Si luftoi Albert Einstein për paqen evropiane dhe fizikën teorike

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 04:10

Për mënyrën sesi shkenca ishte e ndërthurur ngushtë me politikën.

Në fillim të shekullit të njëzetë, në fizikë u bënë zbulime kolosale, një numër prej të cilave i përkisnin Albert Ajnshtajnit, krijuesit të teorisë së përgjithshme të relativitetit.

Shkencëtarët ishin në prag të një pikëpamjeje krejtësisht të re të Universit, e cila u kërkonte atyre guxim intelektual, gatishmëri për t'u zhytur në teori dhe aftësi për t'u marrë me një aparat kompleks matematikor. Sfida nuk u pranua nga të gjithë dhe, siç ndodh ndonjëherë, mosmarrëveshjet shkencore u mbivendosën mbi dallimet politike të shkaktuara fillimisht nga Lufta e Parë Botërore, pastaj nga ardhja e Hitlerit në pushtet në Gjermani. Ajnshtajni ishte gjithashtu një figurë kyçe rreth së cilës po thyheshin shtizat.

Ajnshtajni kundër të gjithëve

Shpërthimi i Luftës së Parë Botërore u shoqërua me një ngritje patriotike midis popullsisë së shteteve pjesëmarrëse, përfshirë shkencëtarët.

Në Gjermani më 1914, 93 shkencëtarë dhe figura kulturore, duke përfshirë Max Planck, Fritz Haber dhe Wilhelm Roentgen, botuan një manifest ku shprehin mbështetjen e tyre të plotë për shtetin dhe luftën që po bën: “Ne, përfaqësues të shkencës dhe artit gjerman, protestojmë përpara e gjithë bota kulturore kundër gënjeshtrave dhe shpifjeve me të cilat armiqtë tanë po përpiqen të ndotin kauzën e drejtë të Gjermanisë në luftën e vështirë për ekzistencë të imponuar ndaj saj. Pa militarizmin gjerman, kultura gjermane do të ishte shkatërruar shumë kohë më parë që në fillimet e saj. Militarizmi gjerman është produkt i kulturës gjermane dhe lindi në një vend që, si asnjë vend tjetër në botë, i është nënshtruar sulmeve grabitqare për shekuj me radhë”.

Sidoqoftë, ishte një shkencëtar gjerman që u shpreh ashpër kundër ideve të tilla. Albert Einstein botoi një manifest përgjigjeje "Për evropianët" në 1915: "Kurrë më parë lufta nuk e ka shqetësuar kaq shumë ndërveprimin e kulturave. Është detyrë e evropianëve, të arsimuar dhe me vullnet të mirë, të mos e lënë Evropën të dorëzohet”. Megjithatë, këtë apel, përveç vetë Ajnshtajnit, e kanë nënshkruar vetëm tre persona.

Ajnshtajni u bë një shkencëtar gjerman kohët e fundit, megjithëse ai lindi në Gjermani. Shkollën dhe universitetin e kreu në Zvicër dhe pas kësaj për gati dhjetë vjet universitete të ndryshme në Evropë refuzuan ta punësojnë. Kjo ishte pjesërisht për shkak të mënyrës në të cilën Ajnshtajni iu afrua kërkesës për të shqyrtuar kandidaturën e tij.

Kështu, në një letër drejtuar Paul Drude, krijuesit të teorisë elektronike të metaleve, ai fillimisht vuri në dukje dy gabime që përmbante teoria e tij dhe vetëm më pas kërkoi të punësohej.

Si rezultat, Ajnshtajni duhej të merrte një punë në zyrën zvicerane të patentave në Bernë dhe vetëm në fund të vitit 1909 ai ishte në gjendje të merrte një pozicion në Universitetin e Cyrihut. Dhe tashmë në vitin 1913, vetë Max Planck, së bashku me fituesin e ardhshëm të Nobelit në kimi Walter Nernst, erdhën personalisht në Cyrih për të bindur Ajnshtajnin të pranonte nënshtetësinë gjermane, të transferohej në Berlin dhe të bëhej anëtar i Akademisë së Shkencave Prusiane dhe drejtor i Institutit. të Fizikës.

Ajnshtajni e gjeti punën e tij në zyrën e patentave jashtëzakonisht produktive nga pikëpamja shkencore. “Kur dikush kalonte pranë, i vendosja shënimet e mia në një sirtar dhe pretendoja se po bëja punë me patentë,” kujton ai. Viti 1905 hyri në historinë e shkencës si annus mirabilis, "viti i mrekullive".

Këtë vit, revista Annalen der Physik botoi katër artikuj nga Ajnshtajni, në të cilët ai ishte në gjendje të përshkruante teorikisht lëvizjen Browniane, të shpjegonte, duke përdorur idenë plankiane të kuanteve të dritës, fotoefektin ose efektin e elektroneve që ikin nga një metal kur rrezatohet me dritë (në një eksperiment të tillë zbuloi elektronin JJ Thomson) dhe jep një kontribut vendimtar në krijimin e teorisë speciale të relativitetit.

Një rastësi e mahnitshme: teoria e relativitetit u shfaq pothuajse njëkohësisht me teorinë e kuanteve dhe po aq papritur dhe në mënyrë të pakthyeshme ndryshoi themelet e fizikës.

Në shekullin e 19-të, natyra valore e dritës u vendos fort dhe shkencëtarët ishin të interesuar se si është rregulluar substanca në të cilën këto valë përhapen.

Përkundër faktit se askush nuk e ka vëzhguar ende eterin (ky është emri i kësaj substance) drejtpërdrejt, dyshimet se ai ekziston dhe përshkon të gjithë Universin nuk u ngritën: ishte e qartë se vala duhet të përhapet në një lloj mediumi elastik, në analogji me rrathët nga një gur i hedhur në ujë: sipërfaqja e ujit në pikën e rënies së gurit fillon të lëkundet dhe, duke qenë se është elastike, lëkundjet transmetohen në pikat fqinje, prej tyre në ato fqinje, dhe kështu. në. Pas zbulimit të atomeve dhe elektroneve, as ekzistenca e objekteve fizike që nuk mund të shihen me instrumentet ekzistuese nuk befasoi askënd.

Një nga pyetjet e thjeshta për të cilën fizika klasike nuk mund të gjente një përgjigje ishte kjo: a mbartet eteri nga trupat që lëvizin në të? Nga fundi i shekullit të 19-të, disa eksperimente treguan bindshëm se eteri ishte marrë plotësisht nga trupat në lëvizje, ndërsa të tjerët, dhe jo më pak bindshëm, se ai ishte marrë vetëm pjesërisht.

Rrathët në ujë janë një shembull i valës në një mjedis elastik. Nëse trupi në lëvizje nuk e mban eterin, atëherë shpejtësia e dritës në raport me trupin do të jetë shuma e shpejtësisë së dritës në raport me eterin dhe shpejtësisë së vetë trupit. Nëse e fut plotësisht eterin (siç ndodh kur lëviz në një lëng viskoz), atëherë shpejtësia e dritës në raport me trupin do të jetë e barabartë me shpejtësinë e dritës në raport me eterin dhe nuk do të varet në asnjë mënyrë nga shpejtësia e vetë trupi.

Fizikani francez Louis Fizeau tregoi në 1851 se eteri është marrë pjesërisht nga rryma lëvizëse e ujit. Në një seri eksperimentesh nga 1880-1887, amerikanët Albert Michelson dhe Edward Morley, nga njëra anë, konfirmuan përfundimin e Fizeau me një saktësi më të lartë, dhe nga ana tjetër, zbuluan se Toka, duke u rrotulluar rreth Diellit, fut plotësisht eteri me të, domethënë shpejtësia e dritës në tokë është e pavarur nga mënyra se si lëviz.

Për të përcaktuar se si lëviz Toka në lidhje me eterin, Michelson dhe Morley ndërtuan një instrument të veçantë, një interferometër (shih diagramin më poshtë). Drita nga burimi bie në pllakën gjysmëtransparente, nga ku reflektohet pjesërisht në pasqyrën 1 dhe pjesërisht kalon në pasqyrën 2 (pasqyrat janë në të njëjtën distancë nga pllaka). Rrezet e reflektuara nga pasqyrat pastaj bien përsëri në pllakën gjysmë transparente dhe prej saj së bashku arrijnë në detektor, mbi të cilin lind një model ndërhyrje.

Nëse Toka lëviz në lidhje me eterin, për shembull, në drejtimin e pasqyrës 2, atëherë shpejtësia e dritës në drejtimet horizontale dhe vertikale nuk do të përputhet, gjë që duhet të çojë në një zhvendosje fazore të valëve të reflektuara nga pasqyra të ndryshme në detektor (për shembull, siç tregohet në diagram, poshtë djathtas). Në realitet, nuk u vu re asnjë zhvendosje (shih poshtë majtas).

Ajnshtajni kundër Njutonit

Në përpjekjet e tyre për të kuptuar lëvizjen e eterit dhe përhapjen e dritës në të, Lorentz dhe matematikani francez Henri Poincaré duhej të supozonin se dimensionet e trupave në lëvizje ndryshojnë në krahasim me dimensionet e atyre të palëvizshëm dhe, për më tepër, koha për trupat në lëvizje rrjedhin më ngadalë. Është e vështirë të imagjinohet - dhe Lorentz i trajtoi këto supozime më shumë si një truk matematikor sesa një efekt fizik - por ato lejuan pajtimin e mekanikës, teorisë elektromagnetike të dritës dhe të dhënave eksperimentale.

Ajnshtajni, në dy artikuj në vitin 1905, ishte në gjendje, në bazë të këtyre konsideratave intuitive, të krijonte një teori koherente në të cilën të gjitha këto efekte mahnitëse janë pasojë e dy postulateve:

• shpejtësia e dritës është konstante dhe nuk varet nga mënyra se si lëvizin burimi dhe marrësi (dhe është e barabartë me rreth 300,000 kilometra në sekondë);
• për çdo sistem fizik, ligjet fizike veprojnë në të njëjtën mënyrë, pavarësisht nëse ai lëviz pa nxitim (me çdo shpejtësi) apo është në qetësi.

Dhe ai nxori formulën fizike më të famshme - E = mc²! Për më tepër, për shkak të postulatit të parë, lëvizja e eterit pushoi së qenuri, dhe Ajnshtajni thjesht e braktisi atë - drita mund të përhapet në zbrazëti.

Efekti i zgjerimit të kohës, në veçanti, çon në "paradoksin e binjakëve" të famshëm. Nëse njëri nga dy binjakët, Ivan, shkon me një anije kozmike drejt yjeve dhe i dyti, Pjetri, mbetet ta presë atë në Tokë, atëherë pas kthimit të tij do të rezultojë se Ivani është plakur më pak se Pjetri, që nga koha në vazhdim. anija e tij kozmike me lëvizje të shpejtë po rridhte më ngadalë sesa në Tokë.

Ky efekt, si dhe dallimet e tjera midis teorisë së relativitetit dhe mekanikës së zakonshme, manifestohen vetëm me një shpejtësi të jashtëzakonshme lëvizjeje, të krahasueshme me shpejtësinë e dritës, dhe për këtë arsye nuk e hasim kurrë në jetën e përditshme. Për shpejtësitë e zakonshme me të cilat takohemi në Tokë, fraksioni v / c (kujtimi, c = 300,000 kilometra në sekondë) është shumë pak i ndryshëm nga zero, dhe ne kthehemi në botën e njohur dhe komode të mekanikës shkollore.

Sidoqoftë, efektet e teorisë së relativitetit duhet të merren parasysh, për shembull, kur sinkronizoni orët në satelitët GPS me ato tokësore për funksionimin e saktë të sistemit të pozicionimit. Përveç kësaj, efekti i zgjerimit të kohës manifestohet në studimin e grimcave elementare. Shumë prej tyre janë të paqëndrueshme dhe kthehen në të tjera brenda një kohe shumë të shkurtër. Sidoqoftë, ato zakonisht lëvizin shpejt dhe për këtë arsye zgjatet koha para transformimit të tyre nga pikëpamja e vëzhguesit, gjë që bën të mundur regjistrimin dhe studimin e tyre.

Teoria speciale e relativitetit lindi nga nevoja për të pajtuar teorinë elektromagnetike të dritës me mekanikën e trupave që lëvizin me shpejtësi (dhe me shpejtësi konstante). Pasi u transferua në Gjermani, Ajnshtajni përfundoi teorinë e tij të përgjithshme të relativitetit (GTR), ku shtoi gravitetin në fenomenet elektromagnetike dhe mekanike. Doli se fusha gravitacionale mund të përshkruhet si deformim nga një trup masiv i hapësirës dhe kohës.

Një nga pasojat e relativitetit të përgjithshëm është lakimi i trajektores së rrezeve kur drita kalon pranë një mase të madhe. Përpjekja e parë për verifikimin eksperimental të relativitetit të përgjithshëm do të bëhej në verën e vitit 1914 kur vëzhgohej një eklips diellor në Krime. Megjithatë, një ekip astronomësh gjermanë u internuan në lidhje me shpërthimin e luftës. Kjo, në njëfarë kuptimi, shpëtoi reputacionin e relativitetit të përgjithshëm, sepse në atë moment teoria përmbante gabime dhe jepte një parashikim të gabuar të këndit të devijimit të rrezes.

Në vitin 1919, fizikani anglez Arthur Eddington, kur vëzhgoi një eklips diellor në ishullin Principe në bregun perëndimor të Afrikës, ishte në gjendje të konfirmonte se drita e një ylli (ajo u bë e dukshme për faktin se Dielli nuk e eklipsi atë), duke kaluar pranë Diellit, devijon saktësisht në të njëjtin kënd si ekuacionet e parashikuara të Ajnshtajnit.

Zbulimi i Eddington e bëri Ajnshtajnin një superyll.

Më 7 nëntor 1919, në mes të Konferencës së Paqes në Paris, kur e gjithë vëmendja dukej se ishte e përqendruar në mënyrën se si do të ekzistonte bota pas Luftës së Parë Botërore, gazeta londineze The Times botoi një editorial: Një revolucion në shkencë: Një Teoria e Re e Universit, idetë e Njutonit janë mposhtur.

Gazetarët e ndoqën Ajnshtajnin kudo, duke e ngacmuar me kërkesa për të shpjeguar teorinë e relativitetit me pak fjalë, dhe sallat ku ai mbante leksione publike ishin të mbipopulluara (në të njëjtën kohë, duke gjykuar nga vlerësimet e bashkëkohësve të tij, Ajnshtajni nuk ishte një pedagog shumë i mirë; audienca nuk e kuptoi thelbin e leksionit, por megjithatë erdhi për të parë personazhin e famshëm).

Në vitin 1921, Ajnshtajni, së bashku me biokimistin anglez dhe Presidentin e ardhshëm të Izraelit, Chaim Weizmann, shkuan në një turne leksionesh në Shtetet e Bashkuara për të mbledhur fonde për të mbështetur vendbanimet hebraike në Palestinë. Sipas The New York Times, "Çdo vend në Metropolitan Opera u zu, nga gropa e orkestrës deri në rreshtin e fundit të galerisë, qindra njerëz qëndronin në korridor". Korrespondenti i gazetës theksoi: "Ajnshtajni fliste gjermanisht, por i etur për të parë dhe dëgjuar një njeri që plotësonte konceptin shkencor të Universit me një teori të re të hapësirës, kohës dhe lëvizjes, zuri të gjitha vendet në sallë".

Pavarësisht suksesit me publikun e gjerë, teoria e relativitetit u pranua me shumë vështirësi në komunitetin shkencor.

Nga viti 1910 deri në vitin 1921, kolegët me mendje progresive propozuan Ajnshtajnin për çmimin Nobel në fizikë dhjetë herë, por Komiteti konservator i Nobelit refuzoi çdo herë, duke përmendur faktin se teoria e relativitetit nuk kishte marrë ende konfirmim të mjaftueshëm eksperimental.

Pas ekspeditës së Eddington, kjo filloi të ndihej gjithnjë e më skandaloze, dhe në vitin 1921, ende të pa bindur, anëtarët e komitetit morën një vendim elegant - t'i jepnin Ajnshtajnit një çmim, pa përmendur fare teorinë e relativitetit, përkatësisht: Për shërbime për fizikën teorike dhe, veçanërisht, për zbulimin e ligjit të efektit fotoelektrik”.

Fizika ariane kundër Ajnshtajnit

Popullariteti i Ajnshtajnit në Perëndim nxiti një reagim të dhimbshëm nga kolegët në Gjermani, të cilët e gjetën veten praktikisht të izoluar pas manifestit militant të vitit 1914 dhe disfatës në Luftën e Parë Botërore. Në vitin 1921, Ajnshtajni ishte i vetmi shkencëtar gjerman që mori një ftesë për Kongresin Botëror të Fizikës Solvay në Bruksel (të cilin ai, megjithatë, e injoroi në favor të një udhëtimi në Shtetet e Bashkuara me Weizmann).

Në të njëjtën kohë, pavarësisht dallimeve ideologjike, Ajnshtajni arriti të ruante marrëdhënie miqësore me shumicën e kolegëve të tij patriotë. Por nga krahu i djathtë ekstrem i studentëve dhe akademikëve, Ajnshtajni ka fituar një reputacion si një tradhtar që e çon shkencën gjermane në rrugë të gabuar.

Një nga përfaqësuesit e këtij krahu ishte Philip Leonard. Përkundër faktit se në vitin 1905 Lenard mori çmimin Nobel në fizikë për studimin eksperimental të elektroneve të prodhuara nga efekti fotoelektrik, ai vuajti gjatë gjithë kohës për faktin se kontributi i tij në shkencë nuk u njoh sa duhet.

Së pari, në 1893 ai i huazoi Roentgen-it një tub shkarkimi të prodhimit të tij dhe në 1895 Roentgen zbuloi se tubat e shkarkimit lëshonin rreze që ishin ende të panjohura për shkencën. Lenard besonte se zbulimi të paktën duhej të konsiderohej i përbashkët, por e gjithë lavdia e zbulimit dhe çmimi Nobel në fizikë në vitin 1901 i shkuan vetëm Roentgenit. Lenard u indinjua dhe deklaroi se ai ishte nëna e rrezeve, ndërsa Roentgen ishte vetëm një mami. Në të njëjtën kohë, me sa duket, Roentgen nuk e përdori tubin Lenard në eksperimente vendimtare.

Tubi i shkarkimit me të cilin Lenard studioi elektronet në efektin fotoelektrik dhe Roentgen zbuloi rrezatimin e tij

Tubi i shkarkimit me të cilin Lenard studioi elektronet në efektin fotoelektrik dhe Roentgen zbuloi rrezatimin e tij

Së dyti, Lenard ishte thellësisht i ofenduar nga fizika britanike. Ai kundërshtoi përparësinë e zbulimit të elektronit nga Thomson dhe akuzoi shkencëtarin anglez se i referohej gabimisht punës së tij. Lenard krijoi një model të atomit, i cili mund të konsiderohet si paraardhësi i modelit të Rutherford, por kjo nuk u vu re siç duhet. Nuk është për t'u habitur që Lenard i quajti britanikët një komb tregtarësh mercenarë dhe mashtrues, dhe gjermanët, përkundrazi, një komb heronjsh, dhe pas shpërthimit të Luftës së Parë Botërore ai propozoi të organizonte një bllokadë intelektuale kontinentale në Britaninë e Madhe..

Së treti, Ajnshtajni ishte në gjendje të shpjegonte teorikisht efektin fotoelektrik, dhe Lenard në vitin 1913, edhe para mosmarrëveshjeve të lidhura me luftën, madje e rekomandoi atë për një post profesori. Por çmimi Nobel për zbulimin e ligjit të efektit fotoelektrik në 1921 iu dha vetëm Ajnshtajnit.

Fillimi i viteve 1920 ishte përgjithësisht një kohë e vështirë për Lenardin. Ai u përplas me studentët entuziastë të majtë dhe u poshtërua publikisht kur, pas vrasjes së politikanit liberal me origjinë hebreje dhe ministrit të Jashtëm gjerman Walter Rathenau, nuk pranoi të ulte flamurin në ndërtesën e institutit të tij në Heidelberg.

Kursimet e tij, të investuara në borxhin e qeverisë, u dogjën nga inflacioni dhe në vitin 1922 djali i tij i vetëm vdiq nga pasojat e kequshqyerjes gjatë luftës. Lenard u prir të mendonte se problemet e Gjermanisë (përfshirë shkencën gjermane) janë rezultat i një komploti hebre.

Një bashkëpunëtor i ngushtë i Lenardit në këtë kohë ishte Johannes Stark, fituesi i çmimit Nobel të 1919 në fizikë, gjithashtu i prirur të fajësonte makinacionet e hebrenjve për dështimet e tij. Pas luftës, Stark, në kundërshtim me Shoqërinë liberale të Fizikës, organizoi konservatorin "Komuniteti Profesional Gjerman i Mësuesve të Universitetit", me ndihmën e të cilit ai u përpoq të kontrollonte fondet për kërkime dhe emërime në pozicione shkencore dhe mësimore, por nuk ia doli.. Pas një mbrojtjeje të pasuksesshme të një studenti të diplomuar në vitin 1922, Stark deklaroi se ishte i rrethuar nga admiruesit e Ajnshtajnit dhe dha dorëheqjen si profesor në universitet.

Në vitin 1924, gjashtë muaj pas Pushtit të Birrës, Grossdeutsche Zeitung botoi një artikull nga Lenard dhe Stark, "Shpirti dhe shkenca e Hitlerit". Autorët e krahasuan Hitlerin me gjigantë të tillë të shkencës si Galileo, Kepleri, Njutoni dhe Faradei ("Çfarë bekimi që ky gjeni në mish jeton mes nesh!"), Dhe gjithashtu lavdëruan gjeniun arian dhe dënuan judaizmin korruptues.

Sipas Lenard dhe Stark, në shkencë, ndikimi shkatërrues hebre u shfaq në drejtime të reja të fizikës teorike - mekanika kuantike dhe teoria e relativitetit, e cila kërkonte një refuzim të koncepteve të vjetra dhe përdorte një aparat matematikor kompleks dhe të panjohur.

Për shkencëtarët më të vjetër, madje edhe ata të talentuar si Lenard, kjo ishte një sfidë që pakkush mund ta pranonte.

Lenard e kundërshtoi fizikën "çifute", domethënë teorike, me "ariane", domethënë eksperimentale dhe kërkoi që shkenca gjermane të fokusohej në këtë të fundit. Në parathënien e tekstit “Fizika gjermane” shkruante: “Fizika gjermane? - do të pyesin njerëzit. Mund të them gjithashtu fizikën ariane, ose fizikën e popullit nordik, fizikën e kërkuesve të së vërtetës, fizikën e atyre që themeluan kërkimin shkencor.

Për një kohë të gjatë, "fizika ariane" e Lenard dhe Stark mbeti një fenomen margjinal dhe fizikanë me origjinë të ndryshme u angazhuan në kërkime teorike dhe eksperimentale të nivelit më të lartë në Gjermani.

Gjithçka ndryshoi kur Adolf Hitler u bë kancelar i Gjermanisë në 1933. Ajnshtajni, i cili ishte në atë kohë në Shtetet e Bashkuara, hoqi dorë nga shtetësia gjermane dhe anëtarësimi në Akademinë e Shkencave dhe Presidenti i Akademisë Max Planck e mirëpriti këtë vendim: Pavarësisht humnerës së thellë që ndan pikëpamjet tona politike, miqësitë tona personale do të mbeten gjithmonë të pandryshuara. Ai siguroi se është korrespondenca personale e Ajnshtajnit. Në të njëjtën kohë, disa anëtarë të akademisë ishin të mërzitur që Ajnshtajni nuk ishte përjashtuar në mënyrë demonstrative prej saj.

Johannes Stark shpejt u bë president i Institutit të Fizikës dhe Teknologjisë dhe Shoqatës Gjermane të Kërkimeve. Gjatë vitit të ardhshëm, një e katërta e të gjithë fizikantëve dhe gjysma e fizikantëve teorikë u larguan nga Gjermania.