Perfil personal de Einstein
Calculo que la mayoría de la gente conoce a Einstein. Si no, no tengas miedo, echa un vistazo a su currículum para saber más. El siguiente es el perfil personal de Einstein que compilé para usted. Espero que le sea útil
Introducción a Albert Einstein
Albert Einstein (Albert Einstein).Einstein, 14 de marzo. , 1879 - 18 de abril de 1955), físico judío.
Einstein nació en 1879 en una familia judía en Ulm, Alemania (ambos padres eran judíos). Se graduó en el Instituto Federal de Tecnología de Zurich en 1900 y se convirtió en ciudadano suizo. En 1905, después de doctorarse en filosofía en la Universidad de Zurich, Einstein propuso la hipótesis del fotón y explicó con éxito el efecto fotoeléctrico. Como resultado, ganó el Premio Nobel de Física en 1921 y fundó la teoría especial de la relatividad. Fundó la teoría general de la relatividad en 1915.
Einstein sentó las bases teóricas para el desarrollo de la energía nuclear y marcó el comienzo de una nueva era de la ciencia y la tecnología modernas. Es reconocido como el físico más grande desde Galileo y Newton. El 26 de diciembre de 1999, Einstein fue seleccionado como el "Gran Hombre del Siglo" por la revista Time.
La experiencia del personaje de Albert Einstein
Período de estudios
En 1888 (9 años), Einstein ingresó a la escuela secundaria Louisbold para estudiar. Recibió educación religiosa en la escuela y recibió un bar mitzvá. Friedman fue el instructor.
En 1889 (10 años), bajo la dirección de Talmei, un estudiante de medicina, leyó lecturas científicas y obras filosóficas de divulgación.
En 1891 (con 12 años), aprendió por sí mismo la geometría euclidiana y se sintió entusiasmado por ella. Al mismo tiempo, comenzó a estudiar matemáticas superiores por su cuenta.
En 1892 (con 13 años), comenzó a leer las obras de Kant.
En 1894 (15 años), la familia de Einstein se mudó a Italia.
En 1895 (16 años), completó su autoestudio de cálculo. Ese mismo año, Einstein suspendió su examen de ingreso al Politécnico Suizo. Einstein empezó a pensar en lo que pasaría si una persona se moviera a la velocidad de la luz. Estar confundido por las contradicciones inherentes a las teorías clásicas.
En 1896 (17 años), recibió el diploma de la escuela secundaria de Aarau. El 29 de octubre, Einstein se mudó a Zurich y estudió en el Instituto Suizo de Tecnología.
El 19 de octubre de 1899 (20 años), Einstein solicitó oficialmente la ciudadanía suiza.
En agosto de 1900 (21 años), Einstein se graduó en la Universidad Federal de Tecnología de Zurich; en diciembre completó el artículo "Inferencias del fenómeno capilar", que se publicó en el "Journal of Physics" de Leipzig. " al año siguiente Conviértete en ciudadano suizo.
El 21 de marzo de 1901 (22 años) obtuvo la nacionalidad suiza. Completar la tesis sobre la teoría termodinámica de la diferencia de potencial de mayo a julio de este año.
Después de graduarse
El 16 de junio de 1902 (23 años), fue empleado de la Oficina de Patentes en Berna, Suiza.
En 1903 (24 años), se casó con su compañera de universidad Mileva Marik. Tuvieron su primer hijo antes de casarse.
En septiembre de 1904 (25 años), pasó de ser un empleado en período de prueba de la Oficina de Patentes a un técnico formal de tercer nivel.
En marzo de 1905 (26 años), publicó la teoría cuántica, propuso la hipótesis cuántica de la luz y resolvió el problema del efecto fotoeléctrico. En abril presentó su tesis "Un nuevo método para determinar el tamaño molecular" en la Universidad de Zurich y obtuvo su doctorado. En mayo, completó su tesis "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" y propuso de forma independiente y completa el principio de la relatividad especial, marcando el comienzo de una nueva era de la física. Por eso este año se llama "El año del milagro de Einstein".
En abril de 1906 (27 años), fue ascendido a técnico de segundo nivel en la Oficina de Patentes. En noviembre, completé un artículo sobre el calor específico de los sólidos, que es el primer artículo sobre la teoría cuántica de los sólidos.
En 1907 (28 años), fue ascendido a técnico de primer nivel en la Oficina de Patentes.
En octubre de 1908 (29 años), se desempeñó como profesor externo en la Universidad de Berna.
En octubre de 1909 (30 años), dejó la Oficina de Patentes de Berna y se convirtió en profesor asociado de física teórica.
En octubre de 1910 (31 años), completó el trabajo sobre la opalescencia crítica.
En 1911 (32 años), se trasladó a Praga desde Suiza.
En 1912 (33 años), propuso la ley del "equivalente actínico".
En 1913 (34 años), regresó a Alemania y se desempeñó como director del Instituto de Física Kaiser Wilhelm de Berlín y profesor en la Universidad Humboldt de Berlín. También fue elegido académico de la Universidad Prusiana. Academia de Ciencias.
Principales logros de Albert Einstein
Teoría de la Relatividad
Creación de la teoría especial de la relatividad:
A los 16 años , Einstein Einstein aprendió en los libros que la luz es una onda electromagnética que viaja a una velocidad muy rápida. En este sentido, tenía muchas ganas de explorar el llamado problema del éter relacionado con las ondas de luz. El término éter proviene de los griegos y se utiliza para representar los elementos básicos que componen los objetos celestes. Descartes en el siglo XVII y Christian Huygens posteriormente fueron pioneros y desarrollaron la teoría del éter, creyendo que el éter es el medio a través del cual se propagan las ondas de luz, llena todo el espacio, incluido el vacío, y puede penetrar en la materia. A diferencia de la teoría del éter, Newton propuso la teoría de las partículas de la luz. Newton creía que el cuerpo luminoso emite una corriente de partículas que se mueven en línea recta, y la corriente de partículas impacta en la retina para provocar la visión. En el siglo XVIII prevaleció la teoría de partículas de Newton, pero en el siglo XIX la teoría ondulatoria tuvo una ventaja absoluta. La teoría del éter también se ha desarrollado mucho: la propagación de ondas requiere un medio, y el medio para la propagación de la luz en el vacío es el éter, también llamado éter ligero. Al mismo tiempo, el electromagnetismo se ha desarrollado vigorosamente gracias a los esfuerzos de Maxwell, Hertz y otros, se ha formado una teoría dinámica madura de los fenómenos electromagnéticos, la electrodinámica, y se ha demostrado teórica y prácticamente que la luz es una onda electromagnética dentro de una onda electromagnética. cierto rango de frecuencias. Esto unificó la teoría ondulatoria de la luz y la teoría electromagnética. El éter no sólo es portador de ondas luminosas, sino también de campos electromagnéticos. Hasta finales del siglo XIX, la gente intentó buscar éter, pero nunca se descubrió en los experimentos. Por el contrario, el experimento de Michelson-Morley descubrió que era poco probable que existiera.
El desarrollo del electromagnetismo se integró inicialmente en el marco de la mecánica newtoniana, sin embargo, al explicar el proceso electromagnético del movimiento de objetos, se encontró que era inconsistente con el principio de relatividad seguido por la mecánica newtoniana. Según la teoría de Maxwell, la velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío, es decir, la velocidad de la luz, es constante; sin embargo, según el principio de suma de velocidades de la mecánica newtoniana, la velocidad de la luz en diferentes sistemas inerciales es diferente. Por ejemplo, dos coches, uno que se acerca y otro que se aleja. Ves las luces del coche de delante acercándose y las luces del coche de detrás alejándose. Según la teoría de Galileo, el coche que se dirige hacia ti emitirá luz con una velocidad superior a c (velocidad de la luz en el vacío 3,0x10^8m/s), es decir, la velocidad de la luz del coche de delante = velocidad de la luz + velocidad del automóvil; mientras que la velocidad de la luz del automóvil que sale es menor que c, es decir, la velocidad de la luz del automóvil que viene detrás = velocidad de la luz - velocidad del automóvil. Pero según la velocidad de los dos tipos de luz, la velocidad de la luz es la misma, porque en la teoría de Maxwell, la velocidad del automóvil no afecta la propagación de la luz, para decirlo sin rodeos, no importa cuál sea el automóvil. la velocidad de la luz es igual a c. Las afirmaciones de Maxwell y Galileo sobre la velocidad son obviamente contradictorias.
¡Einstein parece ser la persona que construirá un nuevo edificio de la física! Einstein estudió cuidadosamente la teoría electromagnética de Maxwell, especialmente la electrodinámica desarrollada y elaborada por Hertz y Lorentz. Einstein creía firmemente que la teoría electromagnética era completamente correcta, pero había un problema que le inquietaba: la existencia del sistema de referencia absoluto éter. Leyó muchas obras y descubrió que todos los intentos de demostrar la existencia del éter habían fracasado. Después de investigar, Einstein descubrió que, aparte de servir como sistema de referencia absoluto y una carga de campos electromagnéticos, el éter no tenía ningún significado práctico en la teoría de Lorentz.
A Einstein le gustaba leer obras filosóficas y absorber el alimento ideológico de la filosofía. Creía en la unidad del mundo y la coherencia de la lógica. Einstein fue influenciado por las dudas de David Hume sobre la validez universal de la ley de causalidad durante su estancia en la Academia Olímpica de Ciencias. El principio de la relatividad ha sido ampliamente probado en mecánica, pero no puede establecerse en electrodinámica. Einstein planteó dudas sobre la inconsistencia lógica entre los dos sistemas teóricos de la física. Creía que el principio de la relatividad debería ser universalmente cierto, por lo que la teoría electromagnética debería tener la misma forma para cada sistema inercial, pero aquí surge el problema de la velocidad de la luz.
Si la velocidad de la luz es una cantidad constante o una cantidad variable se ha convertido en la cuestión principal de si el principio de la relatividad es universalmente válido. Los físicos de aquella época creían generalmente en el éter, es decir, creían en la existencia de un sistema de referencia absoluto. Esto estaba influenciado por el concepto de espacio absoluto de Newton. A finales del siglo XIX, Mach criticó la visión absoluta de Newton sobre el espacio y el tiempo en su libro "Desarrollo de la mecánica", que dejó una profunda impresión en Einstein. Un día de mayo de 1905, Einstein discutió este tema que había sido explorado durante diez años con un amigo. Besso explicó sus puntos de vista basados en el machismo, y los dos discutieron sobre ello durante mucho tiempo. De repente, Einstein se dio cuenta de algo. Después de pensarlo una y otra vez cuando llegó a casa, finalmente descubrió el problema. Al día siguiente vino nuevamente a casa de Besso y le dijo: Gracias, mi problema está resuelto. Resulta que Einstein tenía una cosa clara: no existe una definición absoluta del tiempo y existe una conexión inseparable entre el tiempo y la velocidad de las señales luminosas. Encontró la llave de la cerradura y, después de cinco semanas de arduo trabajo, Einstein presentó la teoría especial de la relatividad a la gente.
El 30 de junio de 1905, los "Anales de Física" alemanes aceptaron el artículo de Einstein "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" y lo publicaron en la revista en septiembre del mismo año. Este artículo es el primer artículo sobre la teoría especial de la relatividad. Contiene las ideas básicas y el contenido básico de la teoría especial de la relatividad. La teoría especial de la relatividad se basa en dos principios: el principio de la relatividad y el principio de la velocidad constante de la luz. El punto de partida de la solución de Einstein al problema fue su firme creencia en el principio de la relatividad. Galileo fue el primero en aclarar la idea del principio de relatividad, pero no dio una definición clara de tiempo y espacio. Newton también habló de la idea de relatividad cuando estableció el sistema mecánico, pero también definió el espacio absoluto, el tiempo absoluto y el movimiento absoluto. Fue contradictorio en este tema. Einstein desarrolló en gran medida el principio de la relatividad. En su opinión, no existe ningún espacio absolutamente estático y no existe un tiempo absolutamente idéntico. Todo el tiempo y el espacio están relacionados con los objetos en movimiento. Para cualquier sistema de referencia y sistema de coordenadas, solo existe espacio y tiempo que pertenecen a este sistema de referencia y sistema de coordenadas.
Para todos los sistemas inerciales, las leyes físicas expresadas por el espacio y el tiempo de este sistema de referencia están todas en la misma forma. Este es el principio de relatividad, estrictamente hablando, es el principio de relatividad en un. sentido estrecho. En este artículo, Einstein no discutió la base de la velocidad constante de la luz como principio básico. Propuso que la velocidad constante de la luz era una suposición audaz, que se basó en los requisitos de la teoría electromagnética y el principio de la relatividad. Este artículo es el resultado de muchos años de reflexión de Einstein sobre el tema del éter y la electrodinámica. Utilizó la relatividad de la simultaneidad como un gran avance para establecer una nueva teoría del tiempo y el espacio, y basándose en la nueva teoría del espacio y el tiempo. Dio la teoría de los cuerpos en movimiento a la electrodinámica en su forma completa, el éter ya no es necesario, la deriva del éter es inexistente.
¿Qué es la relatividad de la simultaneidad? ¿Cómo sabemos que dos eventos en diferentes lugares ocurren al mismo tiempo? Generalmente lo confirmaremos mediante señales. Para conocer la simultaneidad de eventos en diferentes lugares, necesitamos conocer la velocidad de transmisión de la señal, pero ¿cómo medir esta velocidad? Debemos medir la distancia espacial entre dos lugares y el tiempo requerido para la transmisión de la señal. La distancia es muy simple. El problema radica en medir el tiempo. Debemos suponer que hay un reloj en cada lugar que ha sido ajustado. Las lecturas de los dos relojes pueden conocer el tiempo de propagación de la señal. Pero, ¿cómo sabemos que el reloj de un lugar diferente está configurado? La respuesta es que necesitamos una señal. ¿Puede esta señal alinear el reloj? Si seguimos la idea anterior, será necesaria una nueva señal, de esta forma no se puede confirmar la simultaneidad en diferentes lugares. Pero una cosa está clara: la simultaneidad debe estar relacionada con una señal; de lo contrario, no tiene sentido decir que estas dos cosas suceden al mismo tiempo.
La señal luminosa puede ser la señal más adecuada para el reloj, pero la velocidad de la luz no es infinita, lo que lleva a una conclusión novedosa para un observador estacionario: dos cosas suceden al mismo tiempo, y para un observador en movimiento, dos cosas suceden al mismo tiempo. No es al mismo tiempo. Imaginamos un tren circulando a gran velocidad, su velocidad es cercana a la velocidad de la luz. Cuando el tren pasó por el andén, A se paró en el andén. Dos relámpagos brillaron frente a los ojos de A, uno en el extremo delantero del tren y otro en la parte trasera, dejando huellas en ambos extremos del tren y las partes correspondientes. el andén. A través de la medición, A y La distancia entre los dos extremos del tren es igual, y la conclusión es que A vio dos rayos al mismo tiempo. Por lo tanto, para A, si las dos señales luminosas recibidas recorren la misma distancia dentro del mismo intervalo de tiempo y llegan a su ubicación al mismo tiempo, los dos eventos deben ocurrir al mismo tiempo, son simultáneos.
Pero para B, que está en el centro del tren, la situación es diferente. Debido a que B se mueve con el tren de alta velocidad, primero interceptará la señal frontal que se propaga hacia él y luego recibirá la señal óptica desde atrás. -fin. Para B, los dos eventos no son simultáneos. Es decir, la simultaneidad no es absoluta sino que depende del estado de movimiento del observador. Esta conclusión niega los marcos de tiempo absoluto y espacio absoluto que subyacen a la mecánica newtoniana.
La teoría de la relatividad sostiene que la velocidad de la luz permanece invariable en todos los sistemas de referencia inerciales, y es la velocidad máxima a la que se mueve un objeto. Debido a los efectos relativistas, la longitud de un objeto en movimiento se acortará y el tiempo de un objeto en movimiento se dilatará. Sin embargo, debido a los problemas encontrados en la vida diaria, la velocidad del movimiento es muy baja (en comparación con la velocidad de la luz) y no se puede observar ningún efecto relativista.
Einstein estableció la mecánica relativista basada en una revolución completa en la visión del espacio y el tiempo, señalando que la masa aumenta con la velocidad, y cuando la velocidad se acerca a la velocidad de la luz, la masa tiende al infinito. También dio la famosa relación masa-energía: E=mc^2. La relación masa-energía jugó un papel rector en el desarrollo posterior de la energía atómica.
El establecimiento de la teoría general de la relatividad:
En 1905, después de que Einstein publicara el primer artículo sobre la teoría especial de la relatividad (es decir, "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento") , no hubo Hubo una gran respuesta de inmediato. Sin embargo, Planck, una autoridad en física alemana, notó su artículo y creyó que el trabajo de Einstein era comparable al de Copérnico. Fue precisamente debido a la promoción de Planck que la teoría de la relatividad se convirtió rápidamente en un tema de investigación y discusión que también atrajo a Einstein. atención.
En 1907, Einstein siguió el consejo de sus amigos y presentó su famoso artículo para solicitar un puesto de profesor no permanente en la Universidad Federal de Tecnología, pero la respuesta que recibió fue que el artículo era incomprensible. Aunque Einstein ya era muy famoso en la comunidad física alemana, no pudo conseguir un puesto de profesor universitario en Suiza. Muchas personas famosas comenzaron a quejarse de él. En 1908, Einstein finalmente consiguió un puesto de profesor no permanente y se convirtió en profesor asociado. en el segundo año. En 1912, Einstein se convirtió en profesor. En 1913, por invitación de Planck, se desempeñó como director del recién creado Instituto de Física Kaiser Wilhelm y profesor en la Universidad de Berlín.
Durante este período, Einstein se planteaba ampliar la teoría de la relatividad establecida. Para él, había dos problemas que le inquietaban. El primero es el problema de la gravedad. La relatividad especial es correcta para las leyes físicas de la mecánica, la termodinámica y la electrodinámica, pero no puede explicar el problema de la gravedad. La teoría de la gravedad de Newton es a distancia. El efecto gravitacional entre dos objetos se transmite instantáneamente, es decir, a una velocidad infinita. Esto entra en conflicto con la visión de campo basada en la teoría de la relatividad y el límite de la velocidad de la luz. El segundo es el problema de los marcos no inerciales. La teoría especial de la relatividad, al igual que las leyes anteriores de la física, sólo se aplica a los marcos inerciales. Pero, de hecho, es difícil encontrar un verdadero sistema inercial. Lógicamente hablando, todas las leyes naturales no deberían limitarse a sistemas inerciales, sino que deben considerar sistemas no inerciales. Para la relatividad especial es difícil explicar la llamada paradoja de los gemelos. La paradoja es que hay un par de hermanos gemelos que viajan en una nave espacial a una velocidad cercana a la velocidad de la luz. El reloj de alta velocidad se ralentiza y espera al hermano. De regreso, el hermano menor se ha vuelto muy viejo, porque la tierra ha experimentado décadas. Según el principio de relatividad, la nave espacial se mueve a gran velocidad en relación con la Tierra, y la Tierra también se mueve a gran velocidad en relación con la nave espacial. El hermano menor ve que el hermano mayor se hace más joven y el hermano mayor ve. que el hermano menor también debería ser menor. Simplemente no hay respuesta a esta pregunta. De hecho, la teoría especial de la relatividad sólo se ocupa del movimiento lineal uniforme, pero para que mi hermano regrese, debe pasar por un proceso de movimiento de velocidad variable, que la teoría de la relatividad no puede manejar. Mientras la gente estaba ocupada entendiendo la teoría especial de la relatividad, Einstein continuaba completando la teoría general de la relatividad.
En 1907, Einstein escribió un largo artículo sobre la teoría especial de la relatividad, "Sobre el principio de la relatividad y las conclusiones extraídas de él". En este artículo, Einstein mencionó la equivalencia por primera vez. Las ideas de Einstein sobre el principio de equivalencia han seguido desarrollándose. Usó la ley natural de que la masa inercial y la masa gravitacional son proporcionales como base del principio de equivalencia y propuso que un campo gravitacional uniforme en un volumen infinitamente pequeño puede reemplazar completamente el marco de referencia del movimiento acelerado.
Einstein también propuso el concepto de caja cerrada: no importa qué método se utilice, un observador en una caja cerrada no puede determinar si está en reposo en un campo gravitacional o en un espacio que se acelera sin campo gravitacional, este es el. afirmación más comúnmente utilizada para explicar el principio de equivalencia, y la igualdad de la masa inercial y la masa gravitacional es un corolario natural del principio de equivalencia.
En noviembre de 1915, Einstein presentó cuatro artículos a la Academia de Ciencias de Prusia. En estos cuatro artículos, presentó nuevas ideas, demostró la precesión del perihelio de Mercurio y obtuvo la ecuación correcta del campo gravitacional. En este punto, los problemas básicos de la relatividad general se resolvieron y nació la relatividad general. En 1916, Einstein completó un extenso artículo "Los fundamentos de la relatividad general". En este artículo, Einstein llamó por primera vez relatividad especial a la teoría de la relatividad, que anteriormente se aplicaba a los sistemas inerciales, y clasificó las leyes físicas que también son válidas sólo para los sistemas inerciales. El principio se llama principio de relatividad especial y establece además el principio de la relatividad general: las leyes de la física deben ser válidas para cualquier sistema de referencia que se mueva de cualquier manera.
La teoría general de la relatividad de Einstein cree que debido a la existencia de la materia, el espacio y el tiempo serán curvos, y el campo gravitacional es en realidad un espacio-tiempo curvo. La teoría de Einstein sobre el uso de la gravedad del Sol para curvar el espacio explica bien los inexplicables 43 segundos de precesión del perihelio de Mercurio. La segunda predicción importante de la relatividad general es el corrimiento al rojo gravitacional, es decir, el espectro se mueve hacia el extremo rojo en un fuerte campo gravitacional. En la década de 1920, los astrónomos lo confirmaron en observaciones astronómicas. La tercera predicción importante de la relatividad general es que los campos gravitacionales desvían la luz. El campo gravitacional más grande y cercano a la Tierra es el campo gravitacional del Sol. Einstein predijo que la luz de las estrellas distantes se desviaría durante 1,7 segundos si pasara por la superficie del Sol. En 1919, a instancias del astrónomo británico Eddington, el Reino Unido envió dos expediciones a dos lugares para observar el eclipse solar total. Después de una cuidadosa investigación, la conclusión final fue que la luz de las estrellas efectivamente se producía cerca del Sol con 1,7 segundos de desviación. La Real Sociedad Británica y la Real Sociedad Astronómica leyeron oficialmente el informe de observación, confirmando que la conclusión de la teoría general de la relatividad es correcta. En la reunión, el famoso físico y presidente de la Royal Society Thomson dijo: "Este es el logro más significativo en la teoría de la gravitación universal que se ha logrado desde la época de Newton. La teoría de la relatividad de Einstein es uno de los mayores logros del pensamiento humano". . ¿uno?. Einstein se convirtió en una figura periodística. En 1916, escribió una introducción popular a la teoría de la relatividad, "Una breve introducción a la teoría general y especial de la relatividad". En 1922, se había reimpreso 40 veces y se había traducido a más de una docena. idiomas. Fue ampliamente leído.
La importancia de la teoría de la relatividad:
Ha pasado mucho tiempo desde el establecimiento de la teoría especial de la relatividad y la teoría general de la relatividad ha resistido la prueba de la práctica. y la historia y es una verdad generalmente reconocida por la gente. La teoría de la relatividad ha tenido un gran impacto en el desarrollo de la física moderna y en el desarrollo del pensamiento humano moderno. La teoría de la relatividad unifica lógicamente la física clásica y hace de la física clásica un sistema científico perfecto. La teoría especial de la relatividad unifica los dos sistemas de la mecánica newtoniana y la electrodinámica de Maxwell sobre la base del principio especial de la relatividad, señalando que ambos obedecen al principio especial de la relatividad y son covariantes de la transformación de Lorentz que no es más que una transformación. el movimiento de objetos a bajas velocidades. Una buena aproximación al movimiento. Sobre la base de la covarianza general, la teoría general de la relatividad estableció la relación entre la longitud inercial local y el coeficiente de referencia universal mediante el principio de equivalencia, obtuvo la forma covariante general de todas las leyes físicas y estableció la teoría covariante general de la gravedad y la teoría de Newton. La teoría de la gravedad es sólo su primera aproximación. Esto resuelve fundamentalmente el problema anterior de que la física se limite a sistemas inerciales y proporciona una disposición lógicamente razonable. La teoría de la relatividad examina estrictamente los conceptos básicos de la física como el tiempo, el espacio, la materia y el movimiento, y proporciona una visión científica y sistemática del tiempo, el espacio y la materia, haciendo así de la física un sistema científico lógicamente perfecto.
La teoría especial de la relatividad da las leyes del movimiento de los objetos que se mueven a altas velocidades, y sugiere que masa y energía son equivalentes, y da la relación masa-energía. Estos dos resultados no son obvios para objetos macroscópicos que se mueven a bajas velocidades, pero muestran una importancia extrema cuando se estudian partículas microscópicas. Debido a que las partículas microscópicas generalmente se mueven muy rápido, y algunas se acercan o incluso alcanzan la velocidad de la luz, la física de partículas es inseparable de la teoría de la relatividad. La relación masa-energía no sólo crea las condiciones necesarias para el establecimiento y desarrollo de la teoría cuántica, sino que también proporciona una base para el desarrollo y aplicación de la física nuclear.
Estos conceptos completamente nuevos introducidos por Einstein, a la mayoría de los físicos de la Tierra en ese momento, incluido Lorentz, el fundador de la relación de transformación de la relatividad, les resultó difícil de aceptar. Algunos incluso dicen que en aquella época sólo había dos personas y media en el mundo que entendían la teoría de la relatividad. Los obstáculos de la antigua forma de pensar hicieron que esta nueva teoría física no fuera familiar para la mayoría de los físicos hasta una generación más tarde. Incluso cuando la Real Academia Sueca de Ciencias concedió el Premio Nobel de Física a Einstein en 1922, sólo decía ? Por su aportación a la física teórica, y más aún por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico. ?El discurso del Premio Nobel de Física a Einstein ni siquiera mencionó en absoluto la teoría de la relatividad de Einstein. (Nota: una razón importante por la que la teoría de la relatividad no ganó el Premio Nobel es que carece de una gran cantidad de verificaciones fácticas).
Efecto fotoeléctrico
En 1905, Einstein propuso La hipótesis del fotón y explicó con éxito el efecto fotoeléctrico le valió el Premio Nobel de Física en 1921.
La luz irradia el metal, provocando que cambien las propiedades eléctricas del material. Este tipo de fenómeno de conversión de luz en electricidad se conoce colectivamente como efecto fotoeléctrico.
El efecto fotoeléctrico se divide en emisión de fotoelectrones, efecto de fotoconductividad y efecto fotovoltaico. El primer fenómeno ocurre en la superficie de un objeto y también se llama efecto fotoeléctrico externo. Los dos últimos fenómenos ocurren dentro del objeto y se denominan efecto fotoeléctrico interno.
Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico en 1887, y Einstein fue el primero en explicar con éxito el efecto fotoeléctrico (el efecto de una superficie metálica que emite electrones bajo la acción de la irradiación de luz, y los electrones emitidos se llaman fotoelectrones). . Sólo cuando la longitud de onda de la luz es menor que un cierto valor crítico se pueden emitir electrones, es decir, la longitud de onda límite, y la frecuencia de la luz correspondiente se denomina frecuencia límite. El valor crítico depende del material metálico, mientras que la energía del electrón emitido depende de la longitud de onda de la luz y no tiene nada que ver con la intensidad de la luz, que no puede explicarse por la naturaleza ondulatoria de la luz. Hay otro punto que es incompatible con la naturaleza ondulatoria de la luz, es decir, la naturaleza instantánea del efecto fotoeléctrico. Según la teoría ondulatoria, si la luz incidente es débil y el tiempo de exposición es mayor, los electrones del metal pueden caer. acumula suficiente energía y sale volando de la superficie del metal. Pero el hecho es que mientras la frecuencia de la luz sea mayor que la frecuencia límite del metal, independientemente del brillo de la luz, la generación de fotones es casi instantánea, no más de diez elevado a la novena potencia negativa de segundos. La explicación correcta es que la luz debe estar compuesta de unidades de energía estrictamente especificadas (es decir, fotones o cuantos de luz) relacionadas con la longitud de onda.
En el efecto fotoeléctrico, la dirección de expulsión de los electrones no es completamente direccional, sino que la mayoría de ellos se emiten perpendicularmente a la superficie del metal, independientemente de la dirección de la luz. La luz es una onda electromagnética, pero la luz sí lo es. un campo electromagnético ortogonal que oscila a alta frecuencia. La amplitud es muy pequeña y no afectará la dirección de emisión de electrones.
Conservación de la energía
E=mc?, la ley de la inmortalidad de la materia, que establece que la masa de la materia es inmortal; La energía de la materia se conserva.
Aunque estas dos grandes leyes fueron descubiertas una tras otra, la gente pensaba que eran dos leyes no relacionadas, cada una de las cuales explicaba diferentes leyes de la naturaleza. Algunas personas incluso piensan que la ley de la inmortalidad de la materia es una ley química y la ley de conservación de la energía es una ley física, y pertenecen a categorías científicas diferentes.
Einstein creía que la masa de la materia es una medida de inercia, y la energía es una medida del movimiento; la energía y la masa no están aisladas entre sí, sino que están interconectadas y son inseparables. Los cambios en la masa de un objeto causarán cambios correspondientes en la energía; los cambios en la energía de un objeto también causarán cambios correspondientes en la masa.
En la teoría especial de la relatividad, Einstein propuso la famosa fórmula masa-energía: E=mc^2 (donde E representa la energía, m representa la masa, c representa la velocidad de la luz y el valor aproximado es 3? 10^8m/s, lo que demuestra que se puede crear energía reduciendo la masa).
La fórmula de relación masa-energía de Einstein explica correctamente diversas reacciones nucleares: Tomemos como ejemplo el helio 4 (He4), su núcleo está compuesto por 2 protones y 2 neutrones. Es lógico que la masa del núcleo de helio 4 sea igual a la suma de las masas de 2 protones y 2 neutrones.
De hecho, esa aritmética no es cierta. La masa del núcleo de helio es 0,0302u (unidad de masa atómica) menor que la suma de las masas de 2 protones y 2 neutrones. ¿Por qué sucede esto? El deuterón (cada deuterón contiene 1 protón y 1 neutrón) se fusiona para formar un núcleo de helio 4, se libera una gran cantidad de energía atómica. Cuando se genera 1 gramo de helio de 4 átomos, se liberan aproximadamente 2,7?10^12 julios de energía atómica. Debido a esto, la masa del núcleo de helio 4 disminuye.
Este ejemplo lo ilustra vívidamente: cuando dos núcleos de deuterio se agregan en un núcleo de helio-4, parece que la masa no se conserva, es decir, la masa del núcleo de helio-4 no es igual a la suma de las masas de los dos núcleos de deuterón. Sin embargo, calculada utilizando la fórmula de la relación masa-energía, la masa perdida por el núcleo de helio 4 resulta ser igual a la masa perdida debido a la liberación de energía atómica durante la reacción.
Einstein aclaró la esencia de la ley de inmortalidad de la materia y la ley de conservación de la energía desde una nueva altura, señaló la estrecha relación entre las dos leyes y profundizó aún más la comprensión de la naturaleza por parte de la humanidad.
La constante cosmológica
Cuando Einstein propuso la teoría de la relatividad, introdujo la constante cosmológica (para explicar la existencia de un universo estático con una densidad material distinta de cero) en la ecuación del campo gravitacional. Un término que es proporcional al tensor métrico está representado por el símbolo ?. La constante de proporcionalidad es muy pequeña y puede ignorarse en la escala de galaxias. Solo tiene significado en la escala del universo. constante cosmológica inversa. valor fijo de la gravedad) en su ecuación. Cree que existe una fuerza antigravedad que equilibra la gravedad y hace que el universo sea finito y estático. Cuando Hubble le mostró a Einstein los resultados de sus observaciones astronómicas del universo en expansión, Einstein dijo: "Este es el mayor error que he cometido en mi vida". ?
El universo se está expandiendo. Hubble y otros creen que la antigravedad no existe y que la tasa de expansión es cada vez más lenta debido a la fuerza gravitacional entre las galaxias. Existe una fuerza de torsión entre galaxias que promueve la expansión continua del universo, es decir, la energía oscura. Hace siete mil millones de años, derrotaron a la materia oscura y se convirtieron en los amos del universo. Las últimas investigaciones muestran que la materia oscura y la energía oscura representan aproximadamente el 96% del universo en términos de contenido de masa (sólo masa real, no materia virtual). Parece que la expansión del universo seguirá acelerándose hasta desintegrarse y morir. (También hay otras opiniones que son controvertidas). Aunque existe la constante cosmológica, el valor de la antigravedad supera con creces la gravedad. Linde dijo con humor: "Finalmente entiendo por qué a él (Einstein) le gustó tanto esta teoría y todavía estudió la constante cosmológica muchos años después. La constante cosmológica sigue siendo una de las cuestiones más importantes de la física actual". ?