대부분의 사람들이 아인슈타인을 알고 있다고 생각합니다. 그렇지 않더라도 두려워하지 말고 그의 이력서를 살펴보세요. 다음은 제가 여러분을 위해 정리한 아인슈타인의 개인 프로필입니다.

알베르트 아인슈타인 소개

알베르트 아인슈타인(Albert Einstein) .Einstein, 3월 14일 , 1879 - 1955년 4월 18일), 유대인 물리학자.

아인슈타인은 1879년 독일 울름의 유대인 가정에서 태어났습니다(부모 모두 유대인). 그는 1900년 취리히 연방공과대학을 졸업하고 스위스 시민이 되었습니다. 아인슈타인은 1905년 취리히대학교에서 철학박사 학위를 받은 후 광자 가설을 제시하고 광전효과를 설명하는 데 성공했으며, 그 결과 1921년 노벨 물리학상을 수상하고 특수상대성이론을 창시했다. 1915년 일반상대성이론을 창시했다.

아인슈타인은 원자력 발전의 이론적 토대를 마련하고 현대 과학기술의 새 시대를 열었다. 갈릴레오와 뉴턴 이후 가장 위대한 물리학자로 평가받는다. 1999년 12월 26일, 아인슈타인은 타임지가 선정한 "세기의 위대한 인물"로 선정되었습니다.

알베르트 아인슈타인의 인성체험

공부기간

1888년(9세), 아인슈타인은 공부를 위해 루이스볼드 고등학교에 입학했다. 그는 학교에서 종교교육을 받고 바르미츠바(Bar Mitzvah)도 받았다.

1889년(10세) 의대생 탈메이의 지도 아래 그는 대중적인 과학 서적과 철학 작품을 읽었다.

1891년(12세)에 그는 유클리드 기하학을 독학하며 그것에 대한 열의를 느꼈고, 동시에 스스로 고등 수학을 공부하기 시작했습니다.

1892년(13세)부터 칸트의 작품을 읽기 시작했다.

1894년(15세), 아인슈타인 가족은 이탈리아로 이주했다.

1895년(16세)에 그는 미적분학 독학을 마쳤다. 같은 해 아인슈타인은 스위스 폴리테크닉 입학 시험에 실패했다. 아인슈타인은 사람이 빛의 속도로 움직인다면 어떤 일이 일어날지 생각하기 시작했습니다. 고전 이론의 본질적인 모순으로 인해 혼란스러워집니다.

1896년(17세)에 아라우 고등학교에서 졸업장을 받았다. 10월 29일, 아인슈타인은 취리히로 이주하여 스위스 공과대학에서 공부했습니다.

1899년 10월 19일(20세), 아인슈타인은 공식적으로 스위스 시민권을 신청했다.

1900년 8월(21세), 아인슈타인은 취리히 연방공과대학을 졸업하고 12월 라이프치히 물리학저널에 게재된 '모세관 현상의 추론'이라는 논문을 완성했다. " 다음 해에 스위스 시민이 되세요.

1901년 3월 21일(22세) 스위스 국적을 취득했다. 올해 5월부터 7월까지 열역학적 전위차이론에 관한 논문을 완성한다.

졸업 후

1902년 6월 16일(23세) 스위스 베른 특허청에 취직했다.

1903년(24세) 대학 동창인 밀레바 마리크와 결혼했다. 그들은 결혼하기 전에 첫 아이를 낳았습니다.

1904년 9월(25세) 특허청 견습사원에서 정식 3급 기능사로 전환됐다.

1905년 3월(26세) 양자론을 발표하고 광양자 가설을 제시하며 광전효과 문제를 해결했다. 지난 4월에는 취리히대학교에 '분자 크기를 결정하는 새로운 방법'이라는 논문을 제출해 박사학위를 취득했다. 지난 5월에는 '움직이는 물체의 전기역학'이라는 논문을 완성해 독자적으로 완전 상대성 이론을 제시해 물리학의 새 시대를 열었다. 따라서 올해는 "아인슈타인의 기적의 해"라고 불립니다.

1906년 4월(27세) 특허청 기술사 2급으로 승진했다. 지난 11월에는 고체 양자론에 관한 첫 번째 논문인 고체의 비열에 관한 논문을 완성했습니다.

1907년(28세)에 특허청 기능사 1급으로 승진했다.

1908년 10월(29세) 베른대학교에서 비상근 강사로 재직했다.

1909년 10월(30세) 베른 특허청을 떠나 이론물리학 부교수가 되었다.

1910년 10월(31세)에 임계유백색에 관한 논문을 완성했다.

1911년(32세) 스위스에서 프라하로 이주했다.

1912년(33세)에 그는 '화학선 등가물'의 법칙을 제안했다.

1913년(34세) 독일로 돌아와 베를린 카이저 빌헬름 물리학연구소 소장과 베를린 훔볼트대학교 교수를 역임했으며 프로이센의 학자로도 선출됐다. 과학 아카데미.

알베르트 아인슈타인의 주요 업적

상대성 이론

특수 상대성 이론 창설:

빠르면 16세 , 아인슈타인 아인슈타인은 빛이 매우 빠른 속도로 이동하는 전자기파라는 것을 책을 통해 배웠습니다. 이와 관련하여 그는 빛파와 관련된 소위 에테르 문제를 탐구하고 싶었습니다. 에테르라는 용어는 그리스에서 유래되었으며 천체를 구성하는 기본 요소를 나타내는 데 사용됩니다. 이후 17세기 데카르트와 크리스티안 호이겐스는 에테르가 진공을 포함한 모든 공간을 채우고 물질 속으로 침투할 수 있는 광파의 매개체라고 믿고 에테르 이론을 개척하고 발전시켰습니다. 뉴턴은 에테르 이론과 달리 빛의 입자 이론을 제안했습니다. 뉴턴은 발광체가 직선으로 움직이는 입자의 흐름을 방출하고 입자의 흐름이 망막에 충돌하여 시력을 유발한다고 믿었습니다. 18세기에는 뉴턴의 입자이론이 우세했지만, 19세기에는 파동이론이 절대 우위를 점했다. 에테르 이론도 크게 발전했습니다. 파동의 전파에는 매질이 필요하며, 진공에서 빛의 전파를 위한 매질은 빛 에테르라고도 불리는 에테르입니다. 동시에 전자기학은 맥스웰(Maxwell), 헤르츠(Hertz) 등의 노력을 통해 전자기 현상에 대한 성숙한 동역학 이론인 전기역학(electrodynamics)이 형성되었고, 빛이 공간 내에서 전자기파라는 것이 이론적으로, 실질적으로 입증되었습니다. 특정 주파수 범위. 따라서 빛의 파동 이론과 전자기 이론을 통합합니다. 에테르는 광파의 전달자일 뿐만 아니라 전자기장의 전달자이기도 합니다. 19세기 말까지 사람들은 에테르를 찾으려고 시도했지만 실험에서는 에테르가 발견되지 않았습니다. 반대로 마이컬슨-몰리 실험에서는 에테르가 존재할 가능성이 없다는 사실이 밝혀졌습니다.

전자기학의 발달은 처음에는 뉴턴 역학의 틀에 통합되었지만, 움직이는 물체의 전자기 과정을 설명할 때 뉴턴 역학이 따르는 상대성 이론과 일치하지 않는다는 사실이 밝혀졌습니다. 맥스웰의 이론에 따르면 진공에서 전자기파의 속도, 즉 빛의 속도는 일정하지만 뉴턴 역학의 속도 추가 원리에 따르면 다양한 관성계에서 빛의 속도는 다릅니다. 예를 들어, 두 대의 자동차가 한 대는 다가오고 다른 한 대는 멀어지고 있습니다. 당신은 당신 앞에 있는 자동차의 불빛이 당신에게 다가오는 것을 보고, 당신 뒤에 있는 자동차의 불빛이 멀어지는 것을 봅니다. 갈릴레오의 이론에 따르면, 당신을 향해 운전하는 자동차는 c(진공에서의 빛의 속도 3.0x10^8m/s)보다 빠른 속도, 즉 앞차의 빛의 속도 = 빛의 속도 + 자동차의 속도, 떠나는 자동차의 빛의 속도는 c보다 작습니다. 즉, 뒤에 있는 자동차의 빛의 속도 = 빛의 속도 - 자동차의 속도입니다. 그러나 두 가지 빛의 속도에 따르면 빛의 속도는 같다. 왜냐하면 맥스웰의 이론에 따르면 자동차의 속도는 빛의 전파에 영향을 미치지 않기 때문이다. 빛의 속도는 c와 같다. 속도에 관한 맥스웰과 갈릴레오의 진술은 명백히 모순됩니다!

아인슈타인은 물리학의 새로운 건물을 세울 사람인 것 같습니다. 아인슈타인은 맥스웰의 전자기 이론, 특히 헤르츠(Hertz)와 로렌츠(Lorentz)가 개발하고 정교화한 전기역학을 주의 깊게 연구했습니다. 아인슈타인은 전자기 이론이 완전히 옳다고 굳게 믿었지만 그를 불안하게 만든 한 가지 문제가 있었는데 그것은 절대 기준계 에테르의 존재였습니다. 그는 많은 작품을 읽었고 에테르의 존재를 증명하려는 모든 시도가 실패했다는 것을 발견했습니다. 연구 후에 아인슈타인은 에테르가 절대 기준 시스템과 많은 전자기장의 역할을 하는 것 외에는 로렌츠의 이론에서 실질적인 의미가 없다는 것을 발견했습니다.

아인슈타인은 철학적 작품을 읽는 것을 좋아했고 철학에서 이념적 자양분을 흡수하는 것을 좋아했습니다. 그는 세계의 통일성과 논리의 일관성을 믿었습니다. 아인슈타인은 올림픽 과학 아카데미에 재직하는 동안 인과 법칙의 보편적 타당성에 대한 데이비드 흄의 의심에 영향을 받았습니다. 상대성 원리는 역학에서 널리 입증되었지만 전기 역학에서는 확립될 수 없습니다. 아인슈타인은 두 물리학 이론 체계 사이의 논리적 불일치에 대해 의문을 제기했습니다. 그는 상대성 원리가 보편적으로 참이어야 한다고 믿었기 때문에 전자기 이론은 각 관성계에 대해 동일한 형태를 가져야 하지만 여기서 빛의 속도 문제가 발생합니다.

빛의 속도가 일정한 양인지 가변적인 양인지는 상대성 원리가 보편적으로 유효한지 여부를 묻는 주요 질문이 되었습니다. 당시 물리학자들은 일반적으로 에테르를 믿었습니다. 즉, 절대 참조 시스템의 존재를 믿었습니다. 이는 뉴턴의 절대 공간 개념에 영향을 받았습니다. 19세기 말, 마하는 아인슈타인에게 깊은 인상을 남긴 저서 『역학의 발전』에서 뉴턴의 시간과 공간에 대한 절대관을 비판했다. 1905년 5월의 어느 날, 아인슈타인은 친구 베소와 함께 10년 동안 탐구해 온 이 문제에 대해 논의했습니다. 베소는 마하즘에 기초한 자신의 견해를 자세히 설명했고, 두 사람은 오랫동안 이에 대해 논의했습니다. 갑자기 아인슈타인은 집에 돌아와서 계속해서 생각한 끝에 마침내 문제를 깨달았습니다. 다음날 그는 다시 베소의 집에 찾아와 이렇게 말했습니다. “고마워요. 문제가 해결됐어요. 아인슈타인은 한 가지를 분명히 생각한 것으로 나타났습니다. 시간에 대한 절대적인 정의는 없으며 시간과 빛 신호의 속도 사이에는 뗄 수 없는 연관성이 있다는 것입니다. 그는 자물쇠의 열쇠를 찾았고, 5주간의 노력 끝에 아인슈타인은 인간에 대한 특수 상대성 이론을 제시했습니다.

1905년 6월 30일, 독일의 『물리학 연보』는 아인슈타인의 논문 『움직이는 물체의 전기역학』을 받아들여 같은 해 9월 저널에 게재했습니다. 이 논문은 특수상대성이론에 관한 첫 번째 논문으로, 특수상대성이론의 기본 사상과 기본 내용을 담고 있다. 특수 상대성 이론은 상대성 이론과 빛의 속도 일정이라는 두 가지 원리를 기반으로 합니다. 아인슈타인이 문제를 해결한 출발점은 상대성 원리에 대한 확고한 믿음이었습니다. 갈릴레오는 상대성이론의 원리를 최초로 밝힌 사람이지만, 시간과 공간에 대해서는 명확한 정의를 내리지 못했다. 뉴턴도 기계계를 확립할 때 상대성 이론을 이야기했지만, 절대 공간, 절대 시간, 절대 운동을 정의하기도 했습니다. 아인슈타인은 상대성 원리를 크게 발전시켰습니다. 그의 견해로는 절대적으로 정적인 공간은 없으며, 모든 시간과 공간은 움직이는 물체와 관련되어 있습니다. 모든 기준계와 좌표계에는 이 기준계와 좌표계에 속하는 공간과 시간만 존재합니다.

모든 관성계에 있어서 이 기준계의 공간과 시간으로 표현되는 물리법칙은 모두 같은 형태이다. 이것이 상대성 원리, 엄밀히 말하면 상대성 원리이다. 협의. 이 글에서 아인슈타인은 빛의 속도 일정의 기초를 기본 원리로 논의하지 않았으며, 이는 전자기 이론과 상대성 이론의 요구 사항에서 제안된 대담한 가정이라고 제안했습니다. 이 글은 아인슈타인이 에테르와 전기역학의 문제에 대해 다년간 고민한 결과이다. 그는 동시성의 상대성을 돌파구로 삼아 새로운 시간과 공간 이론을 정립했다. 움직이는 물체의 전기 역학 이론을 완전한 형태로 제시했으며 에테르는 더 이상 필요하지 않으며 에테르 드리프트는 존재하지 않습니다.

동시성의 상대성은 무엇입니까? 서로 다른 장소에서 두 가지 사건이 동시에 발생한다는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 일반적으로 신호를 통해 확인합니다. 서로 다른 장소에서 일어나는 사건의 동시성을 알려면 신호 전송 속도를 알아야 하는데, 이 속도를 어떻게 측정해야 할까요? 두 장소 사이의 공간적 거리와 신호 전송에 필요한 시간을 측정해야 합니다. 거리는 매우 간단합니다. 문제는 시간을 측정하는 데 있습니다. 두 시계의 판독값을 통해 신호 전파 시간을 알 수 있습니다. 하지만 다른 장소의 시계가 설정되어 있는지 어떻게 알 수 있습니까? 대답은 신호가 필요하다는 것입니다. 이 신호가 시계를 정렬할 수 있습니까? 이전 아이디어를 따르면 새로운 신호가 필요합니다. 이런 식으로 다른 위치의 동시성을 확인할 수 없습니다. 그러나 한 가지 분명한 것은 동시성은 신호와 관련이 있어야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 이 두 가지 일이 동시에 일어났다고 말하는 것은 의미가 없을 것입니다.

빛 신호는 시계에 가장 적합한 신호일 수 있지만 빛의 속도는 무한하지 않기 때문에 정지해 있는 관찰자에게는 두 가지 일이 동시에 일어난다는 점과 움직이는 관찰자에게는 두 가지 일이 동시에 일어나지 않습니다. 우리는 고속으로 달리는 기차를 상상합니다. 그 속도는 빛의 속도에 가깝습니다. 열차가 승강장을 통과하자 A는 승강장 위에 서 있었다. A의 눈앞에는 열차 앞쪽과 뒤쪽에 각각 2개의 번개가 번쩍이고 열차 양쪽 끝과 해당 부위에 흔적이 남았다. 측정 결과, A와 기차 양 끝 사이의 거리가 동일하고, A가 동시에 두 개의 번개를 보았다는 결론이 나왔습니다. 따라서 A의 경우 수신된 두 개의 광 신호가 동일한 시간 간격 내에 동일한 거리를 이동하여 동시에 자신의 위치에 도착한다면 두 이벤트는 동시에 발생해야 합니다.

하지만 기차 중앙에 있는 B의 경우 상황이 다릅니다. B는 고속열차를 타고 이동하기 때문에 자신을 향해 전파되는 프런트 엔드 신호를 먼저 차단한 다음 뒤에서 광신호를 수신합니다. -끝. B의 경우 두 사건이 동시에 발생하지 않습니다. 즉, 동시성은 절대적인 것이 아니라 관찰자의 운동 상태에 따라 달라진다. 이 결론은 뉴턴 역학의 기초가 되는 절대 시간과 절대 공간 체계를 부정합니다.

상대성이론은 모든 관성기준계에서 빛의 속도는 변하지 않으며, 물체가 움직이는 최대 속도라고 주장한다. 상대론적 효과로 인해 움직이는 물체의 길이는 짧아지고 움직이는 물체의 시간은 늘어납니다. 그러나 일상생활에서 겪는 문제로 인해 이동속도가 매우 느리고(빛의 속도에 비해) 상대론적인 효과를 볼 수 없다.

아인슈타인은 공간과 시간의 완전한 혁명에 기초한 상대론적 역학을 확립하여 속도에 따라 질량이 증가하고 속도가 빛의 속도에 가까워지면 질량이 무한해지는 경향이 있음을 지적했습니다. 그는 또한 유명한 질량-에너지 관계인 E=mc^2를 제시했습니다. 질량-에너지 관계는 이후의 원자력 발전에 지침 역할을 했습니다.

일반 상대성 이론의 확립:

1905년, 아인슈타인이 특수 상대성 이론에 관한 첫 번째 논문(예: "움직이는 물체의 전기역학")을 발표한 후 , 없었습니다 즉시 큰 반응이있었습니다. 그러나 독일 물리학의 권위자인 플랑크는 그의 논문을 보고 아인슈타인의 연구가 코페르니쿠스의 그것과 비슷하다고 믿었습니다. 상대성 이론이 빠르게 학계의 관심을 끌게 된 것은 바로 플랑크의 선전 때문이었습니다. 주목.

1907년 아인슈타인은 친구들의 조언에 따라 그의 유명한 논문을 제출하여 연방공과대학의 비직원 강사직에 지원했지만 그가 받은 대답은 그 논문을 이해할 수 없다는 것이었다. 아인슈타인은 이미 독일 물리학계에서 매우 유명했지만 스위스에서는 대학 교수직을 얻지 못했고 많은 유명인사들이 그에 대해 불평하기 시작했습니다. 1908년에 아인슈타인은 마침내 비직원 강사직을 얻어 부교수가 되었습니다. 두 번째 해에. 1912년에 아인슈타인은 교수가 되었고, 1913년에는 플랑크의 초청으로 새로 설립된 카이저 빌헬름 물리학 연구소의 소장과 베를린 대학교의 교수를 역임했습니다.

이 기간 동안 아인슈타인은 기존의 상대성 이론을 확장하는 것을 고려하고 있었는데, 그를 불안하게 만든 두 가지 문제가 있었습니다. 첫 번째는 중력의 문제입니다. 특수상대성이론은 역학, 열역학, 전기역학의 물리법칙에 적합하지만 중력의 문제를 설명할 수는 없습니다. 뉴턴의 중력 이론은 두 물체 사이의 중력 효과가 순간적으로, 즉 무한한 속도로 전달된다는 점에서 상대성이론과 빛의 속도 한계에 기초한 현장론과 충돌한다. 두 번째는 비관성계의 문제로, 이전 물리법칙과 마찬가지로 특수상대성이론은 관성계에만 적용됩니다. 그러나 실제로 실제 관성계를 찾는 것은 어렵다. 논리적으로 말하면, 모든 자연법칙은 관성계에 국한되어서는 안 되며 비관성계도 고려해야 합니다. 소위 쌍둥이 역설을 특수상대론으로 설명하기는 어려운데, 그 역설은 쌍둥이 형제가 빛의 속도에 가까운 속도로 우주선을 타고 항해하고 있다는 것이다. 고속시계는 속도를 늦추고 동생을 기다립니다. 지구가 수십 년을 경험했기 때문에 동생은 아주 늙었습니다. 상대성 원리에 따르면 우주선은 지구를 기준으로 빠른 속도로 움직이고, 지구도 우주선을 기준으로 빠른 속도로 움직이는 것을 동생은 형이 젊어지는 것을 보고 형은 본다. 남동생도 젊어야 한다는 것. 이 질문에 대한 답은 없습니다. 사실 특수상대성이론에서는 등속선운동만 다루고 있는데 형이 돌아오려면 상대성 이론이 감당할 수 없는 변속운동의 과정을 거쳐야 한다. 사람들이 특수 상대성 이론을 이해하느라 분주한 동안, 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 계속해서 완성해 나갔습니다.

1907년 아인슈타인은 특수상대성이론에 관한 장문의 글 '상대성이론과 그것으로부터 도출된 결론'을 썼다. 이 글에서 아인슈타인은 그때 이후 처음으로 등가성을 언급했다. 등가 원리에 대한 아인슈타인의 생각은 계속해서 발전해 왔습니다. 그는 관성질량과 중력질량은 비례한다는 자연법칙을 등가원리의 기초로 활용하여, 무한히 작은 부피의 균일한 중력장이 가속운동의 기준계를 완전히 대체할 수 있음을 제안했습니다.

아인슈타인은 또한 닫힌 상자의 개념을 제안했습니다. 어떤 방법을 사용하더라도 닫힌 상자에 있는 관찰자는 자신이 중력장에 정지해 있는지 아니면 중력장 없이 가속되는 공간에 있는지 확인할 수 없습니다. 등가 원리를 설명하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 진술이며 관성 질량과 중력 질량의 동일은 등가 원리의 자연스러운 결과입니다.

1915년 11월, 아인슈타인은 프로이센 과학 아카데미에 4편의 논문을 제출했습니다. 이 4편의 논문에서 그는 새로운 아이디어를 제시하고 수성의 근일점 운동을 증명했으며 올바른 중력장 방정식을 제시했습니다. 이 시점에서 일반상대성이론의 기본적인 문제가 해결되었고, 일반상대성이론이 탄생하게 되었다. 1916년에 아인슈타인은 장문의 논문 "일반 상대성 이론의 기초"를 완성했습니다. 이 글에서 아인슈타인은 처음으로 관성계에 적용되던 상대성 이론을 특수 상대성 이론이라고 부르고, 관성계에만 적용되는 물리 법칙을 분류했습니다. 이 원리는 특수 상대성 이론이라고 불리며 일반 상대성 원리를 더 자세히 설명합니다. 즉, 물리학 법칙은 어떤 방식으로든 움직이는 모든 기준 틀에 대해 적용되어야 합니다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 물질의 존재로 인해 공간과 시간이 휘어질 것이라고 믿으며, 중력장은 실제로 휘어진 시공간이다. 태양의 중력을 이용해 공간을 휘게 한다는 아인슈타인의 이론은 설명할 수 없는 수성의 근일점 세차운동 43초를 잘 설명합니다. 일반 상대성 이론의 두 번째 주요 예측은 중력 적색편이입니다. 즉, 강한 중력장에서 스펙트럼이 적색 끝 쪽으로 이동한다는 것입니다. 1920년대에 천문학자들은 천문 관측을 통해 이를 확인했습니다. 일반 상대성 이론의 세 번째 주요 예측은 지구에 가장 가까운 중력장이 빛을 편향시킨다는 것입니다. 아인슈타인은 멀리 있는 별빛이 태양 표면을 통과하면 1.7초 동안 편향될 것이라고 예측했습니다. 1919년 영국 천문학자 에딩턴의 지시에 따라 영국은 개기 일식을 관찰하기 위해 두 곳의 탐사대를 보냈습니다. 주의 깊은 연구 끝에 별빛은 실제로 태양 근처에서 1.7초 동안 휘어졌다는 결론이 나왔습니다. 영국 왕립학회와 왕립천문학회는 관측 보고서를 공식적으로 낭독해 일반 상대성 이론의 결론이 정확함을 확인했다. 이 회의에서 유명한 물리학자이자 왕립학회 회장인 톰슨은 "이것은 뉴턴 시대 이래로 성취된 만유인력 이론에 있어서 가장 중요한 성취이다"라고 말했다. . 하나?. 아인슈타인은 1916년에 "특수 및 일반 상대성 이론에 대한 간략한 소개"라는 인기 있는 서문을 썼으며 1922년까지 40번 재인쇄되었으며 12권 이상 번역되었습니다. 언어로 널리 읽혔습니다.

상대성이론의 의의:

특수상대성이론과 일반상대성이론이 정립된 ​​지 오랜 시간이 지났다. 그리고 역사는 사람들이 일반적으로 인정하는 진실입니다. 상대성 이론은 현대 물리학의 발전과 현대 인류 사고의 발전에 큰 영향을 미쳤습니다. 상대성 이론은 고전 물리학을 논리적으로 통합하고 고전 물리학을 완벽한 과학 시스템으로 만듭니다. 특수상대성이론은 특수상대성이론을 바탕으로 뉴턴역학과 맥스웰의 전기역학의 두 가지 체계를 통합한 것으로, 둘 다 특수상대성이론을 따르며 로렌츠변환에 공변적이라는 점을 지적한 것에 불과하다. 낮은 속도에서의 물체의 움직임. 움직임에 대한 좋은 근사치입니다. 일반상대성이론은 일반공분산을 바탕으로 등가원리를 통해 국소관성길이와 보편적 기준계수의 관계를 확립하고, 모든 물리법칙의 일반공분산 형태를 얻어 일반공분중력이론을 확립하였으며, 뉴턴의 중력 이론은 단지 첫 번째 근사치일 뿐이다. 이는 이전의 물리학이 관성계에 국한되었던 문제를 근본적으로 해결하고, 논리적으로 합리적인 배치를 제공합니다. 상대성 이론은 시간, 공간, 물질, 운동 등 물리학의 기본 개념을 엄밀하게 고찰하고, 시간, 공간, 물질에 대한 과학적이고 체계적인 관점을 제공함으로써 물리학을 논리적으로 완벽한 과학 체계로 만들어줍니다.

특수 상대성 이론은 고속으로 움직이는 물체의 운동 법칙을 제시하고, 질량과 에너지가 동일하다는 것을 제시하며, 질량-에너지 관계를 제시합니다. 이 두 가지 결과는 저속으로 움직이는 거시적 물체에 대해서는 명확하지 않지만 미세한 입자를 연구할 때는 매우 중요합니다. 미세한 입자는 일반적으로 매우 빠르게 움직이며 일부는 빛의 속도에 접근하거나 빛의 속도에 도달하기 때문에 입자 물리학은 상대성 이론과 분리될 수 없습니다. 질량-에너지 관계는 양자 이론의 확립과 발전에 필요한 조건을 창출할 뿐만 아니라 핵물리학의 발전과 응용을 위한 기초를 제공합니다.

아인슈타인이 제시한 이러한 새로운 개념에 대해 상대성 이론의 변환관계 창시자인 로렌츠를 포함해 당시 지구상의 대부분의 물리학자들은 받아들이기 어려웠다. 어떤 사람들은 당시 상대성 이론을 이해한 사람이 전 세계에 2.5명밖에 없었다고 말하기도 합니다. 낡은 사고방식의 장애물은 이 새로운 물리 이론이 한 세대가 지나서야 대다수의 물리학자들에게 친숙하다는 것을 의미했습니다. 심지어 1922년에 스웨덴 왕립과학원이 아인슈타인에게 노벨 물리학상을 수여했을 때에도 그것은 단지 다음과 같이 말했습니다. 이론물리학에 대한 그의 공헌과 광전 효과의 법칙 발견으로 인해 더욱 그렇습니다. ?아인슈타인에게 한 노벨 물리학상 연설에서 아인슈타인의 상대성 이론은 전혀 언급되지 않았다. (참고: 상대성 이론이 노벨상을 수상하지 못한 중요한 이유는 아직까지 사실 검증이 많이 부족하다는 점입니다.)

광전 효과

1905년에 아인슈타인은 광자 가설을 제안하고 광전 효과를 성공적으로 설명하여 1921년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

빛은 금속에 조사되어 재료의 전기적 특성을 변화시킵니다. 이러한 유형의 빛이 전기로 바뀌는 현상을 총칭하여 광전 효과라고 합니다.

광전 효과는 광전자 방출, 광전도 효과, 광기전 효과로 구분됩니다. 전자의 현상은 물체의 표면에서 일어나는 현상으로 외부광전효과라고도 한다. 후자의 두 가지 현상은 물체 내부에서 발생하며 내부 광전 효과라고 합니다.

헤르츠는 1887년 광전효과를 발견했고, 아인슈타인은 광전효과(금속 표면이 빛을 조사하면 전자를 방출하는 효과, 방출된 전자를 광전자라고 한다)를 최초로 설명하는데 성공했다. . 빛의 파장이 특정 임계값보다 작은 경우에만 전자가 방출될 수 있는데, 즉 한계 파장이며, 이에 해당하는 빛의 주파수를 한계 주파수라고 합니다. 임계값은 금속 물질에 따라 달라지며, 방출되는 전자의 에너지는 빛의 파장에 따라 달라지며 빛의 파동성으로는 설명할 수 없는 빛의 강도와는 아무런 관련이 없습니다. 빛의 파동성, 즉 광전효과의 순간성과 모순되는 또 다른 점이 있는데, 파동이론에 따르면 입사되는 빛이 약하고 노출 시간이 길면 금속 속의 전자가 충분한 에너지를 축적하고 금속 표면 밖으로 날아갑니다. 그러나 사실은 빛의 밝기에 관계없이 빛의 주파수가 금속의 한계 주파수보다 높은 한 광자의 생성은 거의 즉각적이며 10의 음의 9제곱초를 넘지 않습니다. 올바른 설명은 빛이 파장과 관련하여 엄격하게 지정된 에너지 단위(예: 광자 또는 광양자)로 구성되어야 한다는 것입니다.

광전 효과에서는 전자의 방출 방향이 완전히 방향성이 있는 것은 아니며, 빛의 방향과 상관없이 대부분이 금속 표면에 수직으로 방출됩니다. 고주파에서 진동하는 직교 전자기장. 진폭은 매우 작으며 전자 방출 방향에 영향을 미치지 않습니다.

에너지 보존

E=mc?, 물질의 질량은 불멸이라고 말하는 물질 불멸의 법칙은 다음과 같습니다. 물질의 에너지는 보존된다.

이 두 가지 위대한 법칙이 차례로 발견되었지만 사람들은 두 법칙이 서로 다른 자연 법칙을 설명하는 서로 관련이 없는 법칙이라고 생각했습니다. 어떤 사람들은 물질 불멸의 법칙이 화학 법칙이고 에너지 보존 법칙이 물리 법칙이라고 생각하는데, 그것들은 서로 다른 과학적 범주에 속합니다.

아인슈타인은 물질의 질량이 관성의 척도이고, 에너지는 운동의 척도라고 믿었습니다. 에너지와 질량은 서로 분리되어 있지 않고 서로 연결되어 있고 분리될 수 없습니다. 물체의 질량 변화는 그에 상응하는 에너지 변화를 야기하며, 물체의 에너지 변화는 또한 상응하는 질량 변화를 야기합니다.

특수 상대성 이론에서 아인슈타인은 유명한 질량-에너지 공식인 E=mc^2를 제안했습니다. 여기서 E는 에너지, m은 질량, c는 빛의 속도를 나타내며 대략적인 값은 3?10^8m/s이며, 이는 질량을 줄임으로써 에너지가 생성될 수 있음을 나타냅니다.

아인슈타인의 질량-에너지 관계 공식은 다양한 핵 반응을 정확하게 설명합니다. 헬륨 4(He4)를 예로 들면 핵은 양성자 2개와 중성자 2개로 구성됩니다. 헬륨 4 핵의 질량은 양성자 2개와 중성자 2개의 질량의 합과 같다는 것이 합리적입니다.

사실, 그러한 산술은 성립하지 않습니다. 헬륨 핵의 질량은 양성자 2개와 중성자 2개의 질량을 합한 것보다 0.0302u(원자 질량 단위) 적습니다! 듀테론(각 듀테론은 양성자 1개와 중성자 1개로 구성됨)이 헬륨 4 핵으로 융합되면 대량의 원자 에너지가 방출됩니다. 헬륨 4 원자 1g이 생성되면 대략 2.7×10^12줄의 원자 에너지가 방출됩니다. 이로 인해 헬륨 4 핵의 질량이 감소합니다.

이 예는 생생하게 설명합니다. 두 개의 중수소 핵이 하나의 헬륨-4 핵으로 응집되면 질량이 보존되지 않는 것 같습니다. 즉, 헬륨-4 핵의 질량은 두 중수소 핵의 질량의 합. 그러나 질량-에너지 관계 공식을 사용하여 계산하면 헬륨 4 핵에 의해 손실된 질량은 반응 중 원자 에너지 방출로 인해 손실된 질량과 같습니다.

아인슈타인은 물질 불멸의 법칙과 에너지 보존 법칙의 본질을 새로운 차원에서 밝히고, 두 법칙의 긴밀한 관계를 지적하며, 자연에 대한 인류의 이해를 더욱 깊게 했습니다.

우주 상수

아인슈타인은 상대성 이론을 제안했을 때 (물질 밀도가 0이 아닌 정적 우주의 존재를 설명하기 위해) 우주 상수를 도입했습니다. 중력장 방정식. 미터법 텐서에 비례하는 항은 기호 ?로 표시됩니다. 비례 상수는 매우 작아서 우주 규모에서만 무시할 수 있으므로 역수라고 합니다. 우주상수, 중력의 고정값)을 그의 방정식으로 변환합니다. 그는 중력의 균형을 맞추고 우주를 유한하고 정적으로 만드는 반중력이 있다고 믿습니다. 허블이 팽창하는 우주에 대한 천문학적 관측 결과를 아인슈타인에게 보여주었을 때, 아인슈타인은 이렇게 말했습니다. "이것은 내 인생에서 저지른 가장 큰 실수입니다." ?

우주가 팽창하고 있다. 허블 등은 반중력이 존재하지 않으며, 은하 사이의 중력으로 인해 팽창 속도가 점점 느려지고 있다고 믿고 있습니다. 은하 사이에는 우주의 지속적인 팽창을 촉진하는 비틀림 힘, 즉 암흑에너지가 있다. 70억년 전, 그들은 암흑물질을 물리치고 우주의 주인이 되었습니다. 최신 연구에 따르면 암흑물질과 암흑에너지는 질량 함량(가상물질이 아닌 실제 질량만)으로 우주의 약 96%를 차지하는 것으로 나타났다. 우주의 팽창은 우주가 붕괴되어 죽을 때까지 계속 가속화될 것 같습니다. (논란의 여지가 있는 다른 의견도 있습니다.) 우주상수는 존재하지만 반중력의 가치는 중력을 훨씬 능가한다. Linde는 매우 유머러스하게 말했습니다. "나는 마침내 그(아인슈타인)가 이 이론을 그토록 좋아했고 수년이 지난 후에도 여전히 우주 상수를 연구한 이유를 이해합니다. 우주 상수는 오늘날에도 여전히 물리학의 가장 큰 질문 중 하나입니다." ?