¿Quién conoce mejor la información personal sobre Einstein?

Introducción a Einstein: El 14 de marzo de 1879 fue un día memorable para la pequeña ciudad de Ulm, Alemania. Tal día como hoy nació aquí Einstein, el científico más grande del siglo XX.

Los padres de Einstein eran judíos. Ya en el siglo XVI d.C., los antepasados ​​judíos de Einstein vagaron hasta Alemania desde lugares desconocidos. Pero por razones desconocidas, de repente abandonaron la antigua tradición de la migración judía, se enamoraron de las montañas, los ríos y los bosques de Alemania y comenzaron a establecerse. En la generación de los padres de Einstein, aparte de algunos hábitos religiosos menores, en realidad se habían convertido en auténticos alemanes. Hablaban alemán, amaban a Alemania, consideraban a Alemania como su patria y se daban por sentado que eran alemanes.

El padre de Einstein, llamado Hermann Einstein, era un pequeño empresario fracasado. Lo que más le gustaba en la vida era leer a Schiller y Heine en el salón todas las noches. El nombre de su madre era Pauline Coker. Nació en una familia famosa, recibió una buena educación y tuvo un alto nivel de logros culturales. Amaba aún más la literatura y la música.

Einstein nació en una familia así. Además, la época en la que creció fue la de desarrollo más rápido de la física en la historia de la humanidad. Cuando Einstein entró en su juventud, fue el período más activo de Thomas Alva Edison, Hendrik Antoon Lorentz, Pierre Curie y Marie Sklodowska Curie. En este momento, el sistema teórico de la física clásica establecido por Galileo, Newton y otros, después de casi 200 años de altibajos, ha sufrido enormes cambios debido al descubrimiento de las leyes de conservación y conversión de energía, el establecimiento de la termodinámica y la estadística. Física, especialmente gracias al trabajo de Faraday y Maxwell. El descubrimiento del electromagnetismo se está convirtiendo cada vez más en el tema más importante de la historia de la humanidad.

El joven Einstein no estaba sujeto a viejas tradiciones, basándose en el trabajo de investigación de Lorenz y otros, realizó cambios fundamentales en algunos conceptos básicos como el espacio y el tiempo. Este avance fundamental en la teoría abrió una nueva era de la física.

Esta teoría es el símbolo de la carrera de toda la vida de Einstein y es su teoría de la relatividad. Antes de esto, Einstein fue el primero en ampliar el concepto cuántico de Planck a la propagación de la luz en el espacio en su artículo "Sobre la generación y transformación de la luz" escrito en 1905, y propuso la "Hipótesis cuántica de la luz", se cree que: para valores promedio temporales (es decir, fenómenos promedio estadísticos), la luz se comporta como fluctuaciones, mientras que para valores instantáneos (es decir, fenómenos de fluctuación), la luz se comporta como partículas; Esta es la primera vez en la historia que se ha revelado la unidad de las propiedades ondulatorias y partícula de las partículas microscópicas, conocida como "dualidad onda-partícula". Los avances posteriores en física han demostrado que la dualidad onda-partícula es la característica más básica de todo el mundo microscópico. Einstein ganó el Premio Nobel de Física en 1921 por este descubrimiento.

El nacimiento de la teoría de la relatividad estuvo marcado por "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" publicado en 1905 cuando Einstein tenía 26 años. Para ser honesto, pocas personas pueden entender el artículo de Einstein, pero es el artículo más importante del siglo XX. La teoría especial de la relatividad propuesta por Einstein en este artículo resolvió en gran medida la crisis de la física clásica que surgió a finales del siglo XIX y promovió la revolución de toda la teoría física. El final del siglo XIX fue un período de cambios en la física, con nuevos resultados experimentales que impactaron el sistema de física clásica establecido desde Galileo e I. Newton. La generación anterior de físicos teóricos representada por H.A. Lorenz intentó resolver la contradicción entre teorías viejas y cosas nuevas basándose en el marco teórico original. Einstein creía que la salida residía en cambios fundamentales en toda la base teórica. Basándose en las dos generalizaciones universales de la relatividad del sistema de referencia inercial y la invariancia de la velocidad de la luz, transformó los conceptos básicos de tiempo, espacio y movimiento en la física clásica, negando la existencia de un espacio absolutamente estático y el concepto de simultaneidad. . de lo absoluto. Esta teoría también explicó con éxito por qué los elementos radiactivos (como el radio) pueden liberar grandes cantidades de energía, sentando las bases teóricas para la invención de las bombas atómicas y de hidrógeno en el siglo XX.

La tercera contribución de Einstein fue su "teoría de la cinética molecular". En su artículo "Estudio del movimiento de partículas suspendidas en líquidos estacionarios sobre la base de la teoría cinética molecular", Einstein utilizó la teoría atómica para explicar el "movimiento browniano". El "movimiento browniano" es el movimiento irregular de algunas partículas muy pequeñas suspendidas en un líquido. Fue descubierto por primera vez por R. Brown.

Tres años después de que Einstein propusiera esta teoría, el físico francés J.B. Perrin confirmó las predicciones teóricas de Einstein con experimentos precisos, resolviendo así la cuestión de si existen átomos que ha sido debatida en los círculos científicos y filosóficos durante más de medio siglo, formulando la hipótesis atómica. una teoría científica con una base sólida.

Tres grandes descubrimientos en la historia de la ciencia son suficientes para poner a Einstein a la par de Copérnico, Newton, Darwin y otros. Pero lo que Einstein es más elogiado por las generaciones futuras es que en sus últimos años se dedicó a la sociedad con gran entusiasmo, se preocupó por la política, se opuso a la guerra y pidió la paz. En ese momento, Einstein no sólo era un gran científico, un pensador destacado con espíritu de exploración filosófica, sino también un hombre íntegro y con un alto sentido de responsabilidad social. Durante la Primera Guerra Mundial, participó en actividades pacifistas públicas y clandestinas. Después de que los nazis tomaron el poder en Alemania en 1933, Einstein fue el principal objetivo de persecución en la comunidad científica. Afortunadamente, estaba dando conferencias en los Estados Unidos en ese momento y no fue perseguido. En 1939, se enteró del descubrimiento de la fisión nuclear del uranio y de su reacción en cadena. Bajo el impulso del físico húngaro L. Szilard, escribió al presidente Roosevelt sugiriendo el desarrollo de una bomba atómica para impedir que Alemania tomara la iniciativa. Así que Roosevelt estaba decidido a construir una bomba atómica y la probó con éxito en Nuevo México en 1945. En vísperas del final de la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos lanzó bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, Japón, y Einstein estaba muy descontento con esto. Después de la guerra, se llevaron a cabo luchas incansables para lanzar un movimiento pacífico contra la guerra nuclear y contra el peligro del fascismo en Estados Unidos.

Einstein murió a causa de una enfermedad en la Universidad de Princeton, Estados Unidos, el 18 de abril de 1955. ¡Su nombre y sus logros serán inmortales!

La época de estudiante de Einstein

Albert Einstein nació el 14 de marzo de 1879 en la pequeña ciudad alemana de Ulm. Sus padres eran ambos judíos. Einstein tuvo una infancia feliz. Su padre era un hombre tranquilo, gentil y de buen corazón que amaba la literatura y las matemáticas. Su madre tenía una personalidad fuerte y amaba la música, lo que influyó en Einstein. Einstein comenzó a aprender a tocar el violín a la edad de seis años, y el violín se convirtió en su compañero de toda la vida. Los padres de Einstein tuvieron una buena influencia y educación familiar sobre él, y la familia estaba llena de un espíritu libre y una atmósfera pacífica.

Al igual que Newton, Einstein no demostró ninguna inteligencia superior cuando era joven. Al contrario, no podía hablar cuando tenía más de cuatro años, y su familia incluso temía que fuera un imbécil. Cuando tenía seis años ingresó a la escuela nacional. Era un niño muy tranquilo al que le gustaba jugar juegos que requerían paciencia y tenacidad, como construir casas con trozos de papel. Después de ingresar a la escuela secundaria en 1888, no destacó académicamente. Excepto por ser bueno en matemáticas, no era muy bueno en otras materias, especialmente en latín y griego. No tenía ningún interés en las lenguas clásicas. En aquella época, las escuelas alemanas tenían que aceptar la educación religiosa. Einstein hablaba muy en serio al principio, pero después de leer libros de divulgación científica se dio cuenta de que muchas historias sobre religión eran falsas. A la edad de 12 años abandonó su creencia en la religión y empezó a sospechar de toda autoridad y creencia en los entornos sociales, desarrollando una mente libre. Einstein descubrió que hay un enorme mundo natural a su alrededor, que existe independientemente de los seres humanos como un misterio eterno. Vio a muchas personas a las que respetaba y admiraba mucho encontrar libertad y paz interior cuando se dedicaban a esta carrera. Por lo tanto, cuando era niño, Einstein eligió la carrera científica con la esperanza de dominar los misterios del mundo natural. Una vez que eligió este camino, perseveró y nunca se arrepintió.

En 1895, Einstein llegó a Zurich, Suiza, y se preparó para postularse para la Universidad Federal de Tecnología de Zurich. Aunque obtuvo buenos resultados en matemáticas y física, no obtuvo buenos resultados en otras materias. El jefe de la escuela le recomendó que fuera a Suiza. Estudié en el instituto estatal de Aarau durante un año para recuperar los deberes. Einstein se sintió feliz durante su estancia en la escuela secundaria estatal de Aarau. Probó el aire libre y el sol de Suiza y decidió renunciar a su ciudadanía alemana.

En 1896, Einstein se convirtió oficialmente en apátrida y fue admitido en la Universidad Federal de Tecnología. Durante la universidad, Einstein se obsesionó con la física. Por un lado, leyó las obras de los famosos físicos alemanes Kirchhoff, Hertz y otros, estudió la teoría electromagnética de Maxwell y la mecánica de Mach y, a menudo, acudió a la casa del profesor para pedir consejo. Por otro lado, pasaba la mayor parte de su tiempo yendo a laboratorios de física para hacer experimentos, y estaba obsesionado con la observación y medición directa. En 1900, Einstein se graduó en la universidad. En 1901 obtuvo la ciudadanía suiza.

En 1902, con la ayuda de su amigo Grossmann, Einstein finalmente encontró un trabajo estable como técnico en la Oficina Federal Suiza de Patentes en Berna.

La creación de la teoría especial de la relatividad

A los 16 años, Einstein aprendió en los libros que la luz es una onda electromagnética que viaja a una velocidad muy rápida. Tuvo una idea. Si una persona se mueve a la velocidad de la luz, ¿qué tipo de mundo verá? No podrá ver la luz avanzando, solo podrá ver el campo electromagnético oscilando pero estancado en el espacio. ¿Es esto posible?

En relación con esto, 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 lo introdujo por primera vez en la ciencia en el siglo XVII como medio para transmitir luz. Más tarde, Huygens desarrolló aún más la teoría del éter, creyendo que el medio por el que se transportaban las ondas de luz era el éter, que debería llenar todo el espacio, incluido el vacío, y poder penetrar en la materia ordinaria. A diferencia de la visión de Huygens, Newton propuso la teoría de 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 las partículas de Newton. Sin embargo, en el siglo XIX la teoría ondulatoria adquirió un dominio absoluto y la teoría del éter también se desarrolló enormemente. La opinión en ese momento era que la propagación de las ondas depende del medio, porque la luz se puede propagar en el vacío, y el medio para la propagación de las ondas de luz es el éter que llena todo el espacio, también llamado éter de luz. 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 cree que la luz y los fenómenos electromagnéticos se unifican en la teoría y la práctica. es una onda electromagnética dentro de un cierto rango de frecuencia, unificando así la teoría ondulatoria de la luz con la teoría electromagnética. El éter no sólo es portador de ondas luminosas, sino también de campos electromagnéticos. Hasta finales del siglo XIX se intentó buscar el éter, pero nunca se descubrió experimentalmente.

Sin embargo, la electrodinámica se ha encontrado con un problema importante, y es que es incompatible con el principio de relatividad seguido por la mecánica newtoniana. La idea del principio de relatividad existía ya en la época de Galileo y Newton. El desarrollo del electromagnetismo se integró inicialmente en el marco de la mecánica newtoniana, pero encontró dificultades para explicar el proceso electromagnético de los objetos en movimiento. Según la teoría de Maxwell, la velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío, es decir, la velocidad de la luz, es una 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. una pregunta: ¿El principio de relatividad es aplicable a la mecánica? ¿Es aplicable al electromagnetismo? Por ejemplo, hay 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 Maxwell, la velocidad de los dos tipos de luz es la misma y la velocidad del coche no influye en ello. Pero según la teoría de Galileo, estas dos medidas son diferentes. El automóvil que viene hacia usted acelerará la luz emitida, es decir, la velocidad de la luz del automóvil que va delante = velocidad de la luz + velocidad del automóvil, mientras que la velocidad de la luz del automóvil que se aleja es más lenta, porque la velocidad de la luz; del auto de atrás = velocidad de la luz - velocidad del auto. Las afirmaciones de Maxwell y Galileo sobre la velocidad se contradecían claramente. ¿Cómo solucionamos este desacuerdo?

La física teórica alcanzó su apogeo en el siglo XIX, pero también contuvo enormes crisis. El descubrimiento de Neptuno mostró el poder teórico extremadamente poderoso de la mecánica newtoniana. La unidad del electromagnetismo y la mecánica hizo que la física mostrara una integridad formal, y fue elogiada como "un sistema arquitectónico solemne y majestuoso y un templo hermoso y conmovedor". En la mente de la gente, la física clásica ha alcanzado un nivel casi perfecto. Cuando el famoso físico alemán Planck era joven, le dijo a su maestro que se dedicaría a la física teórica. El maestro le aconsejó: "Joven, la física es una ciencia que ya está completa y no será mucho más importante". Es una pena dedicar su vida a este tema."

Einstein parece ser la persona que construirá un nuevo edificio de física. Durante sus días en la Oficina de Patentes de Berna, Einstein prestó amplia atención a los avances más avanzados en física, pensó profundamente sobre muchos temas y formó sus propias ideas únicas. Durante el transcurso de diez años de exploración, 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. Entonces pensó: ¿Y es necesario un marco de referencia absoluto? ¿El campo electromagnético tiene que tener carga?

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. 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 tienen todas la misma forma. Este es el principio de relatividad, estrictamente hablando, el principio de relatividad en un sentido estricto. En este artículo, Einstein no habló mucho sobre 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 basaba 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 sucedieron al mismo tiempo? Generalmente confirmamos mediante señales. Para conocer la simultaneidad de eventos en diferentes lugares, necesitamos conocer la velocidad de transmisión de la señal, pero ¿cómo es que no se supera esta velocidad? Debemos medir la distancia espacial entre dos lugares y el tiempo necesario para la transmisión de la señal. Medir la distancia espacial es muy sencillo. Debemos suponer que hay un reloj en cada lugar que se ha ajustado. De los dos relojes, puedes conocer el tiempo de propagación de la señal. Pero, ¿cómo sabemos que el reloj de otro lugar es correcto? La respuesta es que también se necesita una señal. ¿Puede esta señal configurar el reloj correctamente? Si seguimos la línea de pensamiento anterior, se necesitaría una nueva señal, lo que conduciría a una retirada infinita y en realidad no se puede confirmar la simultaneidad de diferentes lugares. Pero una cosa está clara: la simultaneidad debe estar relacionada con una señal, de lo contrario no tendría sentido decir que estas dos cosas sucedieron 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 es constante en todos los sistemas de referencia inerciales y es la velocidad máxima a la que se mueven los objetos. 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 que surgen 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 un cambio radical en la visión del espacio y el tiempo, afirmando que la masa aumenta con la velocidad y se acerca al infinito a medida que la velocidad se acerca a la velocidad de la luz. También presentó la famosa relación masa-energía: E=mc2. 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

Después de que Einstein publicara su primer artículo sobre la teoría especial de la relatividad en 1905, no suscitó inmediatamente una gran respuesta. 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 navegando en la 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 estaba 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 si la luz de estrellas distantes pasa sobre la superficie del Sol, se desviará durante 1,7 segundos. 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 Royal Society y la Royal Astronomical Society leyeron oficialmente el informe de observación, confirmando que las conclusiones de la relatividad general son correctas. 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 desde la época de Newton". "La teoría de la relatividad de Einstein es uno de los mayores logros del pensamiento humano". ". Einstein se convirtió en una figura periodística. En 1916, escribió una popular introducción a 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 de idiomas. ampliamente.

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. 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 coeficientes de inercia 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.

La relatividad general ha establecido una teoría completa de la gravedad, que involucra principalmente a los cuerpos celestes. Hasta ahora, la cosmología relativista se ha desarrollado aún más y la física de ondas gravitacionales, la astrofísica compacta y la física de agujeros negros, todas ramas de la astrofísica relativista, han logrado ciertos avances, lo que ha atraído a muchos científicos a realizar investigaciones.

Un físico francés dijo una vez de Einstein: "Entre los físicos de nuestro tiempo, Einstein estará a la vanguardia. Es y seguirá siendo el físico más influyente del universo humano. "Una de las estrellas brillantes ", "En mi opinión, puede ser más grande que Newton, porque su contribución a la ciencia ha penetrado más profundamente en la estructura de los fundamentos básicos del pensamiento humano."