Einstein no pensó que su fórmula sería útil para describir la interacción de partículas, pero con el tiempo vemos que la fórmula de Einstein incluso describe los electrones y sus antipartículas, es decir, el positrón se aniquila en dos fotones, o el La colisión de dos fotones crea un par de positrones y electrones negativos. La producción de energía mediante reactores nucleares es también una aplicación directa de las fórmulas de Einstein.
En 1905, Einstein publicó cinco artículos, lo que desencadenó una revolución en la física que duraría un siglo. Hasta ahora, las ideas científicas de Einstein todavía nos guían para cambiar el mundo. Sus cinco artículos son:
Una visión esclarecedora de la generación y conversión de la luz analiza los efectos fotoeléctricos y cuánticos de los fotones.
Basado en el nuevo método de determinación del tamaño molecular, se derivó una fórmula matemática para calcular la velocidad de difusión.
El movimiento de pequeñas partículas suspendidas en un líquido en reposo requerido por la teoría del movimiento molecular térmico proporciona evidencia de que los átomos existen.
"Sobre la electrodinámica de objetos en movimiento" propone una nueva teoría de la relación espacio-tiempo, llamada "Relatividad Especial"
Si la inercia de un objeto determina su energía interna se basa en La teoría especial de la relatividad establece que la masa y la energía son intercambiables. Posteriormente se derivó la ecuación científica más famosa: E=mc2.
Albert Einstein (1879-1955) dijo en una conversación en 1919 con su hijo Edvard: "Cuando un escarabajo se arrastra sobre una rama doblada, no se da cuenta de que la rama estaba curvada. Tuve la suerte de notar algo que el escarabajo no notó." Este fue el viaje científico de Einstein.
Un niño con retraso mental publicó un artículo que cambió el mundo a la edad de 26 años.
Einstein nació en Ulm, una pequeña ciudad del sur de Alemania. El lema de la ciudad es "Todos los ulmitas son matemáticos". Los ciudadanos conceden gran importancia a la educación. Ni sus padres ni sus profesores consideraban a Einstein un genio. No empezó a hablar hasta los 3 años. Tuvo que pensar durante mucho tiempo al responder preguntas en la escuela. El director incluso le dijo al padre de Einstein: Tu hijo no tiene futuro. Después de la mediana edad, Einstein escribió en una carta a un amigo: "¿Por qué fui yo y no otros quienes descubrieron la teoría de la relatividad? Creo que puede deberse a que yo era un niño con retraso mental cuando era niño. La comprensión de la mayoría de la gente sobre El tiempo y el espacio se completaron en su infancia, pero me desarrollé tarde y comencé a pensar en el tiempo y el espacio cuando era adulto. Por supuesto, los adultos tienen que pensar más profunda y maduramente sobre el tiempo, el espacio y otras cuestiones puramente científicas. Cuando tenía 12 años, bajo la guía de su tío, un ingeniero eléctrico, y otros, leyó las obras geométricas del gran matemático antiguo Ochirid. A los 16 años escribió su primer artículo científico, "Estudio del estado del éter en campos magnéticos". Einstein se graduó en la Escuela Superior de Ingeniería de Zurich, Suiza, en 1900 y recibió un certificado de calificación de profesor de matemáticas, pero no enseñó. Algunas de sus declaraciones científicas fueron consideradas "ilógicas". Después de trabajar como empleado en la Oficina Suiza de Patentes, persistió en su investigación y sus documentos fueron devueltos una y otra vez. No fue hasta 1905 que la versión alemana de la "Crónica de la Física" (también conocida como "Anales de la Física") finalmente publicó el primer artículo de Einstein, una visión inspiradora sobre la generación y transformación de la luz. Este año, Einstein cumplió 26 años. Publicó repetidamente 5 "artículos que cambiaron el mundo" en esta revista autorizada.
Luz. efecto fotoeléctrico. Láseres ilimitados.
El primer artículo de Einstein publicado en junio de 1905, una visión inspiradora sobre la generación y transformación de la luz, explicaba la naturaleza de la luz, lo que le valió el Premio Nobel de Física en 1921. En este artículo, Einstein aplicó conceptos cuánticos para explicar el efecto fotoeléctrico: cuando un metal con electricidad estática es iluminado por una luz, libera electrones.
Creía que los rayos de luz estaban compuestos de partículas (más tarde llamadas fotones), lo que contradecía el concepto dominante de que la luz sólo tiene propiedades ondulatorias. Este artículo allanó el camino para la aceptación generalizada de la dualidad de la luz onda-partícula, que constituye la piedra angular de la mecánica cuántica. Posteriormente, el efecto fotoeléctrico se convirtió en la base de muchas tecnologías.
Las investigaciones de Einstein sobre la luz siempre han influido en el desarrollo de la óptica moderna, tomando como ejemplo la tecnología láser. En 1917, Einstein continuó explorando los problemas de la luz y la materia en su artículo "Sobre el cuanto de radiación". Se dio cuenta de que si los átomos absorben luz, pueden excitarse, es decir, saltar a un nivel de energía más alto, y naturalmente emitirán luz de regreso a un nivel de energía más bajo. Además de la absorción y la emisión espontánea, Einstein concluyó que debe haber un tercer efecto, a saber, que un fotón puede inducir a un átomo excitado a emitir otro fotón. Estos dos fotones pueden excitar a otros dos átomos para que emitan fotones, lo que da como resultado cuatro fotones, cuatro. los fotones pueden producir ocho, y así sucesivamente.
Esta técnica de producir haces coherentes crea una "inversión numérica" en la que hay más átomos excitados que no excitados, encontrando así una manera de concentrar la emisión de fotones en un haz intenso. Esta idea no se hizo realidad hasta 1954. Inspirándose en las avanzadas teorías de Einstein, H. Townes y sus colegas de la Universidad de Columbia inventaron el máser de microondas, el predecesor del láser.
Átomos. partículas suspendidas. Mecánica estadística moderna.
El artículo de Einstein "Movimiento de pequeñas partículas suspendidas en líquidos estacionarios requerido por la teoría del movimiento molecular del calor" publicado en julio de 1905 se considera el segundo artículo que "tuvo un impacto revolucionario en el mundo". . En el artículo, Einstein proporcionó evidencia de "la existencia de átomos de cierto tamaño".
Desde el siglo XIX hasta principios del XX, la existencia de los átomos fue controvertida. En este artículo, Einstein estableció las leyes matemáticas que gobiernan el movimiento browniano y promovió la idea del movimiento browniano y la existencia de los átomos. Predijo el número y la masa de moléculas en un volumen dado de líquido y la rapidez con la que se moverían esas moléculas. Este movimiento irregular se llama "movimiento browniano", en honor a la observación que hizo Robert Brown del movimiento irregular en zigzag del polen en el agua a principios del siglo XIX. Einstein creía que el movimiento de las moléculas de agua era lo suficientemente violento como para empujar las partículas en suspensión, de modo que la sacudida de las partículas podía observarse bajo un microscopio. Este artículo es una contribución importante a la mecánica estadística moderna, al derivar métodos que pueden usarse para modelar el comportamiento de los contaminantes del aire o las tendencias de fluctuación de los mercados bursátiles. En 2003, C. Sturm de la Universidad de Princeton y sus colaboradores construyeron un trinquete marrón que se parecía un poco a una máquina de pinball del tamaño de la uña de un pulgar. En varias pruebas, Sturm realizó experimentos de separación. Pasó una mezcla de agua y el ADN de dos virus diferentes a través de un trinquete y el genoma viral más pesado se separó de forma fiable del más ligero. El uso de esta técnica similar a la de Einstein ahorra el tiempo necesario para aislar grandes fragmentos de ADN, ahorrando 2/3 del tiempo en comparación con los métodos actuales, y es más barata y portátil.
Relatividad. Concepto de tiempo y espacio. Conversión masa-energía
Los dos artículos de Einstein "Sobre la electrodinámica de los objetos en movimiento" y "¿La inercia de un objeto determina su energía interna", publicados en septiembre de 1905 y junio de 1905, se describieron brevemente como la "Teoría especial"? de la Relatividad", se considera la revolución teórica más trascendental. En "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento", Einstein propuso una nueva forma de entender la relación entre el tiempo y el espacio. En "¿La inercia de un objeto determina su energía interna?", Einstein argumentó que la masa y la energía son intercambiables basándose en su teoría especial de la relatividad.
Los principios de la relatividad aparecieron cientos de años antes que Einstein. Galileo propuso en 1632 que no importa cuál sea el estado de movimiento del observador, siempre que su velocidad de movimiento no cambie, todas las leyes físicas son las mismas. Vistas desde la cubierta de un barco que se mueve a velocidad constante, las piedras caen verticalmente desde el mástil; el mismo fenómeno se observa desde la cubierta de un barco estacionario. Este principio de relatividad también se aplica a las leyes de la mecánica propuestas por Newton a mediados del siglo XVII. Sin embargo, con la aparición del electromagnetismo a finales del siglo XIX, esta coherencia se rompió.
Einstein se propuso abordar la incongruencia entre el electromagnetismo y otras áreas de la física. Como científico con un profundo sentido de la estética, no podía tolerar que el principio de la relatividad no pudiera explicar el electromagnetismo como la mecánica newtoniana. En este artículo sobre la relatividad especial del 65438 al 0905, al aplicar los principios de la relatividad al electromagnetismo, reiteró que los principios se aplican a toda la física y confirmó que la velocidad de la luz es una constante.
Al tiempo que resuelve la paradoja de la relatividad, el artículo también propone un nuevo principio de la relatividad que es contrario a la intuición convencional de la gente, es decir, si el observador está sentado en una mecedora en el porche delantero o viajando en una futura nave espacial que se eleva casi a la velocidad de la luz, la velocidad de la luz será todo constante para él. El principio de la velocidad constante de la luz destruye por completo nuestra visión del espacio y el tiempo absolutos. La velocidad es igual a la distancia dividida por el tiempo. Pesarán más que antes de que despegara la nave espacial.
El quinto artículo de Einstein en "El año de los milagros", como apéndice a la teoría especial de la relatividad, describe "la masa de un objeto como una medida de su energía interna". Einstein reformuló el concepto de energía interna en 1907 hasta convertirlo en la ecuación científica más famosa de la historia. La ecuación E=mc2 también se aplica a la energía cinética. Cuanto más rápido viaja una nave espacial, mayor es su energía cinética y su masa, lo que hace que la aceleración sea más difícil en comparación con un observador en una mecedora. Cuando la velocidad de una nave espacial se acerca a la velocidad de la luz, el aumento de energía necesario para aumentar la velocidad de vuelo es tan grande que resulta cada vez más difícil seguir acelerando. Esta es una de las razones por las que los cohetes superligeros sólo pueden aparecer en la ciencia. novelas de ficción.
Después de 1905, realmente aparecieron los mejores resultados. El resultado del conocimiento fue la publicación de Einstein de la teoría general de la relatividad en 1916. La teoría de Einstein está muy cerca de la realidad, desde la demostración de la existencia de los átomos, la derivación de la fórmula E=mc2, hasta la explosión de las bombas atómicas. En agosto de 1939, Einstein escribió al presidente Roosevelt, sugiriendo que Estados Unidos llevara a cabo investigaciones nucleares, temiendo que los fascistas alemanes pudieran construir una bomba atómica. Entonces Estados Unidos tuvo el "Proyecto Manhattan" para desarrollar la bomba atómica. Sin embargo, Einstein no estuvo involucrado. Sus teorías son ampliamente utilizadas en diversos campos.
La importancia de la teoría de la relatividad