Альберт Эйнштейн: теория относительности
«Воображение важнее, чем знания. Знания ограниченны,
тогда как воображение охватывает целый мир,
стимулируя прогресс, порождая эволюцию.»
А. Эйнштейн
Альберт Эйнштейн был одним из основоположников современной теоретической физики. Его теория относительности произвела революцию в науке, в частности в астрофизике.
«Год чудес» и научная революция
Альберт Эйнштейн родился в Германии в небогатой еврейской семье. В школе будущий гений особыми талантами не блистал, отличные оценки у него были только по математике.
Он даже не смог с первого раза получить аттестат и поступить в Цюрихский политехникум. Но и поступив, он вовсе не отдавал всего себя учебе. Еще в то время Эйнштейн умел отделять главное от второстепенного и не хотел тратить время на то, что ему неинтересно. Во время лекций он частенько сидел в кафе, читая и анализируя научные журналы с новейшими теориями.
После окончания Политехникума Эйнштейн долго не мог найти работу, он в буквальном смысле голодал, но продолжал заниматься физикой и даже опубликовал несколько статей. Вскоре он устроился в патентное бюро, где платили немного, но зато была масса свободного времени для занятий наукой. В 1905 году, который ученые позже назвали «годом чудес», Эйнштейн опубликовал три работы, с которых началась научная революция.
Когда его спрашивали, как в его голову пришла теория относительности, ученый отвечал: «Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я стал уже взрослым».
Эйнштейн умел взглянуть на проблему с неожиданного ракурса и найти неординарное решение. Иногда, чтобы выйти из тупика, он играл на скрипке, и мысли принимали нужное направление
Парадоксы теории относительности
Эйнштейну принадлежит множество научных открытий, но главное достижение ученого — создание теории относительности, которая подняла физику и астрономию на новый уровень. По легенде, прозрение осенило Эйнштейна в тот момент, когда он ехал в трамвае мимо уличных часов. Он вдруг понял, что, если бы трамвай разогнался до скорости света, то в его восприятии часы, находящиеся снаружи, остановились бы. Из этого был выведен основной постулат: наблюдатели, находящиеся в разных системах отсчета, по-разному воспринимают реальность, в том числе пространство и время.
Если бы человек, находящийся в трамвае, уронил какой-то предмет, он бы увидел, что тот падает вертикально.
Хотя на самом деле, с учетом движения трамвая, предмет падал бы по параболе. Тем не менее законы природы, вызвавшие падение этого предмета, не меняются. Меняется только их восприятие наблюдателем. В этом заключается принцип относительности.
Из этого принципа Эйнштейн вывел две теории: частную и общую теории относительности. Самый известный эффект, следующий из частной теории относительности, — это замедление времени. В системе координат, где объекты движутся со скоростями, близкими к скорости света, время растягивается. Обычно это иллюстрируется так называемым парадоксом близнецов. Если один из двух близнецов улетит в космос на ракете, движущейся со скоростью света, и вернется через десять лет, то окажется, что он на десять лет младше второго. Ведь в его системе часы замедлились, и для него прошло всего несколько часов.
«Единственная причина для существования времени — чтобы все не случилось одновременно» (А. Эйнштейн)
Общая теория относительности математически более сложна, чем частная. На ее разработку Эйнштейну понадобилось 11 лет. Эта теория превращает наш трехмерный мир (который можно измерить в длину, ширину и высоту) в четырехмерный, где четвертым измерением является время. Причем все измерения неразрывно связаны, нет отдельного пространства и отдельного времени, есть пространственно-временной континуум. А гравитация, таким образом, является следствием искривления ткани пространства-времени под воздействием массы.
«Теория — это когда все известно, но ничего не работает. Практика — это когда все работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает… и никто не знает почему!» (А. Эйнштейн)
Читайте также
- Исаак Ньютон: основы небесной механики
- Уильям Гершель: первооткрыватель урана и инфракрасного излучения
- Стивен Хокинг: законы существования черных дыр