СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ....................................  2

1. Биография ................................  3

2. Творчество ...............................  5

Заключение .................................. 10

Литература .................................. 10

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

За свою историю человечество создало величайшую культуру, в которой наука занимает центральное место. Многие ключевые вопросы естественных наук, вместе со своими философскими обоснованиями, базируются на физических выводах. Поэтому физика считается одной из фундаментальных естественных наук.

Создание физики как науки, в самом широком смысле этого слова, - как науки, лежащей в основе наших представлений о неорганической природе, включая и многие технические приложения, - есть результат постоянного взаимодействия теории и практики. То теория, то практика, то обе вместе становятся движущей силой прогресса, направленного на разрешение загадок природы.

Альберт Эйнштейн как личность – физик, философ, гуманист – стоит в одном ряду с такими выдающимися мировыми учеными как Галилео Галилей, Исаак Ньютон и др. Он не только подарил миру величайшие открытия, но также сознавал всю ответственность за свое детище. Чувство гражданского долга, сложившееся еще в трудные детские и юношеские годы, руководило им на протяжении всей его жизни. Пришедшая к нему слава не ослепила его: он оставался простым, веселым, искренним человеком, остро реагирующим на несправедливость, притеснение, подавление свободы. Многие выдающиеся современники Эйнштейна отмечали прежде всего характерное для него единство слова и дела. Он не только видел недостатки современного ему общества, но и активно боролся с ними, даже когда это влекло за собой преследование на родине. С глубокой тревогой за судьбу человеческой культуры наблюдал Эйнштейн события второй мировой войны.

1. БИОГРАФИЯ.

 

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в еврейской семье в городе Ульме на Дунае на юге Германии. Уже через год после рождения Альберта его отец Герман Эйнштейн и мать Пуалина Эйнштейн, урожденная Кох, испытывающие материальные затруднения, перебираются в Мюнхен, где в 1881 г. родилась сестра Альберта Майя.

В 1889 г. Альберт поступает в гимназию Луитпольда в Мюнхене. Но духовный климат этого учебного заведения оказался невыносимым для него, и в 1894 году, не сдавая даже выпускных экзаменов, он отправился к родителям в Милан, которые к этому времени обосновались в северной Италии, решив попытать счастье в торговле электротоварами. Оказавшись в Италии, Эйнштейн сложил с себя немецкое подданство.

После неудачной попытки сдать вступительные экзамены в федеральный «Политехникум», т.е. Высшее техническое училище в Цюрихе, Эйнштейн в 1895 году стал учеником кантональной школы в Аарау, а через год успешно закончив школу, поступил в Высшее техническое училище на физико-математическое отделение. В это время Эйнштейн встречается с людьми, знакомство с которыми оказало влияние на его дальнейшую судьбу. Среди них Марсель Гроссман, помогавший Эйнштейну в математических занятиях, а также Герман Минковский, который позже, в 1908 году, придал теории относительности четырехмерную форму, Милева Марич, первая жена Эйнштейна, которая родила ему двух сыновей – Ганса-Альберта и Эдуарда.

В зимнем семестре 1898 года Эйнштейн сдал переходные экзамены в училище, а в 1900 году получил диплом этого заведения. Места ассистента на кафедре для него не нашлось, поэтому в 1901 году он временно исполнял должность помощника преподавателя сначала в Винтертуре, а затем в Шафгаузене, а в феврале 1902 года, в год смерти своего отца, он нашел, наконец, работу в Патентном бюро в Берне, где 11 февраля он зарегистрировался в полиции как гражданин Цюриха, прибывший на место своей постоянной работы. Он без труда снял себе комнату в квартире на Герингеркайтгассе, 32.

Выбор Эйнштейном Берна в качестве места жительства не был случаен. Известно письмо Эйнштейна от 3 мая 1901 года, отправленное из Милана, где он жил у своих родителей, цюрихскому профессору А.Штерну, где он, в частности, пишет: «Есть также надежда, что в будущем я получу постоянную работу в швейцарском Бюро патентов». По прибытию в Берн Эйнштейну не удалось сразу устроиться на работу и в ожидании постоянного места он надеялся подрабатывать частными уроками. Оправдывая звание домашнего учителя, в качестве которого он зарегистрировался в полиции Берна, он помещает в газете объявление о готовности давать уроки по физике и математике за скромное вознаграждение по 3 франка за урок[1]. Первым, кто откликнулся на это объявление, был Л.Шаван, служащий Бернского почтово-телеграфного ведомства, располагавшегося в том же здании, что и Бюро патентов. У него остались конспекты уроков, полученных им у одного из самых выдающихся физиков мира, которые до настоящего времени еще не изданы. При первой встрече с Эйнштейном Люсьен Шаван составил словесный портрет своего нового учителя: «Рост Эйнштейна 176 см, он широкоплеч и слегка сутоловат. Короткий череп кажется необычайно широким. Кожа матовая, смуглая. Над большим чувственным ртом узкие черные усики. Нос с небольшой горбинкой. Глаза темно-карие, глубокие, взгляд мягкий и лучистый. Голос приятный, глубокий, как звук виолончели. Эйнштейн говорит по-французски правильно, с легким иностранным акцентом.»

Незадолго до приезда в Берн, 18 декабря 1901 года, Эйнштейн направил в Федеральное ведомство духовной собственности (умственных ценностей) – так торжественно наименовалось Бюро патентов – официальное заявление о приеме на работу. Заявление было написано от руки четкой готической прописью: «Я, нижеподписавшийся, настоящим позволяю себе ходатайствовать о приеме на работу в Федеральное бюро духовной собственности на должность инженера 2 класса, вакансия на которую была объявлена в газете Bundesblatt 11 декабря 1901 года».

По воспоминаниям Эйнштейна, относящиеся к 1955 году, директор Бюро патентов доктор Ф.Галлер (1844-1936) подверг его обстоятельному устному испытанию – экзамен продолжался около двух часов. В общем и целом Эйнштейн произвел на Галлера благоприятное впечатление, и как раз обширные познания Эйнштейна в теории Максвелла сыграли в этом немаловажную роль, так как в те годы она еще не была освоена большинством физиков и считалась верхом сложности. По результатам этого конкурсного экзамена Эйнштейн был зачислен на временную работу техническим экспертом 3 класса, при этом Галлер потребовал, чтобы в течение испытательного срока он научился свободно ориентироваться в технических чертежах и пополнил бы свои познания в инженерных дисциплинах. Официально свою службу в Бюро патентов Эйнштейн начал 23 июня 1902 года.

Годы, проведенные в Берне, оказались для Эйнштейна очень продуктивными. В центре его интересов сначала были проблемы статистической физики, а затем специальная теория относительности. 1905 год принес Эйнштейну большой научный успех: он предложил новый способ определения размеров молекул и развил гипотезу о квантовой природе света[2], создал теорию броуновского движения и заложил основы специальной теории относительности в статье «К электродинамике движущихся тел». Несмотря на эти научные достижения Эйнштейна, его кандидатура на пост приват-доцента в Бернском университете в 1907 году была отвергнута. Но уже в 1908 году его принимают на эту должность и на его первую лекцию в зимнем семестре 1908/09 учебного года, пришли всего три студента.

Важным событием в жизни молодого Эйнштейна стал 81 съезд Общества немецких естествоиспытателей и врачей, состоявшийся в 1909 году в Заальцбурге. Именно здесь он лично познакомился с некоторыми крупнейшими физиками того времени и имел возможность изложить им свои идеи, касающиеся теории относительности. Среди них были Макс Планк, Вольфганг Пауле, Арнольд Зоммерфельд, Макс Борн.

Свою первую почетную степень Эйнштейн получил от Женевского университета в 1910 году. В 1911 году он получает пост ординаторского профессора в немецком Карловом университете в Праге.

Весной 1914 года Эйнштейн, оставив семью, приехал в Берлин. По инициативе Планка, который первым оценил истинное значение работы Эйнштейна, он еще в 1913 году был избран членом Прусской Академии наук и назначен директором Физического института, созданного при «Обществе содействия наукам имени императора Вильгельма».

В 1915 году Эйнштейн добился успеха в главном деле своей жизни: ему удалось окончательно сформулировать общую теорию относительности и теорию гравитации, которые разрушили здание классической физики, а с ним и ньютоновскую концепцию пространства-времени.

В 1919 году Эйнштейн, который уже несколько лет не жил со своей семьей, развелся с Милевой. В том же году он заключил брак со своей кузиной Эльзой.

Начиная с 1918 года Эйнштейн в течение нескольких лет читает лекции по своей теории относительности в разных частях света: 1918 год – Цюрих; 1919 год – Лейден; 1921 год – Париж; 1922 год – Принстон; с 1923 года – поездки в Англию, Испанию, Францию, Японию, Палестину и т.д. С 1930 года Эйнштейн каждую зиму читает лекции в Принстоне. Большинство физиков не признавало общей теории относительности, а некоторые из них принимали ее лишь с известными оговорками. Полностью ее приняли только Лауэ, Планк, Зоммерфельд и Бор.

В 1933 году Эйнштейн эмигрировал в США, где занял пост почетного профессора института фундаментальных исследований в Принстоне, а в 1940 году он получил американское гражданство. 2 августа 1941 года Эйнштейн направил президенту Рузвельту свое знаменитое письмо о возможности создания атомной бомбы. Но потрясенный взрывами атомных бомб над городами Японии, в 1946 году вступил в Президиум комитета запрещения атомного оружия. Умер Эйнштейн 18 апреля 1955 г. в Принстоне.

2. ТВОРЧЕСТВО.

 

Творческие интересы Эйнштейна были многообразны. Еще до поступление в бернское Бюро патентов он интересовался природой электромагнитных явлений и фотоэлектрических эффектов. Результатом работ в этом направлении явилось создание квантовой статистики Бозе-Энштейна, центральным понятием которой является функция распределения Бозе-Энштейна определяющая среднее число частиц в одном из термодинамическом состоянии. В последствии эта функции была объединена с аналогичными функциями Ферми-Дирака, Масквела-Больцмана, став таким образом фундаментальным понятием квантовой статистической физики. Исследуя природу фотоэффекта Эйнштейн открыл закон, названный в последствии его именем, внешнего фотоэффекта, который он сформулировал следующим образом: «Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности»[3].

В начале своего творческого пути Эйнштейн был поглощен проблемой осязаемости атомов. В 1095 г. выходит его статья «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты», где он дает экспериментаторам совет, как наблюдать атомные движения и измерять размеры атомов. В своем письме к своему близкому другу Бессо он пишет: «Здесь встает важный вопрос: «Можно ли действительно наблюдать беспорядочные колебания, вызванные хаотичностью молекулярного движения, или благодаря своей малости они ускользают от наблюдения?» Ответ ошеломляет: теория действительно предсказывает возможность наблюдения таких колебаний, причем они наблюдались еще почти сто лет назад»[4]. В 1908 г. Эйнштейн от теории переходит к практике и вместе с П.Габихтом создает экспериментальную установку для измерения малых количеств электричества – потенциал-мультипликатор Эйнштейна-Габихта, который позволял измерять электрическое напряжение на уровне 0,0003 вольта, что являлось не превзойденным результатом того времени. В дальнейшем Эйнштейн продолжил исследования молекулярных токов с французским ученым де Гаазом совместно с которым бала создана необходимая экспериментальная установка и результаты эксперимента опубликованы 15 апреля 1915 г. Выявленное в ходе эксперимента явление получило название эффекта Эйнштейна (1916), в последствии Эйнштейна-Ричердсона (1921), и только в 30-х годах он получил современное название Эйнштейна - де Газа.

Работая в патентном бюро Эйнштейн, бучи человеком увлеченным не только наукой, но и техникой, получил около дух десятков патентов на различные технические изобретения. В 20-х годах XX века в повседневную практику западного мира стали входить домашние бытовые холодильники, в связи с чем перед промышленность встала задача создания недорогих, эффективных, надежных и малогабаритных холодильных агрегатов для холодильников. Эйнштейн вместе со своим другом-учеником Сцилардом не оставили эту проблему без внимания и 15 ноября 1928 года получили английский патент №282428 «Усовершенствование, касающееся холодильного аппарата» в которой излагалась оригинальная схема абсорбционной холодильной машины. Идея предложенная ими оказалась настолько продуктивной, что 11 ноября 1930 г. патентом США №1781591 права на это изобретение были перекуплены американским отделением ведущей шведской фирмы «Електролюкс».

Эйнштейн и Сцилард не остановились на разработке только абсорбционного холодильного устройство, а предприняли попытку разработать конструкцию ртутно-динамической холодильной установки на проект которой они получили патент №563403 от 30 мая 1933 г. Использование в качестве поршней ртуть позволяло обеспечить главное требование предъявляемое к домашним холодильникам – безшумность, и в тоже время сохранить преимущества поршневых холодильных агрегатов – высокую производительность. В дальнейшим идея ртутного холодильника ими была усовершенствована в магнитогидродинамический насос, в котором ртуть приводилась в движение переменным электромагнитным полем, что позволяло значительно повысить производительность холодильного агрегата. В последствии на это устройство авторы получили немецкие патенты № 554959, 555413, 556535, 561904, английские - № 303065, 344881, швейцарский - № 140217, голландский – № 31163.

Но не смотря на соль продуктивную деятельность в науке и технике, несомненно главным творческим детищем Эйнштейна бала знаменитая общая теория относительности (ОТО), суть которой сводилась к следующему.

В своей основной работе «Основы общей теории относительности» Эйнштейн писал: «Законы физики должны быть составлены так, чтобы они были справедливы для произвольно движущихся координатных систем.».

В свою очередь теория относительности Галилея утверждала что все координаты в реальном и мыслимом пространстве связаны между собой через эталоны длины и времени, таким образом, что благодаря им можно перейти из одной системы координат в другую. Эйнштейн разрабатывая общую теорию относительности исходил из предположения Лоренца-Минковского о том, что пространство и время неразрывно связаны между собой, поэтому координаты пространства-времени представляют собой лишь метки или наименования, не всегда имеющие смысл физической длины или времени, а раз так то, различные системы координат не связаны между собой никаким связующим эталоном, а являются непосредственной частью единой пространство-временной координатой. В основе этого утверждения Эйнштейна лежала нелинейная геометрия Римана-Лобочевского, утверждавшая о криволинейности пространства. Достижение Эйнштейна заключается в том, что он развил математическую модель созданную Лоренцем, Риманом, Лобачевским, Минковским в физическую теорию, в которой связал обобщенную характеристику материи (энергию, импульс, напряженность) с кривизной пространства через гравитационную постоянную, которую он представлял как отношение удвоенной гравитационной постоянной Ньютона к скорости света в четвертой степени. Полученный результат и составляет суть общей теории относительности.

Основным вопросом на который пытался найти ответ Эйнштейн являлся вопрос: относительно чего определяются скорость и ускорение? Сами по себе законы природы не ставят перед исследователем такой задачи. В специальной теории относительности понятия абсолютной скорости движения инерциональной системы отсчета не существует, так в ней отсутствует базовая система отсчета относительно которой можно было бы определить эту абсолютную скорость. Размышления, связанные с этим вопросом, сыграли важную роль в объяснении и истолковании общей теории относительности и для Эйнштейна они стали определяющими в выборе индуктивного подхода в разработке общей теории относительности. В основу своего рассуждения Эйнштейн положил принцип Маха, смысл которого заключается в следующем.

Если Ньютон полагал, что пространство и тела в нем по сути своей разные реальности, то Мах выдвинул теорию согласно которой пространство существует лишь постольку, поскольку существуют тела, удаление тел прекращает существование пространства, то есть тела и пространство едимая и неделимая суть. В современной физической концепции этот принцип звучит следующим образом: «Если пространство и время так же материальны, как и любая среда (тела, поля и т.п.), и являются объективной реальностью, то исчезновение среды неизбежно влечет за собой исчезновение пространства и времени»[5]. Эйнштейн с помощью математического аппарата Минковского создал теоретическую модель разделения среды и пространства, которая не привела к уничтожению пространства-времени согласно принципу Маха, а всего лишь выродило общую среду-пространство в пространство Минковского без среды. Таким образом общая теория относительности Эйнштейна это попытка решить проблему единства пространства и среды на уровне физических представлений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 

Эйнштейн всегда исходил из самых общих принципов и в своих теоретических построениях всячески избегал зримых, механических моделей даже в качестве простых отправных пунктов для соответствующих рассуждений. В 1931 г. на лекции прочитанной в берлинском планетарии, он говорил: «Для создании теории простого набора экспериментальных фактов никогда не бывает достаточно – всегда требуется вдобавок свободное изобретение человеческого разума, атакующего самое существо проблемы».

Эйнштейн полагал, что ни какой эксперимент не открывает в Природе теорию. Однажды в беседе с Минковским Эйнштейн высказал утверждение, что «открытие не есть творческий акт, ибо открыть – значит увидеть нечто, что уже имеется в готовом виде». Таким образом Эйнштейн представлял высший творческий процесс, связанный с открытием абсолютно новых, еще не известных человечеству явлений и законов Природы, как трансцендентный переход от незнания к знанию с родни божественному откровению. Очевидно ему и самому до конца не было понятно как осуществляется переход от общеизвестных утверждений и постулатов к знаниям, которые открываются сначала одному человеку, а затем становятся достоянием многих.

Несмотря на амбициозность поставленной перед собой задачи - создание общей теории физических полей Эйнштейн в жизни оставался простым и доступным человеком. Он поддерживал отношения со множеством людей науки, техники и искусства. Он был не только ученым мирового значения, выдающимся изобретателем, но и не плохим знатоком искусства; не плохо играл на скрипке.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Гернек Ф. Альберт Эйнштейн. М.: 1966.

2. Зилиг К. Альберт Эйнштейн. М.: 1966.

3. Спасский Б.И. История физики. М.: 1977.

4. Френкель В.Я., Явелов Б.Е. Эйнштейн – изобретатель. М.: 1981.

5. Шмутцер Э. Теория относительности. М.: 1981.