ecuațiile lui Einstein conduc la ideea unui Univers aflat în plină expansiune. Încercând să obțină modelul unui Univers staționar, Einstein introdusese, în cadrul celebrelor sale ecuații de câmp, o constantă cosmologică. Ulterior, observațiile luiEdwin Hubble au dovedit contrariul. Einstein recunoaște că a săvârșit o mare eroare și acceptă modelul cosmologic al Universului în expansiune, pe care tot el îl preconizase.^[17]

Ulterior, pe la jumătatea secolului al XX-lea, se va admite teoria Big Bang ca explicație a formării Universului.

Ecuațiile lui Einstein

Forma matematică prin care teoria relativității generalizate descrie forța de gravitație o constituie un sistem de zece ecuații numite ecuațiile de câmp Einstein.^[20]

Acestea au fost descoperite concomitent de Einstein și de matematicianul german David Hilbert (1862 - 1943) în anul 1915. Între cei doi savanți a avut loc un schimb de idei, care a condus la forma finală a ecuațiilor de câmp ale Relativității Generalizate.