I slutningen af årtusindet Fysik verden magasinet gennemførte en meningsmåling, hvor de spurgte 100 af verdens førende fysikere, hvem de betragtede som de 10 største videnskabsfolk gennem tidene. Ud over at være den mest berømte videnskabsmand, der nogensinde har levet, er Albert Einstein også et husnavn, synonymt med geni og uendelig kreativitet.
Som opdageren af særlig og generel relativitet revolutionerede Einstein vores forståelse af tid, rum og univers. Denne opdagelse sammen med udviklingen af kvantemekanik bragte effektivt en æra med Newtonian Physics og gav anledning til den moderne tidsalder. Mens de to foregående århundreder var blevet kendetegnet ved universalgravitation og faste referencerammer, hjalp Einstein med at indlede en tid med usikkerhed, sorte huller og ”skræmmende handling på afstand”.
Tidligt liv:
Albert Einstein blev født den 14. marts 1879 i byen Ulm, dengang en del af kongeriget Wurttenmberg (nu den tyske delstat Baden-Württemberg). Hans forældre var Hermann Einstein (en sælger og ingeniør) og Pauline Koch, der var ikke-observante Ashkenazi-jøder - et udvidet samfund af jiddisk-talende jøder, der boede i Tyskland og Centraleuropa.
I 1880, da han var bare seks uger gammel, flyttede Einsteins familie til München, hvor hans far og hans onkel grundlagde Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (et firma, der producerede elektrisk udstyr baseret på jævnstrøm). I 1894 mislykkedes hans fars selskab, og familien flyttede til Italien, mens Einstein forblev i München for at afslutte sine studier.
Uddannelse:
I 1884 gik Albert Einstein på en katolsk folkeskole, hvor han forblev indtil 1887. På det tidspunkt overførte han sig til Luitpold Gymnasium, hvor han modtog sin avancerede grundskole- og gymnasial uddannelse. Hans far havde håbet, at Einstein ville følge sine fodspor og gå i elektroteknik, men Einstein havde vanskeligheder med skolens undervisningsmetoder og foretrækkede selvstyret frem for rotelæring.
Det var under et besøg hos ham familie i Italien 1894, at Einstein skrev et kort essay med titlen ”Om undersøgelsen af etherens tilstand i et magnetisk felt” - hvilket ville være hans første videnskabelige publikation. I 1895 tog Einstein indgangseksamen til den schweiziske føderale polyteknik i Zürich - i øjeblikket kendt som Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Selvom han ikke opfyldte alle kravene, opnåede han usædvanlige karakterer i fysik og matematik. På råd fra rektoren for Zürich Polytechnic gik han på den argoviske kantonskole i Aarau, Schweiz, for at afslutte sin gymnasium. Dette gjorde han mellem 1895-96, mens han blev hos en professor af familien.
I september 1896 bestod han den schweiziske exiteksamen med stort set gode karakterer, inklusive topkarakterer i fysik og matematiske fag. Selvom han kun var 17, tilmeldte han sig det fireårige diplomuddannelsesprogram for matematik og fysik ved Zürich Polytechnic. Det var der, han mødte sin første og kommende kone, Mileva Maric, en serbisk statsborger og den eneste kvinde blandt de seks studerende i matematik- og fysikafdelingen.
De to ville gifte sig i 1904 og få to sønner, men skulle skilles i 1919 efter at have boet fra hinanden i fem år. Bagefter giftede Einstein sig igen, denne gang med sin fætter Elsa Löwenthal - med hvem han forblev gift indtil hendes død i 1939. Det var også i denne periode, at Einstein fortsatte sin største videnskabelige resultater.
Videnskabelige resultater:
I 1900 blev Einstein tildelt Zürich polyteknisk undervisningseksamen. Efter uddannelsen tilbragte han næsten to år på at søge efter en undervisningspost og fik sit schweiziske statsborgerskab. Til sidst og med hjælp fra sin ven og kollega Marcel Grossmanns far sikrede Einsten et job i Forbundsstyrelsen for intellektuel ejendom i Bern. I 1903 blev hans stilling permanent.
Meget af Einsteins arbejde på patentkontoret var relateret til spørgsmål om transmission af elektriske signaler og den elektrisk-mekaniske synkronisering af tid. Disse tekniske problemer skulle gentagne gange dukke op i Einsteins tankeeksperimenter og til sidst føre ham til hans radikale konklusioner om lysets natur og den grundlæggende forbindelse mellem rum og tid.
I 1900 udgav han et papir med titlen "Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen”(“ Konklusioner fra kapillaritetsfænomenet ”). På baggrund af Newtons teori om universalgravitation foreslog han i denne artikel, at teorien om, at samspillet mellem alle molekyler er en universel funktion af afstand, i analogi med den inverse kvadratkraftkraft. Dette vil senere vise sig at være ukorrekt, men offentliggørelsen af papiret i det prestigefyldteAnnalen der Physik (Journal of Physics) fik opmærksomhed fra den akademiske verden.
Den 30. april 1905 afsluttede Einstein sin speciale under det vakte øje af professor Alfred Kleiner, universitetets professor i eksperimentel fysik. Hans afhandling - med titlen "En ny bestemmelse af molekylære dimensioner" - fik ham en ph.d. ved University of Zürich.
Samme år i en eksplosion af kreativ intellektuel energi - hvad der er kendt som hans “Annus mirabilis” (mirakelår) - Einstein offentliggjorde også fire banebrydende artikler om den fotoelektriske effekt, brunsk bevægelse, særlig relativitet og ækvivalensen af masse og energi, hvilket ville bringe ham til kendskab til det internationale videnskabelige samfund.
I 1908 blev han udnævnt til lektor ved Universitetet i Bern. Året efter, efter at have holdt et foredrag om elektrodynamik og relativitetsprincippet ved Universitetet i Zürich, anbefalede Alfred Kleiner ham til fakultetet for et nyoprettet professorat i teoretisk fysik. Einstein blev udnævnt til lektor i 1909.
I april 1911 blev Einstein fuld professor ved Charles-Ferdinand Universitetet i Praque, som var en del af det østrig-ungarske imperium på det tidspunkt. I sin tid i Prag skrev han 11 videnskabelige værker, hvoraf 5 drejede sig om strålingsmatematik og kvanteteorien for faste stoffer.
I juli 1912 vendte han tilbage til Schweiz og ETH Zürich, hvor han underviste i analytisk mekanik og termodynamik indtil 1914. I sin tid på ETH Zürich studerede han også kontinuummekanik og molekylteorien om varme og problemet med gravitation. I 1914 vendte han tilbage til Tyskland og blev udnævnt til direktør for Kaiser Wilhelm Institut for Fysik (1914-1932) og professor ved Humboldt Universitet i Berlin.
Han blev snart medlem af det Prussiske Akademi for Videnskaber, og fra 1916 til 1918 tjente han som præsident for det tyske fysiske samfund. I 1920 blev han udenlandsk medlem af Royal Dutch Academy of Arts and Sciences og blev valgt til udenlandsk medlem af Royal Society (ForMemRS) i 1921.
Flygtningestatus:
I 1933 besøgte Einstein USA for tredje gang. Men i modsætning til tidligere besøg - hvor han gennemførte foredragsserier og ture - ved denne lejlighed vidste han, at han ikke kunne vende tilbage til Tyskland på grund af opkomsten af nazismen under Adolf Hitler. Efter at have udført sin tredje to måned besøgende professorat ved amerikanske universiteter, rejste han og kone Elsa til Antwerpen, Belgien i marts 1933.
Da de ankom, da de opdagede, at deres hytte var blevet angrebet af nazisterne og deres personlige sejlbåd blev konfiskeret, afskedigede Einstein sit tyske statsborgerskab. En måned senere var Einsteins værker blandt dem, der blev målrettet af nazistiske bogforbrændinger, og han blev placeret på en liste over ”det tyske regimes fjender” med en dusør på 5000 dollars på hovedet.
I denne periode blev Einstein en del af et stort samfund af tyske og jødiske ex-patrioter i Belgien, hvoraf mange var forskere. De første par måneder lejede han et hus i De Haan, Belgien, hvor han boede og arbejdede. Han dedikerede sig også til at hjælpe jødiske forskere med at undslippe forfølgelse og mord på nazisternes hænder.
I juli 1933 rejste han til England på personlig invitation af sin ven og skibsofficer Commander Oliver Locker-Lampson. Mens han var der, mødte han det daværende parlamentsmedlem Winston Churchill og den tidligere premierminister Lloyd George og bad dem hjælpe med at bringe jødiske forskere ud af Tyskland. Ifølge en historiker sendte Churchill fysiker Frederick Lindemann til Tyskland for at opsøge jødiske forskere og placere dem på britiske universiteter.
Einstein kontaktede senere ledere fra andre nationer, herunder den tyrkiske premierminister Ismet Inönü for at bede om hjælp til genbosættelse af jødiske borgere på flugt fra nazisterne. I september 1933 skrev han til Inönü og anmodede om placering af arbejdsløse tysk-jødiske forskere. Som et resultat af Einsteens brev udgjorde i sidste ende jødiske inviterede til Tyrkiet over 1.000 individer.
Skønt Locker-Lamspon opfordrede Storbritanniens parlament til at udvide statsborgerskab til Einstein, mislykkedes hans bestræbelser, og Einstein accepterede et tidligere tilbud fra Princeton Institute for Advanced Study i New Jersey om at blive bosiddende lærd. I oktober 1933 ankom Einstein i USA og tiltrådte stillingen.
På det tidspunkt havde de fleste amerikanske universiteter minimalt eller intet jødisk fakultet eller studerende på grund af kvoter, der begrænsede antallet af jøder, der kunne tilmelde sig eller undervise. Disse udløb i 1940, men forblev en barriere for amerikansk-jødiske forskere at deltage fuldt ud i det akademiske liv og få en universitetsuddannelse.
I 1935 ansøgte Einstein om permanent statsborgerskab i USA, hvilket han blev tildelt i 1940. Han ville forblive i USA og opretholde sin tilknytning til Institute for Advanced Study indtil hans død i 1955. I denne periode forsøgte Einstein at udvikle en samlet feltteori og til at tilbagevise den accepterede fortolkning af kvantefysik, begge uden succes.
Manhattan-projektet:
Under 2. verdenskrig spillede Einstein en vigtig rolle i oprettelsen af The Manhattan Projectthe - udvikling af atombomben. Dette projekt begyndte, efter at Einstein blev kontaktet af en gruppe videnskabsfolk ledet af den ungarske fysiker Leó Szilárd i 1939. Efter at have hørt deres advarsler om et nazistisk atomvåbenprogram skrev han et brev til den daværende præsident Roosevelt og advarede ham om den ekstreme fare af et sådant våben i nazistiske hænder.
Selvom en pasifist, der aldrig havde overvejet tanken om at bruge nukleær fysik med henblik på at udvikle et våben, var Einstein bekymret over, at nazisterne havde et sådant våben. Som sådan betragtede han og Szilárd sammen med andre flygtninge som Edward Teller og Eugene Wigner det som deres ansvar at advare amerikanerne om muligheden for, at tyske forskere kunne vinde løbet om at bygge en atombombe og advare om, at Hitler ville være mere end villig til at ty til et sådant våben. ”
Ifølge historikerne Sarah J. Diehl og James Clay Moltz var brevet "uden tvivl den centrale stimulans for den amerikanske vedtagelse af seriøse undersøgelser af atomvåben før tirsdag på den amerikanske indtræden i 2. verdenskrig". Foruden brevet brugte Einstein sine forbindelser med den belgiske kongefamilie og den belgiske dronningsmor for at få adgang med en personlig udsending til Det Hvide Hus Oval Office, hvor han mødtes med Roosevelt for at diskutere faren personligt.
Som et resultat af Einsteins brev og hans møder med Roosevelt, indledte USA The Manhattan-projektet og mobiliserede alle de nødvendige ressourcer til at forske, bygge og teste atombomben. I 1945 blev dette aspekt af våbenløbet vundet af de allierede magter, da Tyskland aldrig havde lykkedes at skabe et eget atomvåben.
Einstein var en gennemgribende pasifist, som senere dybt beklagede hans engagement i udviklingen af atomvåben. Som han sagde til sin ven, Linus Pauling, i 1954 (et år før hans død): ”Jeg begik en stor fejl i mit liv - da jeg underskrev brevet til præsident Roosevelt, hvor han anbefalede at foretage atombomber; men der var en vis begrundelse - faren for, at tyskerne ville gøre dem. ”
Relativitetsteori:
Selvom Einstein opnåede mange betydningsfulde resultater gennem årene og er almindeligvis kendt for sit bidrag til oprettelsen af The Manhattan Project, er hans mest berømte teori det, der er repræsenteret ved den enkle ligning E = mc² (hvor E er energi, m er masse, og c er lysets hastighed). Denne teori ville vælte århundreder med videnskabelig tænkning og ortodokse.
Men selvfølgelig udviklede Einstein ikke denne teori i et vakuum, og vejen, der førte ham til at konkludere, at tid og rum var relativt til observatøren, var lang og snoet. Einsteins eventuelle relativitetshypotese var i vid udstrækning et forsøg på at forene Newtons mekaniklover med elektromagnetismelovene (som kendetegnet ved Maxwells ligninger og Lorentz-kraftloven).
I nogen tid havde forskere kæmpet med uoverensstemmelserne mellem disse to felter, hvilket også afspejles i Newtonsk fysik. Mens Isaac Newton havde abonneret på ideen om et absolut rum og tid, holdt han sig også til Galileos relativitetsprincip - som siger, at: "To observatører, der bevæger sig i konstant hastighed og retning i forhold til hinanden, vil opnå de samme resultater for alle mekaniske eksperimenter."
Fra 1905, da Einstein offentliggjorde sin sædepapir "Om elektrodynamik af bevægelige organer”, Den arbejdende konsensus blandt forskere mente, at let rejser gennem et bevægende medium ville blive trukket med af mediet. Dette betød igen, at lysets målte hastighed ville være en simpel sum af dens hastighed igennem mediet plus hastigheden af det medium.
Denne teori hævdede også, at rummet var fyldt med en "lysende aether", et hypotetisk medium, som antages at være nødvendigt for udbredelsen af lys i hele universet. I overensstemmelse hermed vil denne ether enten blive trukket af eller transporteret inden i bevægende stof. Imidlertid resulterede denne konsensus i adskillige teoretiske problemer, som på Einsteins tid var forblev uafviklede.
For det første havde forskere ikke fundet en absolut bevægelsestilstand, hvilket tydede på, at relativitetsprincippet i bevægelse (dvs. kun det i forhold bevægelse kan observeres, og der er ingen absolut hvilestandard) var gyldig. For det andet var der også det vedvarende problem, der var forbundet med ”stjernernes abberation”, et fænomen, hvor himmellegems tilsyneladende bevægelse omkring deres placering var afhængig af observatørens hastighed.
Derudover indikerede test udført på lysets hastighed i vand (Fizeau-eksperimentet), at lys, der kørte gennem et bevægende medium, ville blive trukket med af mediet, men ikke næsten så meget som forventet. Dette understøttede andre eksperimenter - såsom Fresnels delvise ether-drag-hypotese og eksperimenterne fra Sir George Stokes - som foreslog, at aetheren enten delvist eller helt gennemføres af stof.
Einsteins teori om særlig relativitet var banebrydende, idet han argumenterede for, at lysets hastighed er den samme i alle inertielle referencerammer, og introducerede tanken om, at der sker store ændringer, når ting bevæger sig tæt på lysets hastighed. Disse inkluderer tidsrumsrammen for et bevægeligt legeme, der ser ud til at bremse og samle sig i bevægelsesretningen, når det måles i observatørens ramme.
Kendt som Einsteins teori om speciel relativitet, forenede hans observationer Maxwells ligninger for elektricitet og magnetisme med mekanikens love, forenklede de matematiske beregninger ved at slippe af med fremmede forklaringer, der blev anvendt af andre videnskabsfolk, og gjorde eksistensen af en helhed overflødig. Det stemte også overens med den direkte observerede lyshastighed og tegnede sig for de observerede afvigelser.
Einsteins teori mødte naturligvis blandede reaktioner fra det videnskabelige samfund og ville forblive kontroversielt i mange år. Med sin ene ligning E = mc², Einstein havde i vid udstrækning forenklet de nødvendige beregninger for at forstå, hvordan lys forplantes. Han foreslog også, faktisk, at rum og tid (såvel som stof og energi) kun var forskellige udtryk for den samme ting.
Mellem 1907 og 1911, mens han stadig arbejdede på patentkontoret, begyndte Einstein at overveje, hvordan speciel relativitet kunne anvendes på tyngdekraftfelter - hvad der ville blive kendt som teorien om generel relativitet. Dette begyndte med en artikel med titlen "Om relativitetsprincippet og de konklusioner, der drages ud fra det”, Der blev offentliggjort i 1907, hvor han behandlede, hvordan reglen om særlig relativitet også kunne gælde for acceleration.
Kort sagt argumenterede han for, at frit fald virkelig er inertial bevægelse; og for observatøren skal reglerne for særlig relativitet gælde. Dette argument er også kendt som ækvivalensprincippet, der siger, at gravitationsmasse er identisk med inertial masse. I samme artikel forudsagde Einstein også fænomenet gravitationstidsudvidelse - hvor to observatører beliggende i forskellige afstande fra en gravitationsmasse opfatter en forskel i tidsmængden mellem to begivenheder.
I 1911 udgav Einstein "På indflydelse af gravitation på forplantning af lys”, Der udvidede i artiklen fra 1907. I denne artikel forudsagde han, at en kasse, der indeholdt et ur, der accelererede opad, ville opleve tiden hurtigere end en, der sad stille inden for et uforanderligt tyngdefelt. Han konkluderer, at antallet af ure afhænger af deres placering i et tyngdefelt, og at forskellen i hastighed er proportional med tyngdekraften til den første tilnærmelse.
I samme artikel forudsagde han, at afbøjningen af lys ville afhænge af den involverede legems masse. Dette viste sig at være særlig indflydelsesrig, fordi han for første gang havde tilbudt et testbart forslag. I 1919 opfordrede den tyske astronom Erwin Finlay-Freundlich forskere over hele verden til at teste denne teori ved at måle lysets bøjning under solformørkelsen i maj 1929.
Einsteins forudsigelse blev bekræftet af Sir Arthur Eddington, som blev observeret kort derefter. Den 7. november 1919, the Tiderne offentliggjorde resultaterne under overskriften: “Revolution in Science - New Theory of the Universe - Newtonian Ideas omkastet”. Generel relativitet har siden udviklet sig til et essentielt værktøj inden for moderne astrofysik. Det giver grundlaget for den nuværende forståelse af sorte huller, områder i rummet, hvor gravitationsattraktion er så stærk, at ikke engang lys kan undslippe.
Moderne kvanteteori:
Einstein hjalp også med at fremme teorien om kvantemekanik. Gennem 1910'erne blev denne videnskab udvidet til at dække mange forskellige systemer. Einstein bidrog til denne udvikling ved at fremme teorien om kvanta til lys og brugte den til at redegøre for forskellige termodynamiske effekter, der modsatte sig klassisk mekanik.
I hans papir fra 1905 sagde "På et heuristisk synspunkt med hensyn til produktion og transformation af lys”, Postulerede han, at lyset i sig selv består af lokaliserede partikler (dvs. kvanta). Denne teori ville blive afvist af hans samtidige - inklusive Neils Bohr og Max Planck - men ville blive bevist i 1919 med eksperimenter, der målte den fotoelektriske effekt.
Han udvidede dette yderligere i sit papir fra 1908, "Udviklingen af vores synspunkter på sammensætningen og essensen af stråling”, Hvor han viste, at Max Plancks energikvanta skal have et veldefineret moment og fungere i nogle henseender som uafhængige, punktlignende partikler. Dette papir introducerede foton koncept og inspireret forestillingen om bølge-partikeldualitet (dvs. lys, der opfører sig som både en partikel og en bølge) i kvantemekanikken.
I hans papir fra 1907 sagde "Plancks strålingsteori og teori om specifik varme“Einstein foreslog en model af stof, hvor hvert atom i en gitterstruktur er en uafhængig harmonisk oscillator - der findes i lige store afstand, kvantiserede tilstande. Han foreslog denne teori, fordi det var en særlig klar demonstration af, at kvantemekanik kunne løse det specifikke varmeproblem i klassisk mekanik.
I 1917 udgav Einstein en artikel med titlen "Om kvanteteorien om stråling”Der foreslog muligheden for stimuleret emission, den fysiske proces, der muliggør mikrobølgeforstærkning og laser. Denne artikel var enormt indflydelsesrig i den senere udvikling af kvantemekanikken, fordi det var det første papir, der viste, at statistikken over atomovergange havde enkle love.
Dette arbejde fortsatte med at inspirere Erwin Schrödingers artikel 1926, "Kvantisering som et Eigenvalue-problem”. I denne artikel offentliggjorde han sin nu berømte Schrödingers ligning, hvor han beskriver, hvordan kvantesystemets kvantetilstand ændres med tiden. Denne artikel er blevet fejret universelt som en af de vigtigste resultater i det tyvende århundrede og skabte en revolution inden for de fleste områder af kvantemekanik såvel som al fysik og kemi.
Interessant nok ville Einstein med tiden blive utilfreds med teorien om kvantemekanik, som han hjalp med at skabe, og følte, at det inspirerede til en følelse af kaos og tilfældighed i videnskaberne. Som svar fremsatte han sit berømte citat: ”Gud spiller ikke på terninger” og vendte tilbage til studiet af kvantefænomener.
Dette førte til, at han foreslog Einstein – Podolsky – Rosen-paradokset (EPR-paradoks) opkaldt efter Einstien og hans medarbejdere - Boris Podolisky og Nathan Rosen. I deres artikel fra 1935 med titlen "Kan kvantemekanisk beskrivelse af den fysiske virkelighed betragtes som komplet?" Hævdede de at demonstrere, at kvanteforvikling var i strid med det lokale realistiske syn på kausalitet - med Einstein, der henviste til den som "uhyggelig handling på afstand".
Dermed hævdede de, at bølgefunktionen i kvantemekanik ikke gav en komplet beskrivelse af den fysiske virkelighed, et vigtigt paradoks, der ville have vigtige implikationer for fortolkningen af kvantemekanikken. Mens EPJ-paradokset skulle bevises forkert efter Einsteins død, hjalp det med at bidrage til et felt, som han hjalp med at skabe, men ville senere forsøge at modbevise indtil slutningen af hans dage.
Kosmologiske konstante og sorte huller:
I 1917 anvendte Einstein den generelle relativitetsteori til at modellere universets struktur som helhed. Selvom han foretrak ideen om et univers, der var evigt og uforanderligt, var dette ikke i overensstemmelse med hans teorier om relativitet, som forudsagde, at universet enten var i en tilstand af ekspansion eller sammentrækning.
For at tackle dette introducerede Einstein et nyt koncept til teorien, kendt som den kosmologiske konstant (repræsenteret af en Lambda). Formålet med dette var at rette op på virkningerne af tyngdekraften og tillade, at hele systemet forbliver en evig, statisk sfære. I 1929 bekræftede Edwin Hubble imidlertid, at universet ekspanderer. Efter at have besøgt Mount Wilson-observatoriet med Hubble, kasserede Einstein formelt den kosmologiske konstant.
Konceptet blev dog revideret i slutningen af 2013, da et tidligere uopdaget manuskript af Einstein (med titlen "Om det kosmologiske problem") blev opdaget. I dette manuskript foreslog Einstein en revision af modellen, hvor konstanten var ansvarlig for oprettelsen af nyt stof, når universet ekspanderede - og således sikrede, at universets gennemsnitlige tæthed aldrig ændrede sig.
Dette er i overensstemmelse med den nu forældede Steady State-model for kosmologi (foreslået senere i 1949) og med dagens moderne forståelse af mørk energi. I det væsentlige ville det, som Einstein i mange af sine biografier beskrev som hans ”største bommert” til sidst komme til at blive revurderet og betragtet som en del af et større mysterium om universet - eksistensen af usynlig masse og energi, der opretholder den kosmologiske balance.
I 1915, få måneder efter at Einstein havde offentliggjort sin teori om generel relativitet, fandt den tyske fysiker og astronom Karl Schwarzschild en løsning på Einstein-feltligningerne, der beskrev tyngdefeltet for et punkt og en sfærisk masse. Denne løsning, nu kaldet Schwarzschild-radius, beskriver et punkt, hvor massen af en kugle er så komprimeret, at flugthastigheden fra overfladen ville svare til lysets hastighed.
Med tiden kom andre fysikere uafhængigt af de samme konklusioner. I 1924 kommenterede den engelske astrofysiker Arthur Eddington, hvordan Einsteins teori giver os mulighed for at udelukke alt for store massefylde for synlige stjerner, idet de hævdede, at de ville "producere så meget krumning af rummet-metrikken, at rummet ville lukke op omkring stjernen og efterlade os udenfor (dvs. ingen steder). ”
I 1931 beregnet den indisk-amerikanske astrofysiker Subrahmanyan Chandrasekhar ved hjælp af Special Relativity, at et ikke-roterende legeme af elektron-degenereret stof over en bestemt begrænsende masse ville kollapse i sig selv. I 1939 tilsluttede Robert Oppenheimer og andre sig Chandrasekhars analyse og hævdede, at neutronstjerner over en foreskrevet grænse ville kollapse i sorte huller, og konkluderede, at ingen fysisk lov sandsynligvis ville gribe ind og forhindre i det mindste nogle stjerner i at kollapse til sorte huller.
Oppenheimer og hans medforfattere fortolkede singulariteten ved grænsen til Schwarzschild-radius som indikation af, at dette var grænsen for en boble, hvor tiden stoppede. For den ydre observatør ville de se overfladen på stjernen frosset i tiden i øjeblikket af kollaps, men en forstyrrende observatør ville have en helt anden oplevelse.
Andre gennemførelser:
Ud over at revolutionere vores forståelse af tid, rum, bevægelse og tyngdekraft med hans teorier om speciel og generel relativitet, gjorde Einstein også adskillige andre bidrag til fysikområdet. Faktisk offentliggjorde Einstein hundreder af bøger og artikler i sit liv, såvel som mere end 300 videnskabelige artikler og 150 ikke-videnskabelige.
Den 5. december 2014 begyndte universiteter og arkiver rundt om i verden officielt at frigive Einsteins indsamlede papirer, der omfattede mere end 30.000 unikke dokumenter. For eksempel to artikler, der blev offentliggjort i 1902 og 1903 - “Kinetisk teori for termisk ligevægt og den anden lov om termodynamik”Og“En teori om fundamentet for termodynamik”- behandlede emnet termodynamik og brunsk bevægelse.
Per definition angiver brownisk bevægelse, at hvor en lille mængde partikler svinger uden nogen foretrukken retning, spredes de til sidst for at fylde hele mediet. Einstein tog dette ud fra et statistisk synspunkt og mente, at den kinetiske energi fra svingende partikler i et medium kunne overføres til større partikler, som igen kunne observeres under mikroskopet - og således bevise eksistensen af atomer i forskellige størrelser.
Disse papirer var grundlaget for 1905-papiret om brunsk bevægelse, som viste, at det kan opfattes som et bevis på, at der findes molekyler. Denne analyse blev senere verificeret af den franske fysiker Jean-Baptiste Perrin, og Einstein blev tildelt Nobelprisen for fysik i 1926. Hans arbejde etablerede den fysiske teori om brownisk bevægelse og sluttede skepsisen omkring eksistensen af atomer og molekyler som faktiske fysiske enheder .
Efter sin undersøgelse af generel relativitet indgik Einstein en række forsøg på at generalisere sin geometriske gravitationsteori for at inkludere elektromagnetisme som et andet aspekt af en enkelt enhed. I 1950 beskrev han sin "samlede feltteori" i en artikel med titlen "Om den generaliserede gravitationsteori”, Der beskriver hans forsøg på at løse alle grundlæggende kræfter i universet i en ramme.
Selvom han fortsat blev hyldet for sit arbejde, blev Einstein mere og mere isoleret i sin forskning, og hans indsats var i sidste ende ikke succesrig. Ikke desto mindre fortsætter Einsteins drøm om at forene andre fysiske love med tyngdekraft frem til i dag og informerer bestræbelserne på at udvikle en teori om alt (ToE) - især strengteori, hvor geometriske felter dukker op i en samlet kvantemekanisk ramme.
Hans arbejde med Podolsky og Rosen, i håb om at modbevise begrebet kvanteforviklinger, førte også Einstein og hans kolleger til at foreslå en model af et ormhul. Ved at bruge Schwarzschilds teori om sorte huller og i et forsøg på at modellere elementære partikler med ladning som en løsning på gravitationsfeltligninger, beskrev han en bro mellem to pladser.
Hvis den ene ende af ormhullet var positivt ladet, ville den anden ende være negativt ladet. Disse egenskaber fik Einstein til at tro, at par af partikler og antipartikler kunne være sammenfiltret uden at overtræde relativitetslovene. Dette koncept har set en hel del arbejde i de senere år, hvor forskere med succes har skabt et magnetisk ormhul i et laboratorium.
Og i 1926 opfandt Einstein og hans tidligere studerende Leó Szilárd Einstein-køleskabet, en enhed, der ikke havde bevægelige dele og kun stod på absorption af varme for at afkøle dens indhold. I november 1930 blev de tildelt et patent for deres design. Imidlertid blev deres bestræbelser snart undergravet af depressionens æra, opfindelsen af Freon, og det svenske firma Electrolux, der fik deres patenter.
Forsøg på at genoplive teknologien begyndte i 90'erne og 2000'erne, hvor studerende hold fra Georgia Tech og Oxford University forsøgte at bygge deres egen version af Einstein-køleskabet. På grund af Freons beviste forbindelse til ozonnedbrydning og ønsker at reducere vores påvirkning af miljøet ved at bruge mindre elektricitet, betragtes designet som et miljøvenligt alternativ og et nyttigt udstyr til udviklingslandene.
Død og arv:
Den 17. april 1955 oplevede Albert Einstein indre blødninger forårsaget af brud på en abdominal aortaaneurisme, som han havde søgt operation i syv år før. Han tog udkastet til en tale, som han forberedte sig til et tv-optræden, til minde om Israels syvende jubilæum, med ham til hospitalet, men han levede ikke længe nok til at afslutte det.
Einstein nægtede operation og sagde: ”Jeg vil gå, når jeg vil. Det er smagløst at forlænge livet kunstigt. Jeg har gjort min del, det er tid til at gå. Jeg vil gøre det elegant. ” Han døde på Princeton Hospital tidligt næste morgen i en alder af 76 år, hvor han fortsatte med at arbejde indtil næsten slutningen.
Under obduktionen fjernede patologen fra Princeton Hospital (Thomas Stoltz Harvey) Einsteins hjerne til konservering, dog uden tilladelse fra hans familie. Ifølge Harvey havde han gjort dette i håb om, at fremtidige generationer af neurovidenskabsfolk ville være i stand til at opdage årsagen til Einsteins geni. Einsteins rester blev kremeret, og hans aske blev spredt på et ikke afsløret sted.
For sin levetid med præstationer modtog Einstein utallige hædersbevisninger, både i løbet af sin levetid og postmøst. In 1921, he was awarded the Nobel Prize in Physics for his explanation of the photoelectric effect, as his theory of relativity was still considered somewhat controversial. In 1925, the Royal Society awarded him the Copley Medal, the oldest Royal Society medal still awarded.
In 1929, Max Planck presented Einstein with the Max Planck medal of the German Physical Society in Berlin, for extraordinary achievements in theoretical physics. In 1934 Einstein gave the Josiah Willard Gibbs lecture, an prestigious annual event where the American Mathematical Society awards a prize for achievements in the field of mathematics. In 1936, Einstein was awarded the Franklin Institute‘s Franklin Medal for his extensive work on relativity and the photoelectric effect.
In 1949, in honor of Einstein’s 70th birthday, the the Lewis and Rosa Strauss Memorial Fund established the Albert Einstein Award. Also known as the Albert Einstein Medal (because it is accompanied with a gold medal) this award was established to recognize high achievement in theoretical physics and the natural sciences.
Since his death, Einstein has been honored by having countless schools, buildings, and memorials named after him. The Luitpold Gymnasium, where he received his early education, was renamed the Albert Einstein Gymnasium in his honor. In August of 1955, four months after Einstein’s death, the 99th chemical element on the Periodic Table was named “einsteinium”.
Also in 1955, the Albert Einstein College of Medicine, a research-intensive not-for-profit, private, and nonsectarian medical school was founded in the Morris Park neighborhood of the Bronx in New York City. Between 1965 and 1978, the US Postal Service issued a series of commemorative stamps known as the Prominent American Series. Einstein was honored with a 8¢ stamp in 1966, the second year of the series.
Similar stamps were issued by the state of Israel in 1956 (a year after his death) and the Soviet Union in 1973. In 1973, an inner main belt asteroid was discovered, which was named 2001 Einstein in his honor. In 1977, the Albert Einstein Society was founded in Bern, Switzerland. Since 1979, they began issuing the Albert Einstein Medal, an annual award presented to people who have “rendered outstanding services” in connection with Einstein.
In 1979, the National Academy of Sciences commissioned the Albert Einstein Memorial on Constitution Avenue in central Washington, D.C. The bronze statue depicts Einstein seated with manuscript papers in hand. In 1990, his name was added to the Walhalla temple for “laudable and distinguished Germans”, which is located in Donaustauf in Bavaria.
In Potsdam, Germany, the Albert Einstein Science Park was constructed on Telegrafenberg hill. The best known building in the park is the Einstein Tower, an astrophysical observatory that was built to perform checks of Einstein’s theory of General Relativity, which has a bust of Einstein at the entrance.
In 1999 Time magazine named him the Person of the Century, ahead of Mahatma Gandhi and Franklin Roosevelt, among others. In the words of a biographer, “to the scientifically literate and the public at large, Einstein is synonymous with genius”. Also in 1999, an opinion poll of 100 leading physicists ranked Einstein the “greatest physicist ever”.
Also in 1999, a Gallup poll conducted recorded him as being the fourth most admired person of the 20th century in the U.S. – Mother Teresa, Martin Luther King, Jr. and John F. Kennedy ranked first through third.
The International Union of Pure and Applied Physics named 2005 the “World Year of Physics” in commemoration of the 100th anniversary of the publication of the “annus mirabilis” papers. In 2008, Einstein was inducted into the New Jersey Hall of Fame. And every year, the Chicago-based Albert Einstein Peace Prize Foundation issues the Albert Einstein Peace Prize, an award that comes with a bursary of $50,000.
Einstein has also been the subject of or inspiration for many novels, films, plays, and works of music. He is a favorite model for fictional representations of the mad scientist and the absent-minded professor, with depictions of these archetypes closely mirroring (and exaggerating) his expressive face and distinctive hairstyle.
Einstein’s contributions to the sciences are immeasurable. When he began his career, scientists were still struggling to reconcile how Newtonian mechanics applied to an ever-widening universe. But thanks to his theories, we would come to understand that there are no absolute frames of reference, and everything depends on the speed and position of the observer.
His work with the behavior of light would also help speed the revolution being made in quantum physics, where scientists began to understand the behavior of matter at the subatomic level. In so doing, Einstein helped to create the two pillars of modern science – Relativity, for dealing with objects on the macro scale; and quantum mechanics, which deals with things on the tiniest of scales.
But Einstein’s legacy goes far beyond what he advanced in his lifetime. In attempting to reconcile his personal beliefs in a universe that made sense with his scientific findings, he introduced a concept that would later become part of our current cosmological models (Dark Matter). These and other ideas would go on to be reconsidered after his death, thus proving that he was not only the greatest mind of his time, but perhaps one of the greatest minds that ever lived.
We have written many articles about Albert Einstein for Space Magazine. Here’s an article about the speed of light, and one about Why Einstein Will Never Be Wrong, and Einstein’s Theory of Relativity. And here’s are some famous Albert Einstein quotes.
Astronomy Cast also has several episodes about Einstein’s greatest theories, like Episode 235: Einstein, Episode 9: Einstein’s Theory of Special Relativity, Episode 280: Cosmological Constant, Episode 287: E=mc², and Episode 31: tring Theory, Time Travel, White Holes, Warp Speed, Multiple Dimensions, and Before the Big Bang
For more information, check out Albert Einstein’s biographical page at Biography.com and NobelPrize.org.
