Albert Einstein munkássága

Albert Einstein munkássága

1. Gyermekkor, korai időszak

Albert Einstein 1879. március 14. született a Németországi Ulmban, zsidó család gyermekeként, a család nem követi a valláshoz kötött hagyományokat. Apja toll kereskedő, később elektrokémiai műhely tulajdonos. A fiú viszonylag későn 4 éves kora után kezd beszélni, szülei 6 évesen hegedülni járatják. Ötévesen iránytűt kap apjától, és ekkor érti meg, hogy valami az „üres” térben is képes forgató nyomatékot kifejteni az iránytűre, később ezt a tapasztalatot rendkívül fontosnak tartja. A félénk személyiségű kisfiút többen lassú felfogásúnak tartják. Einstein szerint ennek lassúságnak köszönhető a relativitáselmélet, hiszen lassabban és mélyebben töpreng a térről és időről mint más gyermekek. 12 éves korában kezd matematikát tanulni. 1896 -ban felveszik zürichi főiskolára, majd 1898 -ban beleszeret Mileva Maric szerb osztálytársnőjébe. 1900 -ban kapja meg tanári diplomáját.

2. Munka és doktorátus

Friss diplomásként nem talál tanári állást, végül a Svájci Szabadalmi Hivatalban alkalmazzák mint szabadalomvizsgálót. Einstein feladata volt megvizsgálni a szabadalmakban előforduló alkalmazások fizikai alapjait miközben elsajátítja a pontos kifejezés módot is. Értékeli a tervezési hibákat, jellemzi a találmány praktikusságát. A matematikus Milevával való kapcsolata személyes és szellemi is egyben. Ennek ellenére Einsteinnek magányra van szüksége, hogy tökéletesítse munkáit. 1904 -ben fia születik és véglegesítik állását a szabadalmi hivatalban, 1905 -ben megkapja doktori címét is. Ugyanebben az évben 4 tudományos cikket is ír, melyek megalapozzák modern fizikát. A Nobel díjat fotoeffektus értelmezésért kapja meg, ami szokatlan hiszen az kvantumjelenség. Köztudott, hogy Einstein nem kedveli kvantummechanikát, mely szerint a kezdeti állapotból nem jósolható meg a rendszer időfejlődése, ehelyett csak valószínűségeket lehet kiszámolni.

3. Fényelektromos jelenség, (fotoeffektus)

A fényelektromos jelenség értelmezésekor javasolja Einstein először a fénykvantum ötletét. Megmutatja hogyan lehet ennek segítségével megmagyarázni a fényelektromos jelenséget. A fénykvantum eredetileg Max Plancktól származik, ő feltételezte először,  hogy fényenergia csak adagokban (ún. kvantumokban) képes kibocsájtódni és elnyelődni (abszorpció, emisszió). A fénykvantumok bevezetése ellentmond a Maxwell által kidolgozott hullám elméletnek, mely szerint a fény nem részecskék, energia adagok (kvantumok) formájában terjed, hanem hullámszerűen. A hullámkép és a részecske kép egymással teljesen ellentmond. A fényanyag kölcsönhatás Einstein féle részecske magyarázatát csak a későbbiekben fogadta el a fizikus társadalom.

Einstein szerint a fénynyalábban h x f nagyságú energia kvantumok végeznek haladó mozgást. Ezek a részecske szerű energia csomósodások nekiütköznek az anyagban lévő elektronoknak és ha elegendő energiával rendelkeznek akkor le is képesek szakítani őket. A jelenséget így golyók rugalmas ütközéseként lehet elképzelni ami részecskeképet támasztja alá. A beérkező foton energiája:

A kilépő elektron klasszikusan számolt mozgási energiája pedig

A fotoeffektus megértése alapján lehet tervezni CCD chipeket az okostelefonok digitális fényképező moduljában. A napelemek kifejlesztése is ennek alapján válik lehetségessé.

4. Speciális relativitás elmélet

Einstein harmadik dolgozata a mozgó testek elektrodinamikájáról szól. Az elmélethez tartozó 1. állítása azt mondja ki, hogy semmilyen fizikai kísérlettel nem lehet megkülönböztetni az inercia rendszereket egymástól. A mozgás törvények alakja minden inercia rendszerben azonosak. Ezt hívjuk relativitás elvének. A 2. állítás az idővel fogalakozik és azon alapul, hogy különböző helyen lévő órákat nem lehet pillanat szerűen szinkronizálni. Ennek oka, hogy fénysebesség koordináta rendszertől függetlenül állandó értékű, c nagyságú. Ma a fénysebesség elfogadott értéke 299 792 458 m/s. A klasszikus sebesség összeadási módszer a fénysebességgel haladó fotonokra nem érvényes. Ebből vezethető le a 3. állítás: a mozgó koordináta rendszerben az időegység hosszúsága nagyobbá válik a lenti összefüggés szerint.

A 4. állítás a tömegre vonatkozik. A sebesség növekedésével nő a testek tömege, a sebességtől függő relativisztikus tömeget a lenti formulával számolhatjuk ki, ahol m0 a test nyugalmi tömege.

5. Néhány kedvenc idézet Albert Einsteintől

1. Isten titokzatos ugyan, de semmiképpen nem rosszindulatú!
2. Isten nem dobókockázik.
3. Az intelligencia valódi jele nem a tudás, hanem a képzelet.
4. A saját létünk vagy egyáltalán az élőlények létének értelmét és célját kutatni – objektív szempontból – mindenkor értelmetlennek tűnt fel nekem.
5. Szinte szégyellem magam, hogy ilyen békében élek, miközben mások küzdenek és szenvednek.
6. Eredetileg valóban úgy volt, hogy mérnök leszek, de az a gondolat, hogy a kreativitásomat olyan dolgokra használjam, amelyek a hétköznapi élet praktikus oldalát szolgálják, s mindezt puszta nyereségvágyból tegyem, egyszerűen elviselhetetlen volt számomra. Szerintem a gondolkodást önmagáért kell művelni, akárcsak a zenét!
7. Az emberi lények csak úgy élhetnek értékes és harmonikus életet, ha képesek – az emberi természet korlátain belül – megszabadulni attól, hogy folyton az anyagi természetű vágyaik kielégítésére törekedjenek. Az igazi cél a társadalom szellemi értékeinek gyarapítása.
8. Mióta a matematikusok megtámadták a relativitás-elméletet, azóta én magam sem értem.
9. Kíváncsi vagyok, hogy Isten nevet-e azon, hogy tréfásan félrevezet.
10. A magány fájdalmas, amikor az ember fiatal, de elbűvölő, amikor érettebb.
11. Ha csak az ismert dolgok érdekelnének, lakatosnak mentem volna.
12. Nem vagyok különösebben tehetséges, csak szenvedélyesen kíváncsi.

6. Kapcsolódó tananyagok

43. Modern fizika

44. Modern fizika feladatok