아인슈타인 (1879- 1955) 은 독일 유대인이다. 그는 현대 과학을 대표하는 상대성 이론을 창설하여 원자력 발전을 위한 이론적 토대를 마련하고, 현대 과학과 그 광범위한 영향과 광범위하게 응용된 현대 과학의 새로운 시대를 열어 갈릴레오, 뉴턴 이후 가장 위대한 과학자이자 사상가로 인정받았다. 192 1 노벨 물리학상 수상자.
1905 의 기적
65438 년부터 0905 년까지 아인슈타인은 과학사상 유례없는 기적을 창조했다. 올해 그는 6 편의 논문을 썼다. 3 월부터 9 월까지 6 개월 동안 그는 특허국에서 하루 8 시간 근무한 여가 시간을 이용해 세 분야에서 네 가지 획기적인 공헌을 했다. 그는 광양자 이론, 분자 치수 측정, 브라운 운동 이론, 특수 상대성 이론에 관한 네 편의 중요한 논문을 발표했다.
1905 년 3 월 아인슈타인은 그가 옳다고 생각하는 논문을 독일' 물리학 연보' 편집부에 보냈다. 그는 수줍어하며 편집자에게 말했다. "만약 당신이 당신의 연례 보고서에서 나를 위해 이 논문을 발표할 공간을 찾을 수 있다면, 나는 매우 기쁠 것입니다." 이' 어색한' 논문은' 빛의 생성과 전환에 대한 사각관점' 이라고 불린다.
이 글은 플랑크가 1900 년에 제기한 양자 개념을 빛의 공간 전파로 확대하여 광양자 가설을 제시했다. 시간 평균의 경우 빛은 변동으로 나타납니다. 순간 값의 경우 라이트가 입자로 표시됩니다. 역사상 처음으로 미시 물체의 요동과 입자의 통일성, 즉 파동 입자의 이중성을 밝혀낸 것이다.
이 문장 끝에 그는 광양자라는 개념으로 광전 효과를 쉽게 설명하고 광전자의 최대 에너지와 입사광 주파수의 관계를 추론했다. 이런 관계는 10 년 후에야 밀리건의 실험에 의해 확인되었다. 192 1 년, 아인슈타인은' 광전효과법칙의 발견' 으로 노벨 물리학상을 수상했다.
이건 시작일 뿐이야, 앨버트? 아인슈타인은 빛, 열, 전기물리학의 세 분야에서 함께 손을 잡고 있다. 1905 년 4 월 아인슈타인은 분자 크기를 결정하는 새로운 방법을 완성했고, 5 월에는 열분자 운동 이론에 필요한 정지 액체에 떠 있는 입자의 움직임을 완성했다. 이것은 브라운 운동에 관한 두 편의 논문이다. 아인슈타인의 목적은 분자 운동의 요동으로 인한 떠 있는 입자의 불규칙한 움직임을 관찰하여 분자의 실제 크기를 결정하여 과학계와 철학계가 반세기 이상 원자의 존재 여부를 논쟁하는 문제를 해결하는 것이었다.
3 년 후, 프랑스 물리학자 페란은 정확한 실험으로 아인슈타인의 이론적 예측을 증명했다. 원자와 분자의 객관적 존재를 의심할 여지 없이 증명함으로써 원자론, 에너지론 창시자인 독일 화학자 오스트발드는 1908 에서' 원자가설은 이미 탄탄한 기초를 가진 과학이론이 되었다' 고 자발적으로 발표했다.
1905 년 6 월 아인슈타인은 물리학의 새로운 시대를 연 장편 논문' 수송체의 전기역학' 을 완성하고 협의상대성론을 완전하게 제시했다. 아인슈타인이 10 년 동안 양조하고 탐구한 결과다. 19 년 말 고전 물리학의 위기를 크게 해결하고 뉴턴 역학의 시공관을 바꿔 물질과 에너지의 동등성을 폭로하고 새로운 물리학 세계를 창조한 것은 현대물리학 분야에서 가장 위대한 혁명이다.
특수 상대성 이론은 고전 물리학이 설명할 수 있는 모든 현상을 설명할 수 있을 뿐만 아니라, 고전 물리학이 해석할 수 없는 물리적 현상도 설명하고 많은 새로운 효과를 예언한다. 특수 상대성 이론의 가장 중요한 결론은 질량 보존 원리가 독립성을 잃고 에너지 보존 법칙과 하나가 되어 질량과 에너지를 서로 변환한다는 것이다. 다른 것은 시계의 느린 척도, 빛의 속도는 변하지 않고 광자의 제로 정지 질량 등이 있다. 고전 역학은 저속에서 이미 상대성론 역학의 극한 상황이 되었다. 이렇게 역학과 전자기학은 운동학의 기초 위에 통일되었다.
1905 년 9 월 아인슈타인은 물체의 관성이 포함된 에너지와 관련이 있는 짧은 글을 썼다. "상대성 이론의 추론으로. 질량에너지는 핵물리학과 입자물리학의 이론적 기초이며, 1940 년대 원자력의 방출과 활용을 위한 길을 열었다.
이 짧은 반년 동안 아인슈타인의 과학적 돌파구는' 전대미유' 라고 할 수 있다. 비록 그가 물리학 연구를 포기 하더라도, 비록 그가 위의 세 가지 업적 중 하나를 완료, 아인슈타인은 물리학의 역사에 매우 중요 한 마크를 남길 것입니다. 아인슈타인은' 물리학의 맑은 하늘 속의 먹구름' 을 분산시켜 더욱 눈부신 물리학의 새로운 시대를 맞았다.
일반 상대성 이론의 탐구
협의상대성론이 건립된 후 아인슈타인은 만족하지 않고 상대성론 원리의 적용 범위를 비관성계로 확대하려고 시도했다. 그는 갈릴레오가 만유인력장의 물체 가속이 동일하다는 것을 발견한 가운데 돌파구를 찾았고 1907 년에 동등한 원리를 제시했다. 올해 그의 대학 교사, 저명한 기하학자 민코프스키는 특수 상대성 이론의 4 차원 공간 표현을 제시하여 상대성 이론의 진일보한 발전을 위한 유용한 수학 도구를 제공했다. 애석하게도 아인슈타인은 그 가치를 깨닫지 못했다.
동등한 원리의 발견은 아인슈타인이 그의 일생에서 가장 행복한 사상으로 여겨졌지만, 그의 이후의 일은 매우 힘들여 큰 굽은 길을 걸었다. 19 1 1 년, 그는 강성 회전 디스크를 분석하여 중력장의 유클리드 기하학이 엄격하지 않다는 것을 깨달았다. 동시에 로렌츠 변분은 보편성이 없는 것으로 밝혀졌으며, 동등한 원리는 무한한 영역 내에서만 유효하다. 이 시점에서 아인슈타인은 이미 일반 상대성 이론에 대한 생각을 가지고 있지만, 그는 그것을 세우는 데 필요한 수학적 기초가 부족하다.
19 12 년, 아인슈타인은 취리히에 있는 모교로 돌아왔다. 그의 동창, 모교 수학 교수 그로스만의 도움으로 그는 리만 기하학 및 텐서 분석에서 일반 상대성 이론을 확립하는 수학 도구를 찾았다. 1 년간의 고된 협력을 통해, 그들은 19 13 에서 중요한 논문인' 일반 상대성 이론 및 중력 이론 개요' 를 발표하여 규범장 중력 이론을 제시했다. 중력과 도계를 결합한 것은 이번이 처음이다. 리만 기하학은 진정한 물리적 의미를 갖게 되었다.
그러나 그들이 당시 얻은 중력장 방정식은 선형 변환에 대해서만 공변적이었을 뿐, 광의상대성론 원리가 요구하는 임의 좌표 변환에서는 공변이 없었다. 아인슈타인은 당시 텐서 연산에 익숙하지 않았기 때문에, 상수의 법칙을 지키기만 하면 좌표계 선택을 제한하고 인과성을 유지하기 위해서는 보편성의 공변을 포기해야 한다고 잘못 판단했기 때문이다.
과학적 성취의 두 번째 최고봉
19 15 에서 19 17 까지 3 년 동안 아인슈타인의 과학 성취의 두 번째 최고봉이었다.1과 비슷하다 인류 사상사에서 가장 위대한 업적 중 하나로 인정받는 광의상대성론은 결국 19 15 에 설립되었다. 19 16 년 방사선 양자에서 중력파 이론을 제시하고 19 17 년 현대우주론을 개척했다.
19 15 년 7 월 이후 아인슈타인은 2 년여의 굽은 길을 걷다가 만유합의 요구로 돌아왔다. 6 월 19 15 부터 6 월 1 10 까지 그는 6 월/Kloc-0-0 에서 새로운 중력장 방정식을 탐구하는 데 집중했다
첫 번째 논문에서, 그는 상수의 법칙을 만족시키는 보편적인 공변중력장 방정식을 얻었지만 불필요한 제한을 더했다. 세 번째 논문에서 새로운 중력장 방정식에 따르면 태양 표면을 통과하는 빛의 편향은 1.7 호 초로 계산되며, 수성의 근일점의 세차차는 100 년 43 초로 60 여 년 동안 천문학의 큰 난제를 완전히 해결했다.
그는 19 1 15 년 10 월 25 일 논문' 중력장 방정식' 에서 전환군에 대한 불필요한 제한을 포기하고 진실을 세웠다 19 16 년 봄 아인슈타인은 총결산 논문' 일반 상대성 이론의 기초' 를 썼다. 같은 해 말, 유행하는 소책자' 협의와 광의상대성론' 이 나왔다.
19 16 년 6 월 아인슈타인이 중력장 방정식의 근사치를 연구할 때, 하나의 역학 시스템이 변화할 때 빛의 속도로 전파되는 중력파를 발견할 수 있다는 것을 발견하고 중력파 이론을 제시했다. 1979, 아인슈타인이 사망한 지 24 년 만에 중력파의 존재가 간접적으로 증명되었다.
19 17 년, 아인슈타인은 일반 상대성 이론의 성과를 이용하여 우주의 시공간적 구조를 연구하여 획기적인 논문' 일반 상대성 이론에 기반한 우주 고찰' 을 발표했다. 우주는 공간에서 무한하다' 는 전통적인 개념을 분석해 뉴턴의 중력 이론과 광의상대성론과 양립 할 수 없다고 지적했다. 그의 의견으로는, 가능한 출구는 우주를 공간 부피가 제한된 폐쇄된 연속 지역으로 보고, 과학적 논증으로 우주가 공간적으로 무한하다고 추론하는 것이다. 인류 역사상 과감한 창작으로 우주론을 순수한 추측에서 벗어나 현대 과학의 영역으로 들어갔다.
길고 어려운 탐구
일반 상대성 이론이 완료된 후에도 아인슈타인은 여전히 만족하지 못했기 때문에, 일반 상대성 이론을 중력장뿐 아니라 전자기장까지 포함하도록 확장해야 했습니다. 그는 이것이 상대성론 발전의 세 번째 단계인 통일장론이라고 생각한다.
1925 이후 아인슈타인은 통일장론을 탐구하기 위해 최선을 다했다. 처음 몇 년 동안, 그는 승리가 눈앞에 있다고 낙관적으로 생각했다. 나중에는 어려움이 많다는 것을 알게 되었다. 그는 기존의 수학 도구가 부족하다고 생각한다. 1928 이후 순수 수학 탐구로 바뀌었다. 그는 여러 가지 방법을 시도했지만, 진정한 물리적 의미를 가진 어떤 결과도 얻지 못했다.
1925 부터 1955 까지 30 년 동안 양자역학, 중력파, 일반 상대성 이론의 운동의 완벽성을 제외하고 아인슈타인은 거의 모든 과학적 창조력을 통일장론 탐사에 투입했다.
1937 년, 그는 두 조수의 협조로 일반 상대성 이론의 중력장 방정식에서 운동 방정식을 추론해 시공간, 물질, 운동의 통일성을 더욱 밝혀냈다. 이는 일반 상대성 이론의 중대한 발전이자 아인슈타인이 과학 창조 활동에서 얻은 마지막 중대한 성과다.
같은 이론으로, 그는 여태껏 성공한 적이 없다. 그는 결코 낙담하지 않고 항상 자신있게 처음부터 시작한다. 그는 당시 물리학 연구의 주류에서 멀리 떨어져 있었기 때문에, 그는 혼자서 당시 해결할 수 없었던 난제를 공략했다. 그래서 1920 년대와는 달리, 그는 만년에 물리학계에서 매우 고립되었다. 그러나 그는 여전히 두려워하지 않고 확고부동하게 자신의 길을 걸었다. 사망하기 전날까지 그는 병상에서 통일장론에 대한 수학 계산을 계속할 준비를 하고 있다.