Pada akhir milenium, Dunia Fizik majalah melakukan tinjauan di mana mereka meminta 100 daripada ahli fizik terkemuka di dunia yang mereka anggap sebagai 10 saintis terhebat sepanjang masa. Selain sebagai saintis paling terkenal yang pernah hidup, Albert Einstein juga merupakan nama rumah tangga, sinonim dengan genius dan kreativiti yang tidak berkesudahan.
Sebagai penemu Relativiti Khas dan Umum, Einstein merevolusikan pemahaman kita mengenai masa, ruang, dan alam semesta. Penemuan ini, seiring dengan perkembangan mekanika kuantum, secara efektif mengakhiri era Fizik Newtonian dan memunculkan era moden. Walaupun dua abad sebelumnya dicirikan oleh gravitasi universal dan kerangka acuan yang tetap, Einstein membantu memasuki era ketidakpastian, lubang hitam dan "aksi menakutkan dari jarak jauh".
Kehidupan Awal:
Albert Einstein dilahirkan pada 14 Mac 1879, di kota Ulm, yang kemudian menjadi sebahagian dari Kerajaan Wurttenmberg (sekarang negara Jerman Baden-Württemberg). Ibu bapanya adalah Hermann Einstein (jurujual dan jurutera) dan Pauline Koch, yang bukan Yahudi Ashkenazi yang taat - sebuah komuniti Yahudi berbahasa Yiddish yang tinggal di Jerman dan Eropah Tengah.
Pada tahun 1880, ketika dia baru berusia enam minggu, keluarga Einstein berpindah ke Munich, di mana ayah dan pamannya bertapak Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie (syarikat yang mengeluarkan peralatan elektrik berdasarkan arus terus). Pada tahun 1894, syarikat ayahnya gagal dan keluarganya berpindah ke Itali sementara Einstein tinggal di Munich untuk menyelesaikan pengajiannya.
Pendidikan:
Pada tahun 1884, Albert Einstein bersekolah di sebuah sekolah rendah Katolik, di mana dia tinggal hingga tahun 1887. Pada masa itu, dia pindah ke Luitpold Gymnasium, di mana dia mendapat pendidikan sekolah rendah dan menengah lanjutan. Bapanya berharap agar Einstein mengikuti jejaknya dan masuk ke bidang kejuruteraan elektrik, tetapi Einstein menghadapi kesukaran dengan kaedah pengajaran sekolah, lebih suka mengarahkan pembelajaran sendiri.
Semasa lawatan ke keluarganya di Itali 1894, Einstein menulis sebuah karangan pendek berjudul "Mengenai Penyelidikan Negara Eter di Medan Magnetik" - yang akan menjadi penerbitan ilmiah pertamanya. Pada tahun 1895, Einstein mengambil ujian masuk ke Politeknik Persekutuan Switzerland di Zürich - yang kini dikenali sebagai Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zurich).
Walaupun dia gagal memenuhi semua syarat, dia memperoleh nilai yang luar biasa dalam fizik dan matematik. Atas nasihat pengetua Politeknik Zürich, dia menghadiri sekolah kantong Argovian di Aarau, Switzerland, untuk menamatkan sekolah menengahnya. Ini dia lakukan antara tahun 1895-96, ketika tinggal bersama keluarga seorang profesor.
Pada bulan September 1896, dia lulus ujian keluar Switzerland dengan nilai yang paling baik, termasuk nilai tertinggi dalam subjek fizik dan matematik. Walaupun baru berusia 17 tahun, dia mendaftar dalam program diploma pengajaran matematik dan fizik selama empat tahun di Politeknik Zürich. Di sanalah dia bertemu dengan isteri pertama dan masa depannya, Mileva Maric, seorang warga Serbia dan satu-satunya wanita di antara enam pelajar di bahagian matematik dan fizik.
Kedua-duanya akan berkahwin pada tahun 1904 dan mempunyai dua anak lelaki, tetapi akan bercerai pada tahun 1919 setelah tinggal selama lima tahun. Selepas itu, Einstein menikah lagi, kali ini dengan sepupunya Elsa Löwenthal - dengan siapa dia tetap menikah sehingga kematiannya pada tahun 1939. Pada masa inilah Einstein juga terus membuat pencapaian ilmiahnya yang paling hebat.
Pencapaian Ilmiah:
Pada tahun 1900, Einstein dianugerahkan diploma pengajaran Politeknik Zürich. Setelah menamatkan pengajian, dia menghabiskan hampir dua tahun untuk mencari jawatan mengajar dan memperoleh kewarganegaraannya di Switzerland. Akhirnya, dan dengan bantuan rakan dan bapa rakannya Marcel Grossmann, Einsten mendapat pekerjaan di Pejabat Persekutuan untuk Harta Intelek di Bern. Pada tahun 1903, kedudukannya menjadi tetap.
Sebilangan besar pekerjaan Einstein di pejabat paten berkaitan dengan pertanyaan mengenai penghantaran isyarat elektrik dan penyegerakan elektrik-mekanikal masa. Masalah teknikal ini akan muncul berulang kali dalam eksperimen pemikiran Einstein, akhirnya membawanya ke kesimpulan radikalnya mengenai sifat cahaya dan hubungan asas antara ruang dan waktu.
Pada tahun 1900, dia menerbitkan sebuah makalah yang bertajuk “Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen"(" Kesimpulan dari Fenomena Kapiliti "). Dengan menggunakan teori gravitasi universal Newton, dia mengemukakan dalam makalah ini bahawa teori bahawa interaksi antara semua molekul adalah fungsi universal jarak, dalam analogi dengan daya graviti segi empat terbalik. Ini kemudiannya akan terbukti tidak betul, tetapi penerbitan makalah itu berprestijAnnalen der Physik (Jurnal Fizik) mendapat perhatian dari dunia akademik.
Pada 30 April 1905, Einstein menyelesaikan tesisnya di bawah pengawasan Profesor Alfred Kleiner, Profesor Fizik Eksperimen universiti. Disertasinya - yang berjudul, "Penentuan Baru Dimensi Molekul" - memperolehnya PhD dengan University of Zürich.
Pada tahun yang sama, dalam ledakan tenaga intelektual kreatif - apa yang dikenali sebagai miliknya "Annus mirabilis" (tahun ajaib) - Einstein juga menerbitkan empat makalah terobosan mengenai efek fotolistrik, gerakan Brownian, relativiti khas, dan kesetaraan jisim dan tenaga, yang akan membawanya ke perhatian masyarakat saintifik antarabangsa.
Menjelang tahun 1908, dia dilantik sebagai pensyarah di Universiti Bern. Pada tahun berikutnya, setelah memberi ceramah mengenai elektrodinamik dan prinsip relativiti di University of Zurich, Alfred Kleiner mengesyorkannya ke fakulti untuk menjadi profesor baru dalam fizik teori. Einstein dilantik sebagai profesor bersekutu pada tahun 1909.
Pada bulan April 1911, Einstein menjadi profesor penuh di Universiti Charles-Ferdinand di Praque, yang merupakan sebahagian dari Kerajaan Austro-Hungaria pada masa itu. Semasa waktunya di Prague, dia menulis 11 karya ilmiah, 5 daripadanya adalah pada matematik radiasi dan pada teori pepejal kuantum.
Pada bulan Julai 1912, dia kembali ke Switzerland dan ETH Zürich, di mana dia mengajar tentang mekanik analitik dan termodinamik hingga tahun 1914. Selama waktunya di ETH Zürich, dia juga mempelajari mekanik kontinum, dan teori molekul panas dan masalah graviti. Pada tahun 1914, dia kembali ke Jerman dan dilantik sebagai pengarah Institut Fisika Kaiser Wilhelm (1914-1932) dan seorang profesor di Universiti Humboldt Berlin.
Dia segera menjadi ahli Akademi Sains Prusia, dan dari tahun 1916 hingga 1918 dia berkhidmat sebagai presiden Persatuan Fizikal Jerman. Pada tahun 1920, dia menjadi Anggota Asing dari Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, dan terpilih sebagai Anggota Asing dari Royal Society (ForMemRS) pada tahun 1921.
Status Pelarian:
Pada tahun 1933, Einstein mengunjungi Amerika Syarikat untuk kali ketiga. Tetapi tidak seperti lawatan sebelumnya - di mana dia melakukan siri kuliah dan lawatan - pada kesempatan ini dia tahu dia tidak dapat kembali ke Jerman, kerana kebangkitan Nazisme di bawah Adolf Hitler. Setelah menjalani tugas sebagai profesor dua bulan ketiga di universiti Amerika, dia dan isteri Elsa pergi ke Antwerp, Belgium pada bulan Mac 1933.
Setibanya mereka, ketika mereka mengetahui bahawa pondok mereka telah diserbu oleh Nazi dan perahu layar peribadi mereka disita, Einstein melepaskan kewarganegaraan Jermannya. Sebulan kemudian, karya Einstein adalah antara karya yang disasarkan oleh pembakaran buku Nazi, dan dia dimasukkan ke dalam senarai "musuh rejim Jerman", dengan wang tunai $ 5000 di kepalanya.
Dalam tempoh ini, Einstein menjadi sebahagian daripada komuniti bekas patriot Jerman dan Yahudi di Belgium, yang kebanyakannya adalah saintis. Untuk beberapa bulan pertama, dia menyewa sebuah rumah di De Haan, Belgium, tempat dia tinggal dan bekerja. Dia juga mengabdikan dirinya untuk membantu para saintis Yahudi melepaskan diri dari penganiayaan dan pembunuhan di tangan Nazi.
Pada bulan Julai 1933, dia pergi ke England atas undangan peribadi rakannya dan pegawai tentera laut Komandan Oliver Locker-Lampson. Semasa di sana, dia bertemu dengan Anggota Parlimen Winston Churchill dan mantan Perdana Menteri Lloyd George, dan meminta mereka untuk membantu membawa saintis Yahudi keluar dari Jerman. Menurut seorang sejarawan, Churchill menghantar ahli fizik Frederick Lindemann ke Jerman untuk mencari saintis Yahudi dan menempatkan mereka di universiti-universiti Britain.
Einstein kemudian menghubungi pemimpin negara lain, termasuk Perdana Menteri Turki Ismet Inönü untuk meminta pertolongan untuk menetap semula warga Yahudi yang melarikan diri dari Nazi. Pada bulan September 1933, dia menulis surat kepada Inönü, meminta penempatan para saintis Jerman-Yahudi yang menganggur. Hasil daripada surat Einstein, jemputan Yahudi ke Turki akhirnya berjumlah lebih dari 1,000 orang.
Walaupun Locker-Lamspon mendesak parlimen Britain untuk memperluas kewarganegaraan kepada Einstein, usahanya gagal, dan Einstein menerima tawaran sebelumnya dari Princeton Institute for Advanced Study di New Jersey untuk menjadi sarjana pemastautin. Pada Oktober 1933, Einstein tiba di A.S. dan mengambil kedudukan.
Pada masa itu, kebanyakan universiti di Amerika mempunyai fakulti atau pelajar Yahudi yang minimum atau tidak ada kerana kuota yang membatasi bilangan orang Yahudi yang boleh mendaftar atau mengajar. Ini akan berakhir pada tahun 1940, tetapi tetap menjadi penghalang bagi para saintis Amerika-Yahudi untuk berpartisipasi sepenuhnya dalam kehidupan akademik dan menerima pendidikan universiti.
Pada tahun 1935, Einstein melamar kewarganegaraan tetap di AS, yang diberikannya pada tahun 1940. Dia akan tetap berada di AS dan mengekalkan hubungannya dengan Institut Kajian Lanjutan hingga kematiannya pada tahun 1955. Dalam tempoh ini, Einstein berusaha mengembangkan teori bidang bersatu dan untuk menolak tafsiran fizik kuantum yang diterima, kedua-duanya tidak berjaya.
Projek Manhattan:
Semasa Perang Dunia II, Einstein memainkan peranan penting dalam penciptaan The Manhattan Projectthe - pengembangan bom atom. Projek ini dimulakan setelah Einstein didatangi oleh sekumpulan saintis yang diketuai oleh ahli fizik Hungaria Leó Szilárd pada tahun 1939. Setelah mendengar amaran mereka mengenai program senjata nuklear Nazi, dia bersama-sama menulis surat kepada Presiden Roosevelt ketika itu, memperingatkannya tentang bahaya yang melampau senjata seperti itu di tangan Nazi.
Walaupun seorang pasifis yang tidak pernah mempertimbangkan gagasan menggunakan fizik nuklear demi mengembangkan senjata, Einstein prihatin terhadap Nazi yang memiliki senjata tersebut. Oleh itu, dia dan Szilárd, bersama dengan pelarian lain seperti Edward Teller dan Eugene Wigner, “menganggapnya sebagai tanggungjawab mereka untuk memberi amaran kepada orang Amerika tentang kemungkinan para saintis Jerman mungkin memenangkan perlumbaan untuk membina bom atom, dan untuk memberi amaran bahawa Hitler akan lebih daripada bersedia menggunakan senjata seperti itu. "
Menurut sejarawan Sarah J. Diehl dan James Clay Moltz, surat itu "boleh dikatakan sebagai rangsangan utama untuk penerimaan AS terhadap siasatan serius terhadap senjata nuklear menjelang masuknya AS ke dalam Perang Dunia II". Sebagai tambahan kepada surat itu, Einstein menggunakan hubungannya dengan Keluarga Diraja Belgia dan ibu ratu Belgia untuk mendapatkan akses dengan utusan peribadi ke Pejabat Oval Rumah Putih, di mana dia bertemu dengan Roosevelt untuk membincangkan bahaya secara peribadi.
Hasil daripada surat Einstein dan pertemuannya dengan Roosevelt, A.S. memulakan Projek Manhattan dan menggerakkan semua sumber yang diperlukan untuk meneliti, membina dan menguji bom atom. Menjelang tahun 1945, aspek perlumbaan senjata ini dimenangi oleh Sekutu, kerana Jerman tidak pernah berjaya mencipta senjata atom mereka sendiri.
Seorang pasifis yang teliti, Einstein kemudiannya akan sangat menyesali penglibatannya dalam pembangunan senjata nuklear. Seperti yang dikatakannya kepada temannya, Linus Pauling, pada tahun 1954 (setahun sebelum kematiannya): “Saya melakukan satu kesalahan besar dalam hidup saya — ketika saya menandatangani surat kepada Presiden Roosevelt yang mengesyorkan agar bom atom dibuat; tetapi ada beberapa pembenaran - bahaya yang akan dibuat oleh Jerman. "
Teori relativiti:
Walaupun Einstein membuat banyak pencapaian penting selama bertahun-tahun, dan terkenal dengan sumbangannya dalam pembentukan Projek Manhattan, teorinya yang paling terkenal adalah teori yang diwakili oleh persamaan sederhana E = mc² (di mana E adalah tenaga, m adalah jisim, dan c adalah kelajuan cahaya). Teori ini akan membatalkan pemikiran saintifik dan ortodoksi selama berabad-abad.
Tetapi tentu saja, Einstein tidak mengembangkan teori ini dalam keadaan hampa, dan jalan yang mendorongnya untuk menyimpulkan bahawa masa dan ruang relatif terhadap pemerhati itu panjang dan berliku. Hipotesis akhirnya relativiti Einstein adalah sebahagian besarnya usaha untuk menggabungkan undang-undang mekanik Newton dengan undang-undang elektromagnetisme (seperti yang dicirikan oleh persamaan Maxwell dan undang-undang gaya Lorentz).
Untuk beberapa waktu, para saintis bergelut dengan ketidakkonsistenan antara kedua bidang ini, yang juga tercermin dalam fisika Newton. Walaupun Isaac Newton menganut ide ruang dan waktu yang mutlak, dia juga mematuhi prinsip relativiti Galileo - yang menyatakan bahawa: "Mana-mana dua pemerhati yang bergerak pada kelajuan dan arah yang tetap sehubungan satu sama lain akan memperoleh hasil yang sama untuk semua eksperimen mekanikal."
Pada tahun 1905, ketika Einstein menerbitkan makalahnya "Mengenai Elektrodinamik Badan Bergerak", Konsensus kerja di kalangan saintis berpendapat bahawa cahaya yang bergerak melalui medium bergerak akan diseret oleh media. Ini, pada gilirannya, bermaksud bahawa kecepatan cahaya yang diukur akan menjadi jumlah sederhana dari kelajuannya melalui medium ditambah dengan kelajuan daripada medium itu.
Teori ini juga berpendapat bahawa ruang dipenuhi dengan "aether bercahaya", medium hipotetis yang diyakini diperlukan untuk penyebaran cahaya ke seluruh alam semesta. Selaras dengan itu, aether ini akan diseret oleh, atau dibawa ke dalam, benda bergerak. Namun, konsensus ini menghasilkan banyak masalah teori yang pada masa Einstein, masih belum dapat diselesaikan.
Pertama, saintis gagal menemui keadaan gerakan mutlak, yang menunjukkan bahawa prinsip relativiti pergerakan (iaitu hanya saudara gerakan dapat dilihat, dan tidak ada standard rehat mutlak) yang sah. Kedua, ada juga masalah yang sedang ditimbulkan oleh "stellar abberation", sebuah fenomena di mana pergerakan makhluk langit yang jelas mengenai lokasi mereka bergantung pada kecepatan pengamat.
Selain itu, ujian yang dilakukan pada kecepatan cahaya di dalam air (eksperimen Fizeau) menunjukkan bahawa cahaya yang bergerak melalui medium bergerak akan diseret oleh media, tetapi tidak sebanyak yang diharapkan. Ini menyokong eksperimen lain - seperti hipotesis aether-drag separa Fresnel dan eksperimen Sir George Stokes - yang mencadangkan bahawa aether sama ada sebahagian atau keseluruhan dibawa oleh jirim.
Teori relativiti khas Einstein sangat penting kerana dia berpendapat bahawa kelajuan cahaya adalah sama dalam semua kerangka rujukan inersia, dan memperkenalkan idea bahawa perubahan besar terjadi ketika sesuatu bergerak mendekati kelajuan cahaya. Ini termasuk kerangka ruang waktu badan bergerak yang kelihatan semakin perlahan dan menguncup ke arah gerakan ketika diukur dalam bingkai pemerhati.
Dikenali sebagai Teori Relativiti Khas Einstein, pengamatannya menggabungkan persamaan Maxwell untuk elektrik dan magnet dengan undang-undang mekanik, mempermudah pengiraan matematik dengan menghilangkan penjelasan luar biasa yang digunakan oleh saintis lain, dan menjadikan kewujudan aether sepenuhnya berlebihan. Ini juga sesuai dengan kecepatan cahaya yang diperhatikan secara langsung dan menyumbang penyimpangan yang diamati.
Secara semula jadi, teori Einstein bertemu dengan reaksi bercampur dari komuniti saintifik, dan akan kekal kontroversial selama bertahun-tahun. Dengan satu persamaannya, E = mc², Einstein telah mempermudah pengiraan yang diperlukan untuk memahami bagaimana cahaya menyebarkan. Sebenarnya, ia juga menyatakan bahawa ruang dan waktu (serta jirim dan tenaga) hanyalah ungkapan yang berbeza dari perkara yang sama.
Antara tahun 1907 dan 1911, ketika masih bekerja di pejabat paten, Einstein mula mempertimbangkan bagaimana relativiti khusus dapat diterapkan pada medan graviti - apa yang akan dikenal sebagai Teori Relativiti Umum. Ini dimulakan dengan artikel berjudul, “Mengenai Prinsip Relativiti dan Kesimpulan yang diambil daripadanya", Diterbitkan pada tahun 1907, di mana ia membahas bagaimana aturan relativitas khusus mungkin juga berlaku untuk percepatan.
Pendek kata, dia berpendapat bahawa jatuh bebas adalah gerakan inersia; dan bagi pemerhati, peraturan relativiti khas mesti terpakai. Hujah ini juga dikenali sebagai Prinsip Kesetaraan, yang menyatakan bahawa jisim graviti sama dengan jisim inersia. Dalam artikel yang sama, Einstein juga meramalkan fenomena pelebaran masa graviti - di mana dua pemerhati yang terletak pada jarak yang berbeza dari jisim gravitasi merasakan perbezaan jumlah masa antara dua peristiwa.
Pada tahun 1911, Einstein menerbitkan “Mengenai Pengaruh Gravitasi terhadap Penyebaran Cahaya", Yang berkembang pada artikel 1907. Dalam artikel ini, dia meramalkan bahawa kotak yang berisi jam yang memecut ke atas akan mengalami waktu lebih cepat daripada yang duduk diam dalam medan graviti yang tidak berubah. Dia menyimpulkan bahawa kadar jam bergantung pada kedudukannya dalam medan graviti, dan bahawa perbezaan kadarnya sebanding dengan potensi gravitasi dengan pendekatan pertama.
Dalam artikel yang sama, dia meramalkan bahawa pesongan cahaya akan bergantung pada jisim badan yang terlibat. Ini terbukti sangat berpengaruh, kerana untuk pertama kalinya, dia telah menawarkan proposisi yang dapat diuji. Pada tahun 1919, ahli astronomi Jerman Erwin Finlay-Freundlich mendesak para saintis di seluruh dunia untuk menguji teori ini dengan mengukur pesongan cahaya semasa gerhana matahari Mei 1929.
Ramalan Einstein disahkan oleh Sir Arthur Eddington, yang pemerhatiannya diumumkan tidak lama kemudian. Pada 7 November 1919, The Times menerbitkan hasilnya di bawah tajuk: "Revolusi dalam Sains - Teori Alam Semesta Baru - Idea Newton digulingkan". Relativiti Umum sejak itu berkembang menjadi alat penting dalam astrofizik moden. Ini memberikan asas untuk pemahaman terkini mengenai lubang hitam, kawasan ruang di mana daya tarikan graviti sangat kuat sehingga cahaya pun tidak dapat melarikan diri.
Teori Kuantum Moden:
Einstein juga membantu memajukan teori mekanik kuantum. Sepanjang tahun 1910-an, sains ini berkembang dalam cakupan untuk merangkumi banyak sistem yang berbeza. Einstein menyumbang kepada perkembangan ini dengan memajukan teori quanta ke cahaya dan menggunakannya untuk menjelaskan pelbagai kesan termodinamik yang bertentangan dengan mekanik klasik.
Dalam makalahnya tahun 1905, “Dari sudut pandang Heuristik Mengenai Pengeluaran dan Transformasi Cahaya", Dia berpendapat bahawa cahaya itu sendiri terdiri dari zarah-zarah yang dilokalisasikan (iaitu quanta). Teori ini akan ditolak oleh sezamannya - termasuk Neils Bohr dan Max Planck - tetapi akan dibuktikan pada tahun 1919 dengan eksperimen yang mengukur kesan fotolistrik.
Dia memperluas ini lebih jauh dalam makalah 1908, "Perkembangan Pandangan Kami mengenai Komposisi dan Inti Sinaran", Di mana dia menunjukkan bahawa kuanta tenaga Max Planck mesti mempunyai momentum yang ditentukan dengan baik dan bertindak dalam beberapa aspek sebagai zarah bebas seperti titik. Makalah ini memperkenalkan foton konsep dan mengilhami gagasan dualitas gelombang – partikel (iaitu cahaya yang berperanan sebagai zarah dan gelombang) dalam mekanik kuantum.
Dalam makalahnya pada tahun 1907, “Teori Sinaran Planck dan Teori Haba Tertentu", Einstein mengusulkan model bahan di mana setiap atom dalam struktur kisi adalah pengayun harmonik bebas - yang ada dalam keadaan yang sama jaraknya, dan dikuantisasi. Dia mengemukakan teori ini kerana ini merupakan demonstrasi yang jelas bahawa mekanik kuantum dapat menyelesaikan masalah haba spesifik dalam mekanik klasik.
Pada tahun 1917, Einstein menerbitkan sebuah artikel berjudul, “Mengenai Teori Sinaran Kuantum"Yang mengusulkan kemungkinan pancaran terangsang, proses fizikal yang memungkinkan penguatan gelombang mikro dan laser. Makalah ini sangat berpengaruh dalam pengembangan kemudian mekanika kuantum, kerana ini adalah makalah pertama yang menunjukkan bahawa statistik peralihan atom mempunyai undang-undang sederhana.
Karya ini akan terus mengilhami artikel Erwin Schrödinger tahun 1926, “Kuantisasi sebagai Masalah Nilai Eigen". Dalam artikel ini, dia menerbitkan persamaan Schrödinger yang sekarang terkenal, di mana dia menerangkan bagaimana keadaan kuantum sistem kuantum berubah dengan masa. Makalah ini telah diraikan secara universal sebagai salah satu pencapaian terpenting abad kedua puluh dan menciptakan revolusi di kebanyakan bidang mekanik kuantum, serta semua fizik dan kimia.
Cukup menarik, pada waktunya, Einstein akan merasa tidak senang dengan teori mekanik kuantum yang dibantunya, merasakan bahawa itu menginspirasi rasa kekacauan dan keacakan dalam sains. Sebagai tindak balas, dia membuat petikan terkenal: "Tuhan tidak bermain dadu", dan kembali ke kajian fenomena kuantum.
Ini mendorongnya untuk mengemukakan paradoks Einstein – Podolsky – Rosen (paradoks EPR) yang dinamakan Einstien dan rakan-rakannya - Boris Podolisky dan Nathan Rosen. Dalam artikel mereka tahun 1935 yang berjudul, "Bolehkah deskripsi kuantum-mekanik mengenai realiti fizikal dianggap lengkap?", Mereka mengaku menunjukkan bahawa keterlibatan kuantum melanggar pandangan realis lokal tentang kausalitas - dengan Einstein menyebutnya sebagai "aksi menakutkan dari jarak jauh".
Dengan berbuat demikian, mereka menegaskan bahawa fungsi gelombang mekanik kuantum tidak memberikan gambaran lengkap mengenai realiti fizikal, suatu paradoks penting yang akan mempunyai implikasi penting bagi penafsiran mekanik kuantum. Walaupun paradoks EPR terbukti tidak betul selepas kematian Einstein, ia membantu menyumbang kepada bidang yang dibantunya, tetapi kemudian akan berusaha untuk menyangkal sehingga akhir zamannya.
Lubang Pemalar dan Hitam Kosmologi:
Pada tahun 1917, Einstein menerapkan Teori Relativiti Umum untuk memodelkan struktur alam semesta secara keseluruhan. Walaupun dia lebih suka idea tentang alam semesta yang kekal dan tidak berubah, ini tidak sesuai dengan teori-teori tentang relativiti, yang meramalkan bahawa alam semesta berada dalam keadaan pengembangan atau pengecutan.
Untuk mengatasi hal ini, Einstein memperkenalkan konsep baru untuk teori tersebut, yang dikenal sebagai Pemalar Kosmologi (diwakili oleh Lambda). Tujuannya adalah untuk membetulkan kesan graviti dan membiarkan seluruh sistem tetap menjadi sfera yang kekal. Namun, pada tahun 1929, Edwin Hubble mengesahkan bahawa alam semesta sedang berkembang. Selepas melawat Mount Wilson Observatory dengan Hubble, Einstein secara rasmi membuang pemalar kosmologi.
Namun, konsep itu dikaji semula pada akhir 2013, ketika naskah yang belum ditemui sebelumnya oleh Einstein (berjudul “Mengenai Masalah Kosmologi") telah ditemui. Dalam naskah ini, Einstein mencadangkan semakan model, di mana pemalar bertanggungjawab untuk penciptaan materi baru ketika alam semesta berkembang - sehingga memastikan bahawa kepadatan rata-rata alam semesta tidak pernah berubah.
Ini sesuai dengan model kosmologi Steady State yang kini sudah usang (dicadangkan kemudian pada tahun 1949) dan dengan pemahaman moden mengenai tenaga gelap. Pada hakikatnya, apa yang digambarkan oleh Einstein dalam banyak biografinya sebagai "kesalahan terbesar" akhirnya akan dinilai semula dan dianggap sebagai sebahagian daripada misteri alam semesta yang lebih besar - adanya jisim dan tenaga yang tidak dapat dilihat yang mengekalkan keseimbangan kosmologi.
Pada tahun 1915, beberapa bulan setelah Einstein menerbitkan Teori Relativitas Umumnya, ahli fizik dan astronomi Jerman Karl Schwarzschild menemui jalan keluar untuk persamaan medan Einstein yang menggambarkan bidang graviti titik dan jisim sfera. Penyelesaian ini, yang sekarang disebut radius Schwarzschild, menggambarkan titik di mana jisim bola begitu dimampatkan sehingga kecepatan pelarian dari permukaan akan sama dengan kecepatan cahaya.
Pada waktunya, ahli fizik lain membuat kesimpulan yang sama secara bebas. Pada tahun 1924, ahli astrofizik Inggeris Arthur Eddington mengulas bagaimana teori Einstein membolehkan kita mengesampingkan ketumpatan yang terlalu besar untuk bintang-bintang yang dapat dilihat, dengan menyatakan bahawa mereka akan "menghasilkan begitu banyak kelengkungan metrik ruang-waktu sehingga ruang akan menutup di sekitar bintang, meninggalkan kita di luar (iaitu, tidak ada tempat). "
Pada tahun 1931, ahli astrofizik India-Amerika Subrahmanyan Chandrasekhar mengira, dengan menggunakan Relativiti Khas, bahawa badan yang tidak berputar bahan-bahan degenerasi elektron di atas jisim had tertentu akan runtuh dengan sendirinya. Pada tahun 1939, Robert Oppenheimer dan yang lain setuju dengan analisis Chandrasekhar, yang mendakwa bahawa bintang neutron melebihi had yang ditentukan akan runtuh ke dalam lubang hitam, dan menyimpulkan bahawa tidak ada undang-undang fizik yang cenderung untuk campur tangan dan menghentikan sekurang-kurangnya beberapa bintang dari runtuh ke lubang hitam.
Oppenheimer dan rakan-rakannya menafsirkan keunikan pada batas radius Schwarzschild sebagai menunjukkan bahawa ini adalah batas gelembung di mana masa berhenti. Bagi pemerhati luar, mereka akan melihat permukaan bintang membeku tepat pada waktu runtuh, tetapi pemerhati yang masuk akan mempunyai pengalaman yang sama sekali berbeza.
Pencapaian Lain:
Selain merevolusikan pemahaman kita mengenai masa, ruang, gerakan dan graviti dengan teori-teori relativiti khas dan umum, Einstein juga memberikan banyak sumbangan lain untuk bidang fizik. Sebenarnya, Einstein menerbitkan ratusan buku dan artikel dalam hidupnya, serta lebih daripada 300 makalah ilmiah dan 150 buku bukan ilmiah.
Pada 5 Disember 2014, universiti dan arkib di seluruh dunia mula secara rasmi mengeluarkan kertas yang dikumpulkan Einstein, yang mengandungi lebih daripada 30,000 dokumen unik. Contohnya, dua makalah yang diterbitkan pada tahun 1902 dan 1903 - “Teori Kinetik Keseimbangan Termal dan Hukum Kedua Termodinamik"Dan"Teori Asas Termodinamik”- membincangkan subjek termodinamik dan gerakan Brown.
Secara definisi, gerakan Brownian menyatakan bahawa di mana sebilangan kecil zarah berayun tanpa arah yang disukai, mereka akhirnya menyebar untuk mengisi keseluruhan media. Menangani hal ini dari sudut pandang statistik, Einstein percaya bahawa tenaga kinetik zarah berayun dalam medium dapat disampaikan ke zarah-zarah yang lebih besar, yang pada gilirannya dapat diperhatikan di bawah mikroskop - sehingga membuktikan adanya atom dengan ukuran yang berbeza-beza.
Makalah-makalah ini merupakan landasan untuk kertas 1905 tentang gerakan Brown, yang menunjukkan bahawa ia dapat ditafsirkan sebagai bukti kukuh bahawa molekul ada. Analisis ini kemudiannya akan disahkan oleh ahli fizik Perancis Jean-Baptiste Perrin, dan Einstein dianugerahkan Hadiah Nobel untuk Fizik pada tahun 1926. Karyanya menetapkan teori fizikal gerakan Brown dan mengakhiri keraguan tentang kewujudan atom dan molekul sebagai entiti fizikal sebenar .
Setelah penyelidikannya mengenai Relativiti Umum, Einstein melakukan serangkaian usaha untuk menggeneralisasikan teori graviti geometrinya untuk memasukkan elektromagnetisme sebagai aspek lain dari satu entiti. Pada tahun 1950, ia menggambarkan "teori bidang terpadu" dalam artikel berjudul, "Mengenai Teori Graviti Umum", Yang menggambarkan usahanya untuk menyelesaikan semua kekuatan asas alam semesta menjadi satu kerangka.
Walaupun dia terus dipuji atas karyanya, Einstein semakin terpencil dalam penyelidikannya, dan usahanya akhirnya tidak berhasil. Walaupun begitu, impian Einstein untuk menyatukan undang-undang fizik lain dengan graviti berlanjutan hingga ke hari ini, memaklumkan usaha untuk mengembangkan Teori Segala-galanya (ToE) - khususnya Teori String, di mana bidang geometri muncul dalam suasana kuantum-mekanikal yang disatukan.
Hasil kerjanya dengan Podolsky dan Rosen, dengan harapan dapat menyangkal konsep keterikatan kuantum, juga mendorong Einstein dan rakan-rakannya untuk mengusulkan model lubang cacing. Dengan menggunakan teori Schwarzschild mengenai lubang hitam, dan dalam usaha memodelkan zarah unsur dengan muatan sebagai penyelesaian untuk persamaan medan graviti, dia menggambarkan jambatan antara dua bahagian ruang.
Sekiranya salah satu hujung lubang cacing dicas positif, hujung yang lain akan dicas negatif. Sifat-sifat ini menyebabkan Einstein mempercayai bahawa pasangan zarah dan antipartikel dapat dililit tanpa melanggar hukum Relativiti. Konsep ini telah berjaya dilakukan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan para saintis berjaya membuat lubang cacing magnet di makmal.
Dan pada tahun 1926, Einstein dan bekas pelajarnya Leó Szilárd mencipta semula peti sejuk Einstein, alat yang tidak mempunyai bahagian yang bergerak dan hanya bergantung pada penyerapan haba untuk menyejukkan kandungannya. Pada bulan November 1930, mereka diberi hak paten untuk reka bentuk mereka. Namun, usaha mereka segera dilemahkan oleh Era Depresi, penemuan Freon, dan syarikat Sweden, Electrolux yang memperoleh hak paten mereka.
Percubaan untuk menghidupkan semula teknologi itu bermula pada tahun 90-an dan 2000-an, dengan pasukan pelajar dari Georgia Tech dan Oxford University berusaha untuk membina peti sejuk Einstein versi mereka sendiri. Kerana hubungan Freon yang terbukti dengan penipisan ozon, dan berhasrat untuk mengurangkan kesan kita terhadap alam sekitar dengan menggunakan lebih sedikit elektrik, reka bentuknya dianggap sebagai alternatif yang mesra alam dan alat yang berguna untuk dunia membangun.
Kematian dan Warisan:
Pada 17 April 1955, Albert Einstein mengalami pendarahan dalaman yang disebabkan oleh pecahnya aneurisma aorta perut, yang mana dia telah menjalani pembedahan selama tujuh tahun sebelumnya. Dia mengambil rancangan pidato yang sedang disiapkannya untuk tayangan televisyen, untuk memperingati ulang tahun ketujuh Negara Israel, bersamanya ke hospital, tetapi dia tidak cukup lama untuk menyelesaikannya.
Einstein menolak pembedahan, dengan mengatakan: “Saya mahu pergi ketika saya mahu. Rasanya tidak berpanjangan untuk memanjangkan usia secara buatan. Saya telah melakukan bahagian saya, sudah tiba masanya untuk pergi. Saya akan melakukannya dengan elegan. " Dia meninggal di Hospital Princeton pada keesokan paginya pada usia 76 tahun, setelah terus bekerja sehingga hampir akhir.
Semasa bedah siasat, ahli patologi Hospital Princeton (Thomas Stoltz Harvey) mengeluarkan otak Einstein untuk dipelihara, walaupun tanpa kebenaran keluarganya. Menurut Harvey, dia melakukan ini dengan harapan generasi ilmuwan generasi akan datang dapat mengetahui penyebab genius Einstein. Jenazah Einstein dikremasi dan abunya tersebar di lokasi yang tidak didedahkan.
Untuk pencapaian sepanjang hayatnya, Einstein mendapat penghormatan yang tidak terkira banyaknya, baik sepanjang hayatnya dan selepas kematian. 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.
