Vida
El físico más grande del siglo XX, Albert Einstein, nació en marzo de 1879 en Ulm, suroeste de Alemania, y un año después se mudó a Munich con su familia. Los padres de Einstein eran judíos. Su padre, Hermann Einstein, y su tío, Jacob Einstein, abrieron conjuntamente una fábrica eléctrica para producir motores, lámparas de arco e instrumentos eléctricos para centrales eléctricas y sistemas de iluminación. La madre Pauline era ama de casa con educación secundaria. Amaba mucho la música y le enseñó a Einstein a tocar el violín cuando tenía seis años.
Einstein no era muy animado cuando era niño y no podía hablar incluso después de tener más de tres años. A sus padres les preocupaba que fuera mudo y lo llevaron a ver a un médico para un chequeo. Afortunadamente, Einstein no fue mudo, pero no habló con fluidez hasta los nueve años. Cada palabra que dijo debía ser considerada cuidadosamente.
Cuando Einstein tenía cuatro o cinco años, estaba postrado en cama y su padre le regaló una brújula. Cuando descubrió que la brújula siempre apuntaba en una dirección fija, se sorprendió mucho y sintió que debía haber algo escondido detrás de este fenómeno. Jugó felizmente con la brújula durante varios días, molestando a su padre y a su tío Jacob con una serie de preguntas. Aunque ni siquiera podía pronunciar bien la palabra "magnético", quería obstinadamente saber por qué la brújula podía señalar la dirección. Esta impresión profunda y duradera la recordó vívidamente Einstein hasta los 67 años.
Cuando Einstein estaba en la escuela primaria y secundaria, sus tareas eran normales. Debido a que se mueve lentamente y no le agrada la gente, a sus profesores y compañeros no les agrada. Sus profesores de griego y latín lo odiaban aún más. Una vez lo regañó públicamente: "Einstein, nunca serás una persona exitosa cuando seas grande". Y como temía que su clase afectara a otros estudiantes, quiso echarlo de la escuela.
El tío de Einstein, Jacob, estaba a cargo de los asuntos técnicos en la fábrica de electrodomésticos, mientras que el padre de Einstein estaba a cargo de los contactos comerciales. Jacob es un ingeniero que ama las matemáticas. Cuando el pequeño Einstein venía a hacerle preguntas, siempre le presentaba sus conocimientos matemáticos en un lenguaje muy sencillo y popular. Bajo la influencia de su tío, Einstein fue iluminado anteriormente por la ciencia y la filosofía.
El negocio de mi padre no es bueno, pero es optimista y amable. La familia invitaba a cenar todas las noches a los estudiantes pobres que venían a estudiar a Múnich, lo que equivalía a ayudarles. Uno de ellos era Max y Bernard, un par de hermanos judíos de Lituania. Todos son estudiantes de medicina. Les gusta leer libros y tienen una amplia gama de intereses. Fueron invitados a cenar a la casa de Einstein y se hicieron buenos amigos del pequeño y tímido Einstein, que tenía cabello negro y ojos marrones.
Se puede decir que Max fue el “maestro inicial” de Einstein. Pidió prestados algunos libros populares de ciencias naturales para que los leyera. Cuando Einstein tenía doce años, Max le dio una copia del libro de texto de Speke sobre geometría plana. Reflexionando sobre este pequeño libro sagrado en sus últimos años, Einstein dijo: "Hay muchas afirmaciones en este libro, como que las tres alturas de un triángulo se cruzan en un punto. Aunque no son obvias en sí mismas, pueden demostrarse de manera confiable". y por eso cualquier duda parecía imposible. Esta claridad y confiabilidad me causaron una impresión indescriptible." Einstein también tuvo la suerte de aprender sobre ciencias naturales a través de un excelente libro de divulgación. Principales logros y métodos en este campo. Las lecturas populares no sólo aumentaron el conocimiento de Einstein, sino que también tocaron la fibra sensible de los jóvenes y le hicieron pensar profundamente sobre el problema.
A la edad de dieciséis años, Einstein postuló para el Departamento de Ingeniería del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, pero suspendió el examen de ingreso. Aceptó el consejo del profesor Weber, presidente del Instituto Federal de Tecnología y famoso físico de la escuela, y completó sus estudios secundarios en la escuela secundaria estatal de Aarau, Suiza, para obtener un título de escuela secundaria.
En junio de 1896 5438+00, Einstein ingresó en la Universidad Técnica de Zurich y estudió matemáticas y física en el Departamento Normal. Estaba muy disgustado con la educación de adoctrinamiento en la escuela, pensando que dejaba a la gente sin tiempo ni interés para pensar en otros temas. Afortunadamente, la educación obligatoria que sofoca la verdadera motivación científica es mucho menos común en la ETH Zurich que en otras universidades. Einstein aprovechó al máximo la atmósfera libre de la escuela y se concentró en las materias que amaba. En la escuela, leyó extensamente las obras de maestros de la física como Helmholtz y Hertz. Lo que más le fascinaba era la teoría electromagnética de Maxwell. Tiene la capacidad de estudiar por sí mismo, el hábito de analizar problemas y la capacidad de pensar de forma independiente.
Primeros trabajos
En 1900, Einstein se graduó en la Universidad Técnica de Zurich.
Le negaron permanecer en la escuela porque no le entusiasmaban algunas clases y era indiferente hacia sus profesores. No pudo encontrar trabajo y se ganó la vida como tutor y profesor suplente. Después de estar desempleado durante un año y medio, Marcel Grossman, un compañero de clase que se preocupaba por su talento y lo entendía, le pidió ayuda. Grossmann logró convencer a su padre para que presentara a Einstein como técnico en la Oficina Suiza de Patentes.
Einstein agradeció a Grossman su ayuda de toda la vida. En su carta de condolencia a Grossmann, dijo que cuando se graduó de la universidad, "de repente fue abandonado por todos y sin poder afrontar la vida". Él me ayudó y, a través de él y de su padre, más tarde fui a Halle (Director). de la entonces Oficina Suiza de Patentes), entró en la oficina de patentes. En cierto modo me salvó la vida. Sin él, probablemente no moriría de hambre, pero mi espíritu estaría muy deprimido. "
El 21 de febrero de 1902, Einstein obtuvo la ciudadanía suiza y se mudó a Berna, a la espera de ser reclutado por la Oficina de Patentes. El 23 de junio de 1902, Einstein fue contratado oficialmente como técnico de tercer nivel por la Oficina de Patentes. Office. Su trabajo consistía en revisar varias solicitudes de patentes para invenciones tecnológicas. En 1903, se casó con su compañera de universidad Mileva Marie.
De 1900 a 1904, Einstein escribió un artículo cada año. Física. Los dos primeros artículos trataban sobre la termodinámica de los niveles de líquidos y la electrólisis, tratando de darle a la química una base mecánica. Posteriormente, se descubrió que este camino no era factible y en 1901 se propusieron algunos fundamentos mecánicos de la mecánica estadística. Los tres artículos de 1902-1904 pertenecen todos a este campo.
El artículo de 1904 discutió cuidadosamente el fenómeno de fluctuación predicho por la mecánica estadística y descubrió que la fluctuación de energía depende de la constante de Boltzmann. Como resultado de los sistemas mecánicos y los fenómenos térmicos, también lo aplicó audazmente a los fenómenos de radiación y derivó la fórmula de fluctuación de la energía de la radiación, derivando así la ley de desplazamiento de Wien. Tanto la teoría de la radiación como la teoría del movimiento molecular han logrado importantes avances. >El milagro de 1905
De 65438 a 0905, Einstein creó un milagro sin precedentes en la historia de la ciencia. En un año, escribió seis artículos. En los seis meses de marzo a septiembre, utilizó su reserva. tiempo después de trabajar ocho horas al día en la oficina de patentes para hacer cuatro contribuciones trascendentales en tres campos. Publicó cuatro artículos importantes sobre la teoría cuántica de la luz, la medición del tamaño molecular, la teoría del movimiento browniano y la relatividad especial. >En marzo de 1905, Einstein envió los artículos que pensaba que eran correctos al Departamento Editorial Alemán. Le dijo tímidamente al editor: "Me encantaría que pudiera encontrar un espacio para publicar este artículo en su". informe anual. "Este artículo "vergonzoso" se llama "Visiones especulativas sobre la generación y transformación de la luz".
Este artículo extiende el concepto cuántico propuesto por Planck en 1900 a la propagación de la luz en el espacio. hipótesis Se cree que: para los promedios de tiempo, la luz aparece como ondas; para los valores instantáneos, la luz aparece como partículas. Esta es la primera vez en la historia que se revela la unidad de las fluctuaciones y partículas de los objetos microscópicos, es decir, ondas. dualidad de partículas.
Al final de este artículo, explicó el efecto fotoeléctrico de una manera fácil de entender utilizando el concepto de cuantos de luz, y derivó la relación entre la energía máxima de los fotoelectrones y la frecuencia de la luz incidente hasta 10 años después, sólo fue confirmada por el experimento de Millikan. En 1921, Einstein ganó el Premio Nobel de Física por su "descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico". Desde el principio, los tres campos de la luz, el calor y la física eléctrica avanzaban de la mano. En abril de 1905, Einstein completó un nuevo método para determinar el tamaño de las moléculas. En mayo completó la medición de partículas suspendidas en líquidos estacionarios. la teoría del movimiento molecular térmico. Estos eran dos artículos sobre el movimiento browniano. El propósito de Einstein en ese momento era determinar el tamaño real de las moléculas observando el movimiento irregular de las partículas suspendidas causado por las fluctuaciones del movimiento molecular, resolviendo así la mitad del movimiento. los debates en los círculos científicos y filosóficos. La cuestión de si los átomos existieron durante más de un siglo.
Tres años después, el físico francés Perrin confirmó las predicciones teóricas de Einstein con experimentos precisos, demostrando así irreprochable la existencia objetiva. de átomos y moléculas, lo que también llevó al químico alemán Ostwald, el más decidido oponente del fundador de la teoría atómica y de la energía, a declarar proactivamente en 1908 que "la hipótesis atómica se ha convertido en una teoría científica con una base sólida".
En junio de 1905, Einstein completó su extenso artículo "Sobre la electrodinámica de los objetos en movimiento", marcando el comienzo de una nueva era de la física y proponiendo por completo la teoría especial de la relatividad. Este es el resultado de los 10 años de elaboración y exploración de Einstein. Resolvió en gran medida la crisis de la física clásica de finales del siglo XIX, cambió la visión del espacio-tiempo de la mecánica newtoniana, reveló la equivalencia de materia y energía y creó una nueva. mundo. El mundo de la física es la mayor revolución en el campo de la física moderna.
La relatividad especial no solo puede explicar todos los fenómenos que pueden explicarse mediante la física clásica, sino que también puede explicar algunos fenómenos físicos que no pueden explicarse mediante la física clásica y predecir muchos efectos nuevos. La conclusión más importante de la teoría especial de la relatividad es que el principio de conservación de la masa pierde su independencia y se integra con la ley de conservación de la energía, provocando que masa y energía se transformen entre sí. Otros incluyen la escala lenta de los relojes, la velocidad constante de la luz, la masa cero en reposo de los fotones, etc. La mecánica clásica se ha convertido en el caso límite de la mecánica relativista a bajas velocidades. De esta manera se unifican la mecánica y el electromagnetismo a partir de la cinemática.
En septiembre de 1905, Einstein escribió un breve artículo, ¿Está relacionada la inercia de un objeto con la energía que contiene? ", como corolario de la teoría de la relatividad. La equivalencia masa-energía es la base teórica de la física nuclear y de la física de partículas, y también abrió el camino para la liberación y utilización de la energía nuclear en la década de 1940.
En estos cortos seis meses En ese momento, se puede decir que los grandes logros de Einstein en la ciencia no tienen precedentes. Incluso si abandonara el estudio de la física, incluso si solo completara cualquiera de los tres logros anteriores, Einstein todavía estaría allí. Física. Einstein dejó una huella extremadamente importante en la historia del desarrollo y marcó el comienzo de una nueva era de la física más brillante.
Después del establecimiento de la teoría especial de la relatividad, Einstein no quedó satisfecho y trató de expandirla. ámbito de aplicación del principio de relatividad a sistemas no inerciales Encontró un gran avance en el descubrimiento de Galileo de que la aceleración de los objetos en el campo gravitacional universal es la misma, y en 1907 propuso Etc. Este año, su profesor universitario y famoso geómetra. Minkovsky propuso una representación espacial de cuatro dimensiones de la relatividad especial, que proporcionó una herramienta matemática útil para el desarrollo posterior de la relatividad. Lamentablemente, Einstein no era consciente de su valor. El descubrimiento del principio de equivalencia fue considerado por Einstein como el pensamiento más feliz de su vida, pero su trabajo posterior fue muy duro y dio un gran rodeo en 1911 cuando analizó la rigidez del disco y se dio cuenta de que la geometría euclidiana estaba en la gravitación. El campo no es estrictamente válido. Al mismo tiempo, se descubre que la variación de Lorentz no es universal y el principio de equivalencia sólo es válido en un área infinitesimal. En este momento, Ein ya tenía la idea de la relatividad general. pero todavía carecía de la base matemática necesaria para establecerlo.
En 1912, Einstein regresó a su alma mater en Zurich para trabajar como profesor de matemáticas en su alma mater. Con la ayuda de Grossmann, encontró el. Herramientas matemáticas para establecer la teoría general de la relatividad en la geometría de Riemann y el análisis de tensores. Después de un año de ardua cooperación, publicaron un importante artículo "Esquema de la teoría de la relatividad general y la gravitación" en 1913. Propusieron la teoría de la gravedad del campo de calibre. Esta fue la primera vez que se combinaron la gravedad y la métrica, dándole a la geometría de Riemann un significado físico real.
Pero la ecuación del campo gravitacional que obtuvieron en ese momento era solo para linealidad. La transformación es covariante y no tiene covarianza. bajo cualquier transformación de coordenadas requerida por el principio de la relatividad general, esto se debe a que Einstein no estaba familiarizado con las operaciones tensoriales en ese momento y creía erróneamente que mientras se observara la ley de conservación, las coordenadas debían restringirse para mantener la causalidad. , el requisito de la covarianza universal debe abandonarse en la selección de sistemas.
Exploración larga y difícil
Después de completar la relatividad general, Einstein todavía estaba insatisfecho, por lo que quería hacerlo. Ampliar la teoría general de la relatividad para incluir no sólo el campo gravitacional, sino también el campo electromagnético. Creía que esta era la tercera etapa del desarrollo de la teoría de la relatividad, es decir, la teoría del campo unificado. p>Después de 1925, Einstein hizo todo lo posible. En los primeros años, se mostró optimista y creyó que la victoria estaba a la vista; después descubrió que las herramientas matemáticas existentes no eran suficientes. Se obtuvo algún significado físico real.
En los 30 años transcurridos entre 1925 y 1955, además de completar la mecánica cuántica, las ondas gravitacionales y la relatividad general, Einstein dedicó casi toda su energía científica y creativa a la exploración de una teoría de campo unificado.
En 1937, con la cooperación de dos asistentes, derivó las ecuaciones de movimiento a partir de las ecuaciones del campo gravitacional de la relatividad general, revelando aún más la unidad del espacio-tiempo, la materia y el movimiento, lo que supuso un paso importante. En la relatividad general, el desarrollo fue también el último gran logro alcanzado por Einstein en sus actividades de creación científica.
En la teoría del campo unificado, nunca lo logró. Nunca se desanima y siempre empieza desde el principio con confianza. Debido a que estaba lejos de la corriente principal de la investigación física en ese momento, se fue solo a superar problemas que eran irresolubles en ese momento. Así que, contrariamente a la situación de la década de 1920, en sus últimos años estuvo muy aislado en la comunidad física. Sin embargo, no tuvo miedo y siguió inquebrantablemente su propio camino. Hasta el día antes de su muerte, todavía estaba en cama preparándose para continuar con sus cálculos matemáticos sobre la teoría de campos unificados.
El estilo de los más grandes científicos
Einstein recibió numerosos premios y doctorados honoris causa por sus logros en la ciencia. Si la persona promedio colgara estas cosas en alto. Pero Einstein puso todas las cosas anteriores, incluido el certificado del Premio Nobel, en una caja desordenada sin siquiera mirarla. Neifeld dijo que a veces pensaba que Einstein tal vez ni siquiera sabía lo que significaba un Premio Nobel. Se dice que el día que recibió el premio su expresión era tan tranquila como de costumbre, y no mostraba ninguna alegría o emoción especial.
Einstein vivió en Suiza cuando era niño y vivió la vida de un estudiante pobre. No tiene grandes exigencias para la vida material. Se conformó con un plato de espaguetis con un poco de salsa. Después de hacerse famoso, se convirtió en profesor y luego emigró a los Estados Unidos para escapar de la persecución nazi. Tiene las condiciones para vivir una buena vida material, pero aún vive una vida sencilla y sencilla como un pobre estudiante. Cuando Einstein llegó a trabajar al Instituto de Ciencias Avanzadas de Princeton, las autoridades le ofrecieron un salario muy alto: 16.000 dólares estadounidenses al año, pero él dijo: "¿Pueden darme un poco menos?". a mí. . "
Einstein tampoco prestó atención a su ropa. Llevaba un abrigo de cuero negro, hacía muchos años que no usaba calcetines ni corbata y sus pantalones a veces no llevaban cinturones ni tirantes. Él y Mientras otros estaban discutiendo temas frente al pizarrón, él estaba escribiendo en el pizarrón y bajándose los pantalones que parecían deslizarse hacia abajo. Esta situación era un poco divertida, pero su cabello era largo y sin adornos. No es de extrañar que desearan que Dios le dijera que se cortara el pelo. Einstein era un hombre frugal que escribía en ambos lados de la hoja de cálculo y enviaba muchas de sus cartas como papel borrador de cálculo para evitar que perdieran su valor reutilizable antes de enviarlas. En la papelera, Einstein a menudo se sentaba al acecho y solo comía algo de comida sencilla.
En julio de 1909, Love Einstein fue invitado a Ginebra para asistir al 350 aniversario de la Universidad de Ginebra y a la celebración en memoria de él. Calvino, fundador de la universidad, y recibió el doctorado honorario que le otorgó la Universidad de Ginebra. Durante el desfile de celebración, los dignatarios de la escuela y los dignatarios del gobierno vestían esmoquin, un sombrero de copa o una túnica medieval dorada y un sombrero plano de seda. Llevaba un traje que normalmente usaría en la calle y un sombrero de paja para la ocasión. Estaba muy descontento con el gran banquete celebrado en la ciudad y dijo a los que estaban sentados a su lado: "Si Calvino todavía viviera, se amontonaría. mucha leña para quemarnos a todos hasta morir en un banquete tan lujoso. "El propio Einstein dijo una vez: "La comodidad y la felicidad nunca han sido objetivos para mí. A estos fundamentos éticos los llamo el ideal del porquerizo..." Incluso se negó a ser ubicado en la sociedad de clase alta, viviendo en una posición diferente y enojado por el cuidado especial que la sociedad le brindaba.
Einstein era un hombre que Valoraba mucho el tiempo. No le gustaba asistir a eventos sociales ni banquetes. Una vez dijo sarcásticamente: "Esta es la hora de alimentar al zoológico". "Se concentraba en sus estudios y no quería perder su precioso tiempo en conversaciones sociales sin sentido. No quería escuchar halagos y elogios. Creía: "Una persona que beneficia al mundo entero con sus grandes ideas creativas no necesita ser elogiado por las generaciones futuras. Su logro en sí le ha otorgado mayores recompensas. "En marzo de 1929, para evitar celebrar su 50 cumpleaños, unos días antes de su cumpleaños, fue en secreto a la granja de un jardinero en las afueras de Berlín para vivir recluido.
Como un gran maestro científico En la revolución de la física, Einstein nunca se consideró un superhombre. Se dio cuenta de que el camino que tomó era una extensión del camino recorrido por sus predecesores, y que la nueva era de la ciencia era un desarrollo razonable basado en el trabajo de sus predecesores. Siempre se sintió agradecido y agradecido con admiración por los aportes de sus predecesores.
Al hablar del establecimiento de la teoría de la relatividad, dijo: "Realmente se puede decir que la teoría de la relatividad es el último toque de las grandes ideas de Maxwell y Lorentz, porque intenta extender la física de campo a todos los fenómenos, incluida la gravedad. " Einstein en Escribió varias veces a amigos que elogiaban sus logros: "Soy plenamente consciente de que no tengo talentos especiales: el interés, la concentración, el trabajo tenaz y la autocrítica me han permitido alcanzar el estado ideal que quiero alcanzar. "
Preocuparnos por el destino de toda la humanidad.
Einstein amaba la ciencia y los humanos. No se aisló de la sociedad por estar inmerso en la investigación científica. Siempre se preocupó por la civilización y el progreso humanos y luchó heroicamente por ello. Dijo: "Sólo cuando una persona se incorpora a la sociedad puede descubrir el significado de una vida corta y arriesgada. Él mismo lo hizo".
El secreto del éxito
Una vez, un periodista estadounidense le preguntó a Einstein cuál era el secreto de su éxito. Él respondió: "Ya en 1901, cuando yo era un joven de 22 años, ya había descubierto la fórmula del éxito. Puedo contarte el secreto de esta fórmula, que es A=X+Y+Z. a es éxito, X es trabajar duro, Y es saber descansar y Z es dejar de decir tonterías. ¡Esta fórmula funciona para mí y creo que funcionará para muchas personas también!