Dalībnieks:Jaudiigaa/Smilšu kaste

Alberts Einšteins

Fizika

Alberts Einšteins piedzima Ulmā, Vācijā, 1879. gada 14. martā, dzīvoja Šveicē (1893 – 1914.), 1933. gadā emigrēja uz ASV.

Līdz triju gadu vecuma Alberts nerunāja. Taču pat jauns būdams izrādīja augstu intelektu un spēju saprast sarežģītas matemātiskās koncepcijas.

Bērnību Einšteins pavadīja Minhenē, un viņam nepatika apmeklējamā skola. Kad vecākiem nācās pārcelties uz Milānu Itālijā, Einšteins, būdams 15 gadus vecs, izmantoja izdevību un pameta skolu. Kad viņš saprata, ka vēlas iet sevis izvēlēto ceļu, viņš pabeidza Arrau vidusskolu Šveicē un iestājās Šveices nacionālajā politehnikumā Cīrihē. Taču viņš bieži izlaida lekcijas, dodot priekšroku vijoles spēlēšanai un fizikas papildmācīšanai. 1900. gadā viņš pabeidza politehnikumu.

Divus gadus Einšteins nostrādāja par privātskolotāju. 1902. gadā viņš ieguva eksaminētāja vietu Bernas patentu ofisā.

1903. gadā Einšteins apprecējās ar bijušo klasesbiedreni Milēvu Mariju. Viņiem bija divi bērni, taču vēlāk Einšteins šķīrās un atkārtoti apprecējās.

Galvenais Einšteina zinātniskais sasniegums – relativitātes teorijas radīšana, kas būtiski pārveidoja pri3ekšstatus par telpu un laiku. 1905. gadā Einšteins radīja speciālo relativitātes teoriju, formulēja jaunus kustības likumus, kas vispārināja Ņūtona kustības likumus. Einšteins izvirzīja divus postulātus: visās inerciālajās sistēmās visi fizikālie procesi noris vienādi; gaismas ātrums nav atkarīgs no gaismas avota vai novērojuma ātruma. Einšteins atklāja masas un enerģijas sakarību, pierādīja, ka masa ir sistēmā ietvertās enerģijas mērs. 1916. gadā izveidoja vispārīgo relativitātes teoriju. Tās pamatā ir ekvivalences princips. Vispārīgajā relativitātes teorijā Einšteins atklāja saistību starp telpu, laiku un gravitāciju, kas, pēc Einšteina teorijas, ir atkarīga no četrdimensiju telpas ģeometrijas. Einšteins formulējis gravitācijas lauka vispārīgos vienādojumus (Einšteina vienādojumi).Pirmais nopietnais zinātniskais darbs veltīts Brauna kustībai: ”Par daļiņu kustību šķidrumos, kas izriet no molekulāri kinētiskās teorijas” (1905). Tajā pašā gadā tika publicēts vēl viens Einšteina darbs ”Vienots skatījums par gaismas izcelsmi un tās pārvērtībām”. Sekojot Maksam Plankam, viņš izvirzīja pieņēmumu, ka gaisma tiek izstarota un absorbēta porcijām (diskrēti), un spēja izskaidrot fotoefektu. Par šo darbu viņam tika piešķirta Nobela prēmija (1921).

Lielāko popularitāti Einšteinam atnesa relativitātes teorija, kuru viņš pirmo reizi publicēja 1905. gadā rakstā ”Par kustīgu ķermeņu elektrodinamiku”. Einšteins nežēlīgi atmeta ētera koncepciju, kas ļāva visas inerciālās atskaites sistēmas uzskatīt par universālām, nevis tikai tās pētīt mehānikas ietvaros. Viņš izvirzīja universālu un, pavirši skatoties, paradoksālu postulātu, ka gaismas ātrums visiem novērotajiem, neskatoties uz to, kā viņi pārvietojas, paliek nemainīgs. Kā šī postulāta secinājums relativitātes teorijā tapa Lorenca pārveidojumi.

Einšteins devis lielu ieguldījumu kvantu fizikas pamatu izveidošanā. Radījis priekšstatu, ka starojuma laukam ir diskrēta, kvantu struktūra, ieviesis fotona jēdzienu (gaismas fotonu teorija, 1905). Izskaidrojis fotoefektu, Stoksa fluorescences likumu, fotojonizāciju u.c. parādības, ko nevarēja izskaidrot gaismas elektromagnētisko viļņu teorija (Nobela prēm. 1921). Kvantu idejas izmantojis cietvielu īpatnējās siltumietilpības izskaidrošanai (1907). Atkl. fotoķīmijas pamatlikumu (Einšteina likums, 1912). Iedalījis starojumu spontānajā un inducētajā un ieviesos koef., kas izsaka šo procesu varbūtību (Einšteina koeficienti, 1916). Šis Einšteina darbs ir kvantu elektronikas pamatā.

Pirmie Einšteina darbi statistiskajā fizikā attiecas uz 1902. Radījis Brauna kustības molekulāri statistisko teoriju (1905), kas ir fluktuāciju teorijas pamatā. 1909 devis formulu enerģijas fluktuācijām starojuma laukā. Izveidojis vienu no kvantu statistikas variantiem (Bozes-Einšteina statistika, 1924).

Einšteins pētīja arī citas problēmas. Viņš izstrādāja statistiku daļiņām ar veselu spinu, definēja jēdzienu uzspiests starojums, kam ir svarīga loma lāzerfizikā, paredzēja hidromagnētisko efektu. Tomēr nepieņēma kvantu mehānikas varbūtības raksturu, apgalvojot, ka ”Dievs kauliņus nespēlē”. 1933. gadā Einšteins bija spiests pārcelties uz Prinstonu (ASV). Tur viņš turpināja darbu par vienīgā lauka teoriju, kā arī bija viens no kodolpētījumu iniciatoriem Amerikā, taču vēlāk viņš vairākas reizes izteicās pret kodolieročiem. Starp daudziem pagodinājumiem, kas bija izteikti Einšteinam, bija arī piedāvājums kļūt par Izraēlas prezidentu 1952. gadā, kuru viņš noraidīja.

Einšteina darbi veltīti kosmoloģijai un vienotā lauka teorijai. Einšteina darbiem liela nozīme mūsdienu fizikas attīstībā – tie ir kvantu elektrodinamikas, lauka kvantu teorijas, atomfizikas, kodolfizikas, relatīvistiskās kosmoloģijas, dažu trofizikas nozaru pamatiem. Einšteina darbiem ir liela metodoloģiska nozīme.

Alberts Einšteins mira 1955. gada 18. aprīlī.

Izbrīns par krišanu

Fizika

Cauri tukšumam

Pirmmais, ko apzinās cilvēks, kas atbrīvojies no zīdaiņa autiņiem, ir smagums un kritiena briesmas. Pēc pirmā soļa,pirmā lēciena viņš pārliecinās, ka dzīve būs jānodzīvo pasaulē, kur vienmēr kau kas tiecas uz zemi un krīt. Ar tādu situāciju palīdz iepazīties zilumi, puni, sasistie šķīvji, citiem vārdiem, pieredze, kas uzkrājas no bērna kājas. Un galu galā cilvēks, dzīves pieredzes izskolots, sāk domāt, ka viņš daudz ko ir izpratis un zina.Bet vai tā ir?Pārbaudiet sevi kaut vai ar to pašu krišanas parādību.Lūk, jautājums. Kāpēc akmens krīt?Atbild dažādi:- Tāpēc, ka tas ir smags.- Tāpēc , ka Zeme to pievelk.Pirmā atbilde nāk no sirmas senatnes. Mūsu priekšteči, ticēdami saviem skolotājiem - senajiem gudrajiem, uzskatija, ka dažādiem ķermeņiem piemīt divas pretējas īpašības - smagums un vieglums. Un ka pasaulē katram ir ierādīta sava dabiskā vieta: smagajam - apakšā, vieglajam - augšā. Tāpēc uz leju traucas akmeņi , turpretim dūmi pačeļas augšup. Bet kas ir leja, apakša, un kāpēc akmenim tā ir dabiskāka par augšu, to senie gudrinieki nepateica.Ritēja gadsimti, un apakša sajuka ar augšu. Ļoti vienkārši - Zeme izrādijās apaļa austrālijas debesis ir apakša. Bet austrāliešu lāstekas nekrīt uz Mēnesi, kad tas ir zem Austrālijas.Kas atiecas uz vieglumu, tad, kā noskaidroja, tādas īpašības dabā nemaz nav. visiem ķermeņiem piemīt smagums , kaut arī dažādos daudzumos. Dūmi kāp augšup nevis tāpēc, ka tie ir viegli, bet tāpēc, ka tos aizrauj sev līdz siltais gaiss, kurš nav tik smags kā apkārtējais augstais gaiss. Tā arī ūdzenī iznirst korķis.Ar pirmo atbildes varantu, kā redzat, siastās nemazums pārpratumu un maldu.Otrais varinats ir krietni jaunāks. Tam nav vairāk par četrsimts gadiem. Sešpadsmitajā gadsimtā dižais astronoms Keplers ārkārtīi izteica mūsu laikos pierastu domu: "Nevis akmens tiecas uz Zemi, bet drīzāk gan Zeme to velk sev klāt." Šajos vārdos tika skaidri pasludināta Zemes gravitācijas ideja. Hipotēze par noslēpumainu spēku, kurš nāk no mūsu planētas, caurstrāvo tukšumu, "satver"akmeni un velk to lejup. Itkā būtu skaidrs.Bet mazliet padomājiet, un jūs šajā tradicionālajā skolnieciskajā izskaidrojumā atradīsiet iemeslu izbrīnam. Patiešām, kāpēc Zemes pievilkšanās spēks uz akmeni var iedarboties caur tukšumu, no atstatuma? Kā Zeme "satver" akmeni, tam "nepieskardamās"? Tā pati "iedarbība bez pieskaršanās", par kuru brīnijās jaunais Einšteins, aplūkodams kompasu, krītošajam akmenim taču ir vēl manāmāka un uzskatāmāka. Starp Zemi un akmeni nav redzami nekādi pavedieni, nekādas atsperes, un tomēr notiek krišana.Vai tas nav brīnums?Nepacietīgajiem droš vien gribas pajautāt: bet patiešām, kāpēc tas tā ir ? Kāpēc Zeme cauri tukšumam velk pie sevis akmeņus un visus pārējos ķermeņus ? Tūlīt saņemt atbildi, tas nozīmētu tūlīt, bez īpašām pūlēm, "aizbēk no izbrīna". bet tik steidzīga bēkšana neizdodas.Ārēji vienkāršais jautājums īstenībā izvēršas par visgrūtāko un sarežģītāko zinātnisko problēmu.

Sacīkstes bez uzvarētāja

Lai izprastu brīnuma cēloņus, vispirms tas sīki jāizpētī, precīzi jāuzzina, kā brīnums notiek. Neatbildot uz jautājumu "kā?", nevar arī uzināt, kāpēc tieši tā un ne citādi uzbūvēta un darbojas daba.Izvairīšanās no visu aptverošā kāpēc var likties nezināšanas upuris,piekāpšanās. Taču īstenībā tas ir gluži pretēji - tieši tas ir solis uz priekšu. To pierādijusi visa zinātnes vēsture.Tātadnevis kāpēc tas notiek, bet pirmām kārtām kā tas notiek?Vispirms - kā krīt ķermenis?Jebkuru bez kavēkļiem krītošu ķermeņu sacencība ir sacencība bez uzvarētāja. Bezgaisa telpā palaidiet vaļā pūciņu un lielgaballodi, un jūs redzēsiet, ka tā lido lejup blakus, ne par mata tiesu viena otru neapsteigdamas. tas atiecās uz ikvienu ķermeni, ja vienk krišanu nekas nekavē. Un arī tas ir brīnums. Liels dabas brīnums. Tāpēc ka, nepārliecinoties pašam savām acīm, nav iespējams noticēt, kapūciņa un lielgaballode krīt vienlīdz ātri. Ikdienas pieredze tādas zināšanas nedod. Vēl vairāk - tā ir pretrunā atziņai, ka visi ķermeņi krīt vienādi ātri. Nepieciešams zinātnisks mēģinājums - fizikāls eksperiments. Kā liecina daudzi zinātnes vēsturnieki, pirmais to izdarijis dižais itālietis Galileo Galilejs.

Pizas tornis

Šķībais tornis Itālijas pilsētā Pizā. Tas ir netikai arhitektūras piemineklis, tas bijis pasaulē gandrīz pats pirmais fizikālais aparāts. Uz tā tikusi pētīta parādība, kura apdraut drņa eksistenci, - krišana.Pirms četriem gadsimtiem Pizas unversitātes jaunais profesors Galilejs (tajā laikā viņš vel nebija izpelnijies visā pasaulē pazīstama fiziķa slavu, nebija pat vēl galīgi izšķīries; par medicīnu, glezniecību vai filozofiju) no šī torņa meta lejā lielgaballodes un musketes lodes. Un skatijās kā tās krīt.Lodes krita vienādi ātri, un Galilejs sajūsmināts par to brīnijās. Brīnijās tās kāpēc , ka kopš bērnu dienām viņam bija mācijuši domāt: smagākais krīt ātrāk par vieglo un, jo ātrāk, jo smagāks tas ir. Vecās grāmatās šis apgalvojums tika uzdots par neapšaubāmu patiesību, jo tā savulaik bija paziņojis dižākais no senatnes domātājiem - Aristotelis.Galilejs, pieaicinājis par liecinieci dabu, iedrošinājās zaimojoši pārbaudīt un noreidīt šo viedokli. Tā viņš pabeidza pirmo lielo darbu savā dzīvē, nodibināja eksperimentālo fiziku.Šie skaļie vārdi nav velti teikti. Galileja novērojumi un secinājumi bija zinātnisks varoņdarbs, cilvēka prāta spīdoša atskārsme, apvērsums zinātniskajā pasaules uzskatā.Toreiz, risinot zinātniskas problēmas, nebija pieņemts apelēt pie dabas. Uzskatija ka pasaulē visu var izskaidrot ar prātojumiem vien. Un tāpēc jaunā profesora cienīgie kolēģi, kas bija sapūlcējušies apakšā, torņa pakājē, negribēja ticēt savām acīm, apbēra Galileju bargiem pārmetumiem, nevēlējās klausīties viņa vārdos. Un viņi nepavisam nebja muļķi. Nē, tie bija izglītoti ļaudis, zināja senās valodas, prata komentēt antīkos tekstus, orentējās matemātikā, labrāt piedalijās filozofiskos disputos, kur izsmalcināja daiļrunas mākslu un formālo loģiku. Bet pret dabisko, dzīvo fizikālo parādību viņi izjuta augstprātīgu vienaldzību.Tas bija tāds laiks - vēl nebija dzimusi īsta fizika. Pētnieku prāts, vēl jauns, nenobriedis, tolaik droši vien bija pārāk lielīgs. Tas apts sevi apreibināja un pārvērteja. Tam bija kauns uzdot jautājumus nesaprātīgai stihijai. Tam šķita, ka eksperiments ir zemisksa, pat blēdīga nodarbošanās. Ķerties pie eksperimenta it kā apliecināja pašam savu garīgo vājumu.Arī Galilejs bija sava laikmeta dēls. Viņš nekaunējās no kaila spriedelējuma samākslotās pārgudrības. Viņš tāpat vingrinājās teoloģijā. Turēja godā Aristoteli, cītīgi to studēja. Un vispirms paklausīgi gāja viņa pēdās. Bet pēctam mācēja to apšaubīt.Tiesa, kaut ko tādu viens otrs bija uzdrīkstējies arī pirms Galileja. taču tieši galilejs zinātnes vēsturē pirmais ķecerīgās antiaristoteliskās pārdomas par krītošajiem ķermeņiem noveda līdz konkreitam eksperimentam. Viņš pirmais apzināti iedrošinājās pajautāt dabai, kādas ir krišanas īpašības. Galilejs nepaguris atbildēja uz Pizas kolēģu kurnēšanu. Kā nu kuram. Dažkārt, pielāgodamies oponentu gaumei, par ar ironiskiem dzejoļiem. Bet galvenais viņš turpināja savsu eksperimentus. Vēlreiz un vēlreiz rāpās tornī, centās uzzināt, vai krišanas ātrums nav atkarīgs ne tiaki no svara, bet arī no ķermeņa materiāla, no formas. Šaij problēmaij bija veltīta vesela sērija eksperimentu. Apaļas bumbas, iegarenas lodes no dzelzs, vara - viss lidoja lejup no torņa. Bija grūti eksperimentēt: nomestie ķermeņi pārāk ātri nonāca zemē.