אלברט איינשטיין: ביוגרפיה, תיאוריות וציטוטים

דיוקן אלברט איינשטיין בערך 1939.

(תמונה: © MPI / Getty Images)

אלברט איינשטיין מוזכר לעתים קרובות כאחד המדענים המשפיעים ביותר על המאה העשרים. עבודתו ממשיכה לעזור לאסטרונומים ללמוד כל דבר, החל מגלי כבידה ועד מסלול מרקורי.

משוואת המדען שעזרה להסביר תורת היחסות המיוחדת - E = mc ^ 2 - מפורסמת אפילו בקרב אלו שלא מבינים את הפיזיקה הבסיסית שלה. אינשטיין ידוע גם בזכות תיאוריית היחסות הכללית שלו (הסבר על כוח הכבידה), והאפקט הפוטואלקטרי (שמסביר את התנהגות האלקטרונים בנסיבות מסוימות); עבודתו על האחרון העניקה לו פרס נובל לפיזיקה בשנת 1921.

איינשטיין ניסה לשווא לאחד את כל כוחות היקום בתאוריה יחידה, או בתיאוריה של כל דבר, עליו הוא עדיין עבד בזמן מותו.

שנים מוקדמות

איינשטיין נולד ב -14 במרץ 1879 באולם, גרמניה, עיירה המונה כיום יותר מ -120,000 תושבים. יש לוח זיכרון קטן בו ביתו עמד בעבר (הוא נהרס במהלך מלחמת העולם השנייה). המשפחה עברה למינכן זמן קצר לאחר לידתו, ובהמשך לאיטליה כשאביו התמודד עם בעיות בניהול עסק משלו. אביו של אינשטיין, הרמן, ניהל מפעל אלקטרוכימי ואמו פאולין דאגה לאלברט ולאחותו הצעירה, מריה.

איינשטיין היה כותב בזיכרונותיו ששני "פלאים" השפיעו מאוד על שנותיו הראשונות, לדברי האנס-יוזף קופר, חוקר אלברט איינשטיין. איינשטיין הצעיר נתקל בפלא הראשון שלו - מצפן - בגיל 5: הוא הוסתר כוחות בלתי נראים יכול להסיט את המחט. זה יוביל לקסם לכל החיים מכוחות בלתי נראים. הפלא השני התרחש בגיל 12 כשגילה ספר גיאומטריה, אותו סגד, וכינה אותו "ספר הגיאומטריה הקדוש".

בניגוד לאמונה הרווחת, אלברט הצעיר היה תלמיד טוב. הוא הצטיין בפיזיקה ומתמטיקה, אך היה תלמיד "מתון" יותר במקצועות אחרים, כתב קופר באתר שלו. עם זאת, איינשטיין מרד ביחסם הסמכותי של חלק ממוריו ונשר מבית הספר בגיל 16. לאחר מכן עשה מבחן כניסה לבית הספר הפוליטכני הפוליטי השוויצרי בציריך, ובעוד שהופעותיו בפיזיקה ומתמטיקה היו מצוינות, ציוניו ב אזורים אחרים היו תת חלקים והוא לא עבר את הבחינה. הפיזיקאי השואף לקח קורסים נוספים כדי לסגור את הפער בידע שלו, והתקבל לפוליטכניק שוויצרי בשנת 1896, ובשנת 1901 קיבל את התואר שלו להוראת פיסיקה ומתמטיקה.

עם זאת, איינשטיין לא הצליח למצוא עמדת הוראה, והחל לעבוד במשרד הפטנטים של ברן בשנת 1901, על פי הביוגרפיה שלו על פרס נובל. זה היה שם, בין ניתוח פניות לפטנטים, הוא פיתח את עבודתו ביחסות מיוחדת ובתחומי פיזיקה אחרים שהפכו אותו מאוחר יותר למפורסם.

איינשטיין התחתן עם מילווה מאריץ ', אהבתו מזמן ציריך, בשנת 1903. ילדיהם, הנס אלברט ואדוארד, נולדו בשנת 1904 ו -1910. (גורלו של ילד שנולד להם בשנת 1902 לפני נישואיהם, Lieserl, לא ידוע .) איינשטיין התגרש ממאריק בשנת 1919 וזמן קצר לאחר מכן התחתן עם אלזה לוונטל. לוווונט נפטר בשנת 1933.

מדגיש קריירה

הקריירה של איינשטיין שלחה אותו למספר מדינות. הוא תואר דוקטורט מאוניברסיטת ציריך בשנת 1905, ובהמשך מילא תפקידים בפרופסור בציריך (1909), בפראג (1911) ובציריך (1912). לאחר מכן עבר לברלין כדי להיות מנהל המכון הפיזי של קייזר ווילהלם ופרופסור באוניברסיטת ברלין (1914). הוא גם הפך לאזרח גרמני.

א תוקף מרכזי ליצירתו של אינשטיין הגיע בשנת 1919, כאשר סר ארתור אדינגטון, מזכיר האגודה המלכותית לאסטרונומיה, הוביל משלחת לאפריקה שמדדה את מיקום הכוכבים במהלך ליקוי חמה מוחלט. בקבוצה מצאו כי מיקום הכוכבים הוסט בגלל כיפוף האור סביב השמש. (בשנת 2008, הפקה של ה- BBC / HBO דרמה את הסיפור בסרט "איינשטיין ואדינגטון.")

איינשטיין נשאר בגרמניה עד שנת 1933, אז עלה לשלטון הדיקטטור אדולף היטלר. לאחר מכן ויתר הפיזיקאי על אזרחותו הגרמנית ועבר לארצות הברית כדי להיות פרופסור לפיזיקה תיאורטית בפרינסטון. הוא הפך לאזרח ארה"ב בשנת 1940 ופרש בשנת 1945.

אינשטיין נשאר פעיל בקהילה בפיזיקה לאורך שנותיו המאוחרות. בשנת 1939, הוא מפורסם כתב מכתב לנשיא פרנקלין ד רוזוולט מזהיר שאפשר להשתמש באורניום לפצצת אטום.

מאוחר בחייו של איינשטיין הוא ניהל סדרה של דיונים פרטיים עם הפיזיקאי נילס בוהר על אודותיו תוקף תורת הקוונטים. התיאוריות של בוהר קיימו את היום, ואינשטיין שילב בהמשך תיאוריית הקוונטים בחישובים שלו עצמו.

המוח של איינשטיין

איינשטיין נפטר ממפרצת אבי העורקים ב- 18 באפריל 1955. כלי דם פרץ ליד ליבו, על פי המוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע (AMNH). כשנשאל אם ברצונו לעבור ניתוח, איינשטיין סירב. "אני רוצה ללכת כשאני רוצה ללכת," אמר. "אין טעם להאריך את החיים באופן מלאכותי. עשיתי את חלקי; הגיע הזמן ללכת. אני אעשה זאת באלגנטיות."

גופתו של איינשטיין - לרוב, בכל מקרה - נשרפה; על פי ה- AMNH, אפרו התפשט במקום לא מוסתר. עם זאת, רופא בבית החולים פרינסטון, תומאס הארווי, ביצע נתיחה שלאחר המוות, ככל הנראה ללא אישור, והסיר את המוח ואת גלגלי העיניים של איינשטיין, כך טוען מאט בליץ, שכתב על המוח של איינשטיין בטור של 2015 עבור היום גיליתי.

הארווי חתך מאות חלקים דקיקים של רקמת המוח למקם על שקופיות מיקרוסקופ, והכניס 14 תמונות של המוח מכמה זוויות. הוא לקח איתו את רקמות המוח, השקופיות והתמונות כשעבר לוויצ'יטה, קנזס, שם היה מפקח רפואי במעבדת בדיקות ביולוגיות. [גלריית תמונות: מוחו של איינשטיין]

במהלך 30 השנים הבאות, הארווי שלח כמה שקופיות לחוקרים אחרים שביקשו אותם, אך החזיק את שאר המוח בשני צנצנות זכוכית, לפעמים בתיבת סיידר מתחת למקרר בירה. סיפור מוחו של איינשטיין נשכח ברובו עד 1985, אז פרסמו הארווי וחבריו את תוצאות המחקר שלהם בכתב העת נוירולוגיה ניסיונית..

הארווי נכשל בבחינת כשירות בשנת 1988, והרישיון הרפואי שלו בוטל, כתב בליץ. הרווי בסופו של דבר תרם את המוח לבית החולים פרינסטון, שם החל מסע המוח. הארווי נפטר בשנת 2007.חתיכות מוחו של איינשטיין נמצאים כעת במוזיאון Mütter בפילדלפיה.

מה המחקרים מצאו

מחברי המחקר של הארווי משנת 1985 דיווחו כי במוחו של איינשטיין היה מספר גבוה יותר של תאי גלייה (אלה התומכים ומבודדים את מערכת העצבים) לכל תאי עצב (תאי עצב) בהשוואה למוחות אחרים שהם בדקו. הם הגיעו למסקנה כי הדבר עשוי להצביע על כך שלנוירונים היה צורך מטבולי גבוה יותר - או במילים אחרות, תאי המוח של איינשטיין היו זקוקים והשתמשו באנרגיה רבה יותר, וזו יכולה הייתה להיות הסיבה שיש לו יכולות חשיבה מתקדמות ומיומנויות מושגיות כאלה.

עם זאת, חוקרים אחרים הצביעו על כמה בעיות במחקר זה, לדברי אריק ה. צ'ודלר, מדעני עצבים מאוניברסיטת וושינגטון. ראשית, למשל, שאר המוחות ששימשו במחקר היו כולם צעירים יותר ממוחו של איינשטיין. שנית, ל"קבוצת הניסוי "היה נושא אחד בלבד - איינשטיין. יש צורך במחקרים נוספים כדי לבדוק אם ההבדלים האנטומיים הללו נמצאים אצל אנשים אחרים. ושלישית, רק חלק קטן ממוחו של איינשטיין נחקר.

מחקר נוסף, שפורסם בשנת 1996 בכתב העת מכתבי מדעי המוח, מצא שמוחו של איינשטיין שקל 1,230 גרם בלבד, שהוא פחות מהמוח הגברי הממוצע של המבוגרים (בערך 1,400 גרם). כמו כן, קליפת המוח של המדען הייתה דקה יותר מזו של חמישה מוחות ביקורת, אך צפיפות הנוירונים הייתה גבוהה יותר.

מחקר שפורסם בשנת 2012 בכתב העת Brain חשף כי למוחו של איינשטיין היה קיפול נוסף בחומר האפור, אתר החשיבה המודע. בפרט, האונות הקדמיות, אזורים הקשורים למחשבה ותכנון מופשטים, היו מתקפלים בצורה יוצאת דופן.

מורשתו המדעית של אינשטיין

מורשתו של אינשטיין בפיזיקה משמעותית. להלן כמה מהעקרונות המדעיים העיקריים שהוא חלוץ:

תורת היחסות המיוחדת: אינשטיין הראה שהחוקים הפיזיים זהים לכל הצופים, כל עוד הם לא נמצאים בתאוצה. אולם, ה מהירות האור בוואקום תמיד זהה, לא משנה באיזו מהירות הנוסע צופה. עבודה זו הובילה להבנתו שמרחב וזמן קשורים למה שאנחנו מכנים כיום מרחב-זמן. כך שאירוע שרואה צופה אחד עשוי להיראות גם בזמן אחר על ידי צופה אחר.

תורת היחסות הכללית: זו הייתה רפורמולציה של חוק הכובד. בשנות ה- 1600, ניוטון ניסח שלושה חוקי תנועה, ביניהם המתארים כיצד כוח הכבידה פועל בין שני גופים. הכוח ביניהם תלוי עד כמה עצם כל עצם גדול, וכמה רחוקים זה מזה. איינשטיין קבע שכאשר חושב על חלל-זמן, עצם מסיבי גורם לעיוות במרחב-זמן (כמו לשים כדור כבד על טרמפולינה). כוח המשיכה מופעל כאשר חפצים אחרים נופלים ל"באר "שנוצרה על ידי העיוות בזמן-חלל, כמו שיש שמתגלגל לעבר הכדור הגדול. תורת היחסות הכללית עברה ניסוי מרכזי שנערך לאחרונה בשנת 2019 בניסוי עם חור שחור סופר-מסיבי במרכז שביל החלב.

אפקט פוטואלקטרי: עבודתו של איינשטיין בשנת 1905 הציעה שיש לחשוב על האור כזרם של חלקיקים (פוטונים) במקום רק גל אחד, כפי שנהוג היה לחשוב באותה תקופה. עבודתו סייעה בפענוח תוצאות סקרניות שמדענים לא הצליחו בעבר להסביר.

תיאוריית שדה אחידהאיינשטיין בילה חלק ניכר משנותיו המאוחרות בניסיון למזג את שדות האלקטרומגנטיות וכוח הכבידה. הוא לא הצליח, אך יכול היה להקדים את זמנו. פיזיקאים אחרים עדיין עובדים על בעיה זו.

מורשתו של אינשטיין לאסטרונומיה

יש הרבה יישומים ליצירתו של אינשטיין, אך הנה כמה מהבולטים באסטרונומיה:

גלי כבידה: בשנת 2016, מצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר לייזר (LIGO) זיהה אדוות חלל-זמן - הידוע בכינויו גלי כבידה - שהתרחש לאחר שחורים שחורים התנגשו בכ- 1.4 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. LIGO ביצעה גם גילוי ראשוני של גלי הכבידה בשנת 2015, מאה שנים לאחר שאינשטיין ניבא כי אדוות אלה קיימות. הגלים הם היבט של תיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין.

מסלולו של מרקורי: מרקורי הוא כוכב לכת קטן המסתובב קרוב לחפץ מסיבי מאוד ביחס לגודלו - השמש. לא ניתן היה להבין את מסלולו עד אשר תורת היחסות הכללית הראתה כי עקמומיות החלל-זמן משפיעה על תנועותיו של מרקורי ומשנה את מסלולו. יש סיכוי קטן שבמשך מיליארדי שנים ניתן היה להפיל את מרקורי ממערכת השמש שלנו בגלל שינויים אלה (עם סיכוי קטן עוד יותר שהוא יכול להתנגש עם כדור הארץ).

עדשת כבידה: זוהי תופעה שלפיה עצם מסיבי (כמו אשכול גלקסיה או חור שחור) מכופף סביבו אור. אסטרונומים המתבוננים באזור זה דרך טלסקופ יכולים לראות אז חפצים היישר מאחורי האובייקט המסיבי, בגלל האור שנכופף. דוגמה מפורסמת לכך היא צלב איינשטיין, קוואזר באזור קבוצת הכוכבים פגסוס: גלקסיה שנמצאת בערך 400 מיליון שנות אור משם מכופפת את אור הקוואזאר כך שהיא מופיעה ארבע פעמים סביב הגלקסיה.

חורים שחורים: באפריל 2019, הטלסקופ Event Horizon הראה את הראשון אי פעם תמונות של חור שחור. התצלומים אישרו שוב כמה היבטים של תורת היחסות הכללית, כולל לא רק שקיימים חורים שחורים, אלא גם שיש להם אופק אירועים מעגלי - נקודה בה שום דבר לא יכול לברוח, אפילו לא אור.

משאבים נוספים:

• מצא תשובות ל שאלות נפוצות על אלברט איינשטיין באתר פרס נובל.
• דפדף באמצעות גרסאות דיגיטליות של כתבי היד שפורסמו ולא פורסמו של אינשטיין בארכיון אינשטיין באינטרנט.
• ללמוד על אנדרטת אינשטיין בבניין האקדמיה הלאומית למדעים בוושינגטון, D.C.