Główne przełomy Alberta Einsteina

Od 1905 roku, w którym obronił doktorat, przez lata 20. XX wieku Albert Einstein dokonał szeregu odkryć oraz sformułowania, które fundamentalnie zmieniły rozumienie przez ludzi czasu, materii i fundamentów rzeczywistość. Chociaż Einstein poświęcił swoje późniejsze dziesięciolecia na działalność polityczną, jego najbardziej godne uwagi naukowe odkrycia zapewnił mu trwałe miejsce w annałach historii i zapoczątkował rozwój zupełnie nowych dziedzin nauka.

Prawdopodobnie najbardziej znana i rozpoznawalna formuła naukowa wszechczasów, E=mc^2 pojawiła się w „Specjalnej teorii względności” Einsteina, opublikowanej po raz pierwszy w 1905 roku. Wzór pokazuje, jak masa obiektu pochodzi z dzielenia jego energii kinetycznej przez kwadrat prędkości światła. Przełomowa konkluzja formuły przedstawia energię i masę jako wymienne byty i łączy trzy pozornie odmienne elementy naturalne. Równanie ma głębokie implikacje dla rozwoju nowych źródeł energii i pokazuje, w jaki sposób ciśnienie i ciepło w sercu Słońca przekształcają masę bezpośrednio w energię.

„Ogólna teoria względności” Einsteina, opublikowana w 1915 r., kontynuuje tam, gdzie kończy się „Specjalna teoria względności”. Podstawowe pojęcie ogólnej teorii względności wywodzi się z włączenia przyspieszenia do poprzedniej teorii. Najważniejszy aspekt ogólnej teorii względności opisuje zniekształcenie, jakie masywne obiekty powodują w czasoprzestrzeni. To zniekształcenie przyciąga mniejsze obiekty do większych, co wyjaśnia istnienie grawitacji. Przedstawienie czasoprzestrzeni jako plastycznej oznacza, że ​​sam czas nie jest stały. Ogólna teoria względności Einsteina uzyskała potwierdzenie w obserwowanych zjawiskach, takich jak soczewkowanie grawitacyjne i zmiany orbity Merkurego. Ogólna teoria względności zawiera również pierwsze implikacje ciemnej materii. Błąd zauważony przez Einsteina i jego współpracownika Willema de Sittera przyczynił się do odkrycia ciemnej materii w obserwacjach ruchu gwiazd przez Jana Oorta.

Teorie względności Einsteina w dużej mierze opierają się na jego pojęciu prędkości światła jako absolutnej. Wcześniej wiedza konwencjonalna utrzymywała, że ​​przestrzeń i czas służyły jako absolutne koncepcje, na których zbudowano fizykę. Einstein utrzymywał, że prędkość światła pozostaje taka sama w każdych warunkach, nawet w próżni, i nigdy nie może wzrosnąć. Na przykład obiekt rzucony z prędkością światła z pojazdu poruszającego się z tą samą prędkością nie przesunąłby się obok pojazdu. Einstein przedstawił również światło jako zbiór cząstek, a nie falę. Ta teoria, która w 1921 r. przyniosła Einsteinowi Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, przyczyniła się do rozwoju fizyki kwantowej.

W artykule z 1905 roku Einstein przedstawił równanie wyjaśniające losowe ruchy cząstek, znane jako Brownian ruch, jako wynik zderzeń z nieznanymi dotąd cząsteczkami, które dały podstawę cząstce teoria. W 1910 roku Einstein opublikował artykuł o krytycznej opalescencji, który wyjaśnia zjawisko rozproszenia światła, które nadaje niebu kolor. W 1924 Einstein wyciągnął wnioski z teorii Satyendry Bose na temat składu światła, aby wyjaśnić strukturę atomów. Tak zwana statystyka Bosego-Einsteina zapewnia teraz wgląd w składanie się cząstek bozonowych.