Biografia di Albert Einstein | Teoria della relatività

Ha rivoluzionato la scienza con la teoria della relatività, che essendo i concetti di spazio e tempo e materia ed energia.
Nel XVII secolo, la semplicità e l'eleganza con cui Isaac Newton era riuscito a spiegare le leggi che governano il movimento dei corpi e delle stelle, unificando la fisica celeste e terrestre abbagliato a tal punto ai suoi contemporanei che è venuto a essere considerato completato meccanica. Alla fine del XIX secolo, tuttavia, era già inevitabile la rilevanza dei fenomeni che non potrebbe spiegare la fisica classica. Ha corrisposto a Albert Einstein a superare tali carenze con la creazione di un nuovo paradigma: la teoria della relatività, punto di partenza della fisica moderna.


Albert Einstein nel 1947
In entrambi quel modello esplicativo completamente dal senso comune, relatività è uno di quei progressi che, all'alba del XX secolo, avrebbero portato al divorzio tra la gente comune e una scienza sempre più specializzata e incomprensibile. Tuttavia, già nel fisico di vita o dopo la sua morte, aspetti ancora più sorprendenti e incomprensibili della relatività finirebbe per essere confermato. Non deve sorprendere, quindi, che Albert Einstein è uno dei più famosi e ammirati nella storia della scienza: sapendo che sono difficilmente concepibile tante idee (ad esempio, che la massa di un corpo aumenta con la velocità) lascia altra scelta che arrendersi al suo genio.

Un cattivo studente

Albert Einstein nacque nella città bavarese di Ulma il 14 marzo 1879. Egli era il figlio primogenito di Hermann Einstein e Pauline Koch, entrambi ebrei, le cui famiglie sono venuto dalla Svevia. L'anno seguente si trasferirono a Monaco di Baviera, dove il padre è stato fondato, assieme al fratello Jakob, come un commerciante in electro innovazioni tecniche del tempo.
Little Albert era un bambino ancora e introverso e aveva un lento sviluppo intellettuale. L'Einstein proprio attribuita a che rallentano il fatto di essere stato l'unica persona che sviluppano una teoria come relatività: "un adulto normale non è disturbato da questioni sollevate da spazio e tempo, perché crede che tutto ciò che si deve sapere circa conosciamo già dalla sua prima infanzia. Io, d'altra parte, aveva uno sviluppo così lento che non ho iniziato a farmi domande su spazio e tempo fino a quando non sono più».
Nel 1894, le difficoltà economiche ha reso la famiglia (aumentata da 1881 con la nascita di una figlia, Maya) si trasferisce a Milano; Einstein rimase a Monaco di Baviera per finire il liceo, incontro con i genitori l'anno successivo. Nell'autunno del 1896 iniziò gli studi presso la Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, dove è stato allievo del matematico Hermann Minkowski, che successivamente generalizzato formalismo quadridimensionale introdotto dalle teorie del suo ex allievo.

Con la seconda moglie, Elsa Einstein
Il 23 giugno 1902, Albert Einstein ha iniziato a fornire i propri servizi nell'ufficio confederale dell'intellettuale di proprietà di Berna, dove ha lavorato fino al 1909. Nel 1903, sposato con Mileva Maric, ex compagno di studi a Zurigo, da cui ebbe due figli: Hans Albert ed Eduard, nati rispettivamente nel 1904 e il 1910. Hanno divorziato nel 1919, ed Einstein sposò sua cugina Elsa.

Relatività

In 1905, pubblicate cinque opere in Annalen der Physik: il primo di essi gli valse il titolo di dottore presso l'Università di Zurigo, e i restanti quattro alla fine imporrebbe un cambiamento radicale nell'immagine, che offre la scienza dell'universo. Di questi quattro, il primo ha fornito una spiegazione teorica, in termini statistici, del moto browniano, e il secondo ha dato un'interpretazione dell'effetto fotoelettrico basato sull'ipotesi che la luce consiste di molti fotoni individuali, più tardi chiamati. I due rimanenti lavori seduti basi della teoria ristretta della relatività, che stabilisce l'equivalenza tra l'energia E di una certa quantità di materia e la sua massa m in termini la famosa equazione E = MC ², dove c è la velocità della luce, che è supposto per essere costante.
Lo sforzo di Einstein subito lo collocava tra i più eminenti fisici europei, ma il riconoscimento pubblico del vero campo di applicazione delle sue teorie ha preso per arrivare; il premio Nobel in fisica, ha ricevuto nel 1921, è stato assegnato esclusivamente ' per il suo lavoro su moto browniano e la sua interpretazione dell'effetto fotoelettrico ". Nel 1909 iniziò la carriera di insegnamento universitario di Zurigo, poi a Praga e rientrare a Zurigo nel 1912 per essere professore del Politecnico, dove aveva studiato.

Einstein, suonare il violino, uno dei suoi hobby preferiti (c. 1930)
Nel 1914 si recò a Berlino come membro dell'Accademia prussiana delle scienze. Allo scoppio della prima guerra mondiale lo costrinse a separare dalla sua famiglia (a quel tempo in vacanza in Svizzera), che già non lo soddisfa. Contro la diffusa sensazione della comunità accademica, Einstein espresse di Berlino così apertamente anti-guerra, influenzato i loro atteggiamenti dalle dottrine pacifista di Romain Rolland.
Lo scienziato piatto, la sua attività concentrata tra il 1914 e il 1916, nello sviluppo della teoria generale della relatività, basato sul postulato che la gravità non è una forza ma un campo creato dalla presenza di una massa nel continuum spazio-temporale. È arrivata la conferma delle loro previsioni nel 1919, per fotografare l'eclissi solare del 29 maggio; Il Times lo ha introdotto come il nuovo Newton e la sua fama internazionale è cresciuto, ti costringe a moltiplicare i loro congressi di diffusione in tutto il mondo e reso popolare la sua immagine di classe terza per i viaggiatori della ferrovia, con una custodia di violino sotto il braccio.
Verso una teoria unificante
Durante la decade prossima, Einstein concentrato i loro sforzi sulla ricerca di una relazione matematica tra elettromagnetismo e la forza gravitazionale, si sforzò di avanzare verso che, per lui, doveva essere l'obiettivo finale della fisica: Scopri le leggi comuni che, presumibilmente, aveva per regolare il comportamento di tutti gli oggetti dell'universo da particelle subatomiche a corpi stellari e raggrupparli in una teoria di singolo "campo unificato". Tale ricerca, che ha occupato il resto della sua vita, non ebbe successo e portare ad un allontanamento per quanto riguarda il resto della comunità scientifica. Dal 1933, con l'ascesa di Hitler al potere, la sua solitudine è stata aggravata dalla necessità di rinunciare alla cittadinanza tedesca e si trasferì negli Stati Uniti; Einstein ha trascorso gli ultimi venticinque anni della sua vita nell'Istituto di studi avanzati di Princeton (New Jersey), città dove morì il 18 aprile 1955.
Einstein disse una volta che la politica ha avuta un valore passato, mentre un valore di equazione per tutta l'eternità. Negli ultimi anni della sua vita, l'amarezza di non trovare la formula che rivela il segreto dell'unità del mondo è stata accentuata dalla necessità che si sentì di intervenire drasticamente nella sfera della politica. Nel 1939, per volere dei fisici Leo Szilard e Paul Wigner e convinto della possibilità che i tedeschi erano in grado di fabbricare una bomba atomica, indirizzata al Presidente Roosevelt, che lo invita ad intraprendere un programma di ricerca sull'energia atomica.
Dopo le esplosioni di Hiroshima e Nagasaki, Einstein si unì gli scienziati che hanno cercarono di impedire l'uso futuro della pompa e proposto la formazione di un governo mondiale dell'embrione che consiste delle Nazioni Unite. Ma le loro proposte a favore di quella umanità evitare la distruzione dell'individuo e collettive minacce, per conto di un unico amalgama di scienza, religione e socialismo, ricevuto politici rifiuta paragonabile alla critica rispettosa che versioni successive dell'idea di un campo unificato tra gli scienziati.
Albert Einstein rimane una figura mitica del nostro tempo; più, anche, di che cosa è venuto essere nella vita, se si considera che una foto tua che esibisce un gesto insolito di derisione (disegno in un linguaggio di espressione comico e irriverente) è stato elevato alla dignità di icona domestica dopo la conversione in un manifesto comune come idoli della canzone e le star di Hollywood. Tuttavia, non sono suo genio scientifico o la dimensione umana che meglio spiegano come mito, ma, forse, il cluster dei paradossi che detiene la propria biografia, accentato con prospettiva storica. Il campione di Einstein del pacifismo che è ricordato ancora come il "padre della bomba"; ed è ancora in esecuzione che la dimostrazione del principio che "tutto è relativo" è attribuita a lui, che hanno combattuto ferocemente contro la possibilità di conoscere la realtà che vuole giocare con lui al cieco.

Timeline di Albert Einstein


1879Nato a Ulm.
1896Ha iniziato gli studi presso il Politecnico federale di Zurigo.
1901Acquisisce la nazionalità Svizzera.
1902È entrato come funzionario in ufficio brevetti federale a Berna.
1903Sposò Mileva Maric, che avrà due bambini.
1905Pubblicò i suoi primi articoli in che si occupa con i campi di moto brownianoe l'effetto fotoelettrico e la relatività speciale.
1909Ottenere il tuo primo posto di professore associato presso l'Università di Zurigo.
1913È nominato direttore dell'Istituto di fisica Kaiser Wilhelm a Berlino.
1916Pubblica la teoria della relatività generale.
1919Mileva divorziato, sposò Elsa, un suo cugino.
1920Conosci Leo Szilard, che svilupperanno invenzioni come un frigorifero e una pompa elettromagnetica senza parti in movimento.
1921Egli riceve il premio Nobel in fisica.
1933Lascia la Germania, vive in esilio in Francia, Belgio, Regno Unito e Stati Uniti, paese quest'ultimo dove è accolto con entusiasmo. Ci sarà un professore di fisica teorica presso l'Istituto di studi superiori di Princeton.
1939Lettera a Roosevelt, in cui ci viene chiesto di intraprendere un programma di ricerca sulla bomba atomica.
1940Adottare la cittadinanza degli Stati Uniti.
1945Si ritirò dall'insegnamento al fine di sviluppare la loro ricerca teorica esclusivamente.
1955Muore a Princeton (USA).

Albert Einstein e la teoria della relatività


La teoria della relatività, sviluppato principalmente da Albert Einstein, destinato originariamente a spiegare alcune anomalie nel concetto di moto relativo, ma nella sua evoluzione è diventata una delle teorie più importanti nelle scienze fisiche ed è stata la base per i fisici dimostrare l'unicità essenziale di materia ed energia, spazio e tempo e l'equivalenza tra le forze di gravitazione e gli effetti dell'accelerazione di un sistema.

Albert Einstein
La teoria della relatività come Einstein metterlo aveva due formulazioni differenti. Il primo è quello che corrisponde a due articoli pubblicati nel 1905 in Annalen der Physik. Essa è conosciuta come la teoria della relatività speciale e si occupa di sistemi che si muovono uno rispetto a altro con velocità costante (e potrebbero essere anche pari a zero). Il secondo, chiamato teoria generale di relatività (questo è chiamato il lavoro del 1916 a che ha reso), si occupa di sistemi di movimento a velocità variabile.

Teoria speciale di relatività

I postulati della relatività speciale sono due. Il primo dice che tutto il movimento è relativo a qualcos'altro e di conseguenza l'etere, che era stato considerato durante il XIX secolo come media propagatore di luce e l'unica cosa abbastanza saldamente dell'universo, con movimento assoluto e non determinabile, era fuori luogo in fisica, poiché non è necessario tali mezzi (cui esistenza efficace Inoltre, non era stato in grado di determinare da qualsiasi esperimento).
Il secondo postulato afferma che la velocità della luce è sempre costante per quanto riguarda qualsiasi osservatore. Di loro premesse teoriche ottenuti una serie di equazioni che ha avuto conseguenze importanti e anche qualche sconcertante, come l'aumento della massa con velocità. Uno dei suoi risultati più importanti era l'equivalenza tra massa ed energia, secondo la famosa formula E = MC ², dove c è la velocità della luce, ed E rappresenta l'energia ottenibile da un corpo di massa m quando tutta la sua massa è convertita in energia.

Einstein nel laboratorio di Pieter Zeeman (Amsterdam, c. 1920)
L'equivalenza tra massa ed energia è stata dimostrata in laboratorio nel 1932 ed ha provocato impressionante applicazioni concrete nel campo della fisica: fissione nucleare e della fusione nucleare sono processi in cui una parte della massa degli atomi si trasforma in energia. Acceleratori di particelle, che si ottiene un aumento in massa, sono prova evidente sperimentale della teoria della relatività speciale.
La teoria afferma che in un sistema in movimento con rispetto ad un osservatore è anche verificata una dilatazione del tempo; in altre parole, il tempo passa più lentamente nel sistema in movimento. Questo è chiaramente illustrato il paradosso dei gemelli famosi: "Immaginate gemelli di vent'anni e che uno è rimasto sulla terra e l'altro partì in una nave, veloce come la luce, verso un obiettivo distante trent'anni luce della terra; parte posteriore della nave, il gemello rimasto sulla terra sarebbe passati sessant'anni; d'altra parte, per gli altri, a pochi giorni".

Teoria della relatività generale

La teoria della relatività generale si riferisce al caso di movimenti che si verificano con velocità variabile e ha come postulato fondamentale il principio di equivalenza, secondo cui gli effetti prodotti da un campo gravitazionale sono equivalenti a quelli prodotti dal movimento accelerato.
La rivoluzionaria ipotesi formulata da Einstein è stato causato dal fatto che la teoria della relatività speciale, basata sul principio della costanza della velocità della luce che è il movimento del sistema di riferimento che è misurato (come è stato dimostrato nell'esperimento di Michelson e Morley), non corrisponde la teoria della gravitazione newtoniana : Se la forza con cui due corpi sono attratti dipende dalla distanza tra loro, per spostare uno dovrebbe cambiare istantaneamente la forza sentito da altra parte, cioè l'interazione avrebbe una velocità di propagazione infinita, violare la teoria della relatività, che dice che niente può superare la velocità della luce.
Dopo diversi tentativi falliti di ospitare l'interazione gravitazionale con la relatività, Einstein ha suggerito che la gravità è non una forza come gli altri, ma è una conseguenza quello spazio-tempo viene deformato dalla presenza di massa (o energia, che è lo stesso). Quindi, organi come la terra non si muove in orbite chiuse perché non c'è una forza chiamata gravità, ma si muovono in più vicino a una linea retta, ma in uno spazio-tempo che viene alterato dalla presenza del sole.

Einstein nel suo Studio (c. 1925)
Relatività generale calcoli vengono eseguiti in una dimensioni spazio-temporali quattro, tre spaziali ed una temporale, già adottato nella teoria della relatività ristretta, dover abbandonare il concetto di simultaneità. Tuttavia, in contrasto con lo spazio di Minkowski e a causa del campo gravitazionale, questo universo non è euclideo. Così, la distanza tra due punti adiacenti dello spazio-tempo in questo universo è più complessa rispetto allo spazio di Minkowski.
Orbite planetarie molto simile a quella ottenuta con la meccanica di Newton sono ottenute con questa teoria. Uno dei punti di disaccordo tra i due, anormalmente allungata orbita del pianeta Mercurio, che ha un effetto di rotazione dell'asse maggiore dell'ellisse (circa un grado ogni diecimila anni), era stata osservata sperimentalmente alcuni anni prima ha dichiarato la teoria della relatività e non potevano essere spiegati con le leggi di Newton. L'orbita descritta, tuttavia, rispettate le previsioni relativistiche, così che serve come conferma sperimentale della teoria di Einstein.
Un effetto che presto confermata la teoria della relatività generale è la deformazione che subiscono i raggi di luce in presenza di campi gravitazionali. Raggi di luce, passando da una regione di un campo gravitazionale a altro, dovrebbero subire un cambiamento sulla sua lunghezza d'onda ( spostamento verso il rosso gravitazionale o spostamento di Einstein), che è stata dimostrata misurando lo spostamento di una stella, rispetto a un gruppo di stelle preso come riferimento, apparente quando raggi di luce da esso spazzolato il sole.

Spostamento di Einstein
Per evitare l'abbagliamento dell'osservatore dai raggi del sole, la verifica è stata condotta utilizzando un eclissi solare totale che ha avuto luogo nel 1919. La star è stata fotografata due volte, una in assenza e in presenza dell'eclisse. Così, misurando lo spostamento apparente della stella rispetto alle stelle di riferimento, è stato ottenuto angolo di deviazione che si è rivelato per essere molto vicino a che Einstein immaginato.
Il concetto di tempo è stata profondamente influenzato dalla relatività generale. Un risultato sorprendente di questa teoria è che tempo deve trascorrere più lenta molto più forte è il campo gravitazionale in cui viene misurata. Questa previsione è stata confermata anche dall'esperienza nel 1962. Infatti, molti sistemi di navigazione satellitare moderni prendere in considerazione questo effetto, poiché altrimenti avrebbero dato errori nel calcolo della posizione di diversi chilometri.
Un altro sorprendente deduzione della teoria di Einstein è il fenomeno del collasso gravitazionale che dà luogo alla creazione di buchi neri, le concentrazioni di massa a densità elevata, tanto che la sua forza di gravità trappole anche luce. Poiché il potenziale gravitazionale è non-lineare, per diventare l'ordine del quadrato della velocità della luce che si può crescere all'infinito, apparendo una singolarità nelle soluzioni. Lo studio dei buchi neri sarebbe diventato in pochi anni in una delle aree di ricerca di una maggiore attività nel campo della cosmologia; Forse sarebbe il centro d'interesse dell'ipotesi della feconda di un altro illustre fisico, Stephen Hawking.
Proprio a seguito della relatività generale, i modelli cosmologici dell'universo ha subito una trasformazione radicale. Cosmologia relativistica concepisce un universo illimitato, privo di limiti o barriere, ma finito; lo spazio è curvo nel senso che le masse gravitazionali determinano la curvatura dei raggi luminosi in sua vicinanza. Tuttavia, il matematico russo Alexander Friedmann in 1922 concepito un modello rappresentato un universo in espansione, che era anche dovuto relativistiche equazioni di Einstein. Tuttavia, la più grande rivoluzione di pensiero che conduce alla teoria della relatività generale è l'abbandono di spazio e tempo come variabili indipendenti dalla materia, che è estremamente strano e apparentemente in contrasto con l'esperienza. Prima di questa teoria lo spazio e il tempo sono stati concepiti come indipendenti e come assoluti riferimenti con prima l'esistenza dell'universo; Questa intuitiva "prova" che abbiamo nella vita quotidiana sono stati anche i bilanci che forzati nella meccanica di Newton e di Cartesio razionalismo.
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