Albert Einsteins stora genombrott

Från 1905, det år han doktorerade, genom 1920-talet gjorde Albert Einstein en rad upptäckter och formuleringar som fundamentalt förändrade mänsklighetens förståelse av tid, materia och grunden för verklighet. Även om Einstein ägnade sina senare decennier åt politisk aktivism, hans mest anmärkningsvärda vetenskapliga genombrott tjänade honom en permanent plats i historiens annaler och skapade utvecklingen av helt nya områden av studie.

Förmodligen den mest kända och igenkännliga vetenskapliga formeln genom tiderna, E = mc ^ 2, dök upp i Einsteins "Special Theory of Relativity", som först publicerades 1905. Formeln visar hur ett objekts massa härrör från delningen av dess kinetiska energi med kvadratet av ljusets hastighet. Formelens banbrytande slutsats presenterar energi och massa som utbytbara enheter och förenar tre uppenbarligen olika naturelement. Ekvationen har djupa konsekvenser för utvecklingen av nya kraftkällor och visar hur trycket och värmen i solens hjärta omvandlar massa direkt till energi.

Einsteins "Allmänna relativitet", publicerad 1915, fortsatte där "Special Theory of Relativity" slutade. Den underliggande uppfattningen om allmän relativitet utvecklas från införandet av acceleration i den tidigare teorin. Den mest betydelsefulla aspekten av allmän relativitet beskriver den snedvridning som massiva föremål ger på rymdtid. Denna snedvridning drar mindre föremål mot det större, vilket förklarar att det finns allvar. Presentationen av rymdtid som formbar betyder att själva tiden inte är konstant. Einsteins generella relativitetsteori har fått bekräftelse från observerat fenomen, såsom gravitationell linsning och förändringar i Merkurius omlopp. Allmän relativitet innehåller också de första konsekvenserna av mörk materia. Ett fel påpekat av Einstein och hans kollega, Willem de Sitter, bidrog till upptäckten av mörk materia i Jan Oorts observationer av stjärnrörelser.

Einsteins relativitetsteorier förlitar sig till stor del på hans uppfattning om ljusets hastighet som absolut. Innan detta höll konventionell kunskap att rum och tid fungerade som de absoluta begrepp som fysik grundades på. Einstein hävdade att ljusets hastighet förblir densamma under alla förhållanden, även i vakuum, och kan aldrig öka. Till exempel skulle ett objekt som slungas med ljusets hastighet från ett fordon som rör sig med samma hastighet inte röra sig förbi fordonet. Einstein presenterade också ljus som en samling partiklar snarare än en våg. Denna teori, som vann Einstein Nobelpriset i fysik 1921, bidrog till utvecklingen av kvantfysik.

I ett papper från 1905 presenterade Einstein en ekvation som förklarade slumpmässiga rörelser av partiklar, känd som Brownian rörelse, till följd av stötar med hittills okända molekyler, som gav grunden för partiklar teori. År 1910 publicerade Einstein en uppsats om kritisk opalescens, som förklarar fenomenet ljusspridning som ger himlen sin färg. År 1924 drog Einstein konsekvenser från Satyendra Boses teori om ljuskompositionen för att förklara atomernas struktur. Den så kallade Bose-Einstein-statistiken ger nu insikt i sammansättningen av bosonpartiklar.