Warto przeczytać

Albert Einstein urodził się 14 marca 1879 r. w mieście Ulm w Niemczech, w żydowskiej rodzinie kupieckiej. Potem rodzina przeniosła się do Monachium. W dzieciństwie Einstein nie wydawał się być cudownym dzieckiem, ale uzyskiwał w szkole bardzo dobre stopnie z matematyki. Studiował też książki matematyczne wykraczające poza program szkolny.

RVqHRPEKYf4Vg1

Rys. 1. Reprodukcja przedstawia świadectwo maturalne Alberta Einsteina. Na pożółkłej kartce widoczne są oceny młodego uczonego. Szczególnie wyróżniają się oceny z przedmiotów, takich jak. algebra, geometria, geometria wykreślna, fizyka oraz historia, z których Albert Einstein uzyskał najwyższą ocenę sześć. Albert Einstein zdał egzamin dojrzałości w roku tysiąc osiemset dziewięćdziesiątym szóstym.

W 1894 r. jego rodzice przenieśli się znów, tym razem do Mediolanu we Włoszech. Albert pozostał w Monachium, by kontynuować naukę w gimnazjum. Nie mogąc jednak znieść samotności, pojechał do rodziny nie ukończywszy nauki w gimnazjum. Postanowił przygotować się samodzielnie do egzaminu wstępnego na znaną szwajcarską politechnikę w Zurychu (ETH). W październiku 1895 r. egzaminu tego jednak nie zdał, wobec czego spędził jeszcze rok w gimnazjum w Aarau w Szwajcarii. Uzyskał tam maturę z bardzo dobrymi stopniami (Rys. 1.) i wstąpił na ETH.

W tym samym czasie zrezygnował z obywatelstwa niemieckiego, przez kilka lat był bezpaństwowcem i w 1901 r. uzyskał obywatelstwo szwajcarskie. W 1900 r., po czterech latach studiów, uzyskał w ETH dyplom, uzyskując na egzaminie końcowym bardzo dobre oceny z matematyki, fizyki i astronomii. Nie udało mu się uzyskać posady asystenta uczelni, wobec czego pracował dorywczo jako nauczyciel matematyki w szkołach technicznych w Winterthur i Schaffhausen.

Stałe zatrudnienie Einstein znalazł dopiero w 1902 r. w urzędzie patentowym w Bernie. Był tam jednak pozbawiony bezpośrednich kontaktów z ówczesnymi uczonymi i ośrodkami naukowymi, choć miał dostęp do literatury naukowej.

RhldC7wsZ62T31

Rys. 2. Zdjęcie przedstawia dom Alberta Einsteina w Bernie, pokazany obecnie. Na parterze trzypiętrowej kamienicy, w podcieniach, widoczne są witryny sklepowe. Powyżej widoczne są trzy wysokie piętra oraz poddasza. Fasada budynku jest koloru szarego. Budynek ma wysokie okna charakterystyczne dla dziewiętnastowiecznych kamienic. Przed budynkiem widoczna jest brukowana ulica.

W czasie wolnym od pracy urzędniczej prowadził samodzielne rozważania na najbardziej podstawowe tematy fizyki.

W 1905 r. skromny, nieznany nikomu ekspert patentowy trzeciej klasy z Berna (Rys. 2.) zadziwił świat trzema artykułami opublikowanymi w Annalen der Physik, jednym z najważniejszych ówczesnych czasopism fizycznych. Artykuły te dotyczyły nowego spojrzenia na zjawisko fotoelektrycznezjawisko fotoelektrycznezjawisko fotoelektryczne (marzec), ruchy Brownaruchy Brownaruchy Browna (maj) oraz elektrodynamikę ciał w ruchu (czerwiec). W kolejnym, czwartym artykule (wrzesień) podał słynny dziś wzórE = mcIndeks górny 2²wzór $E=mc^2$.

W 1907 r. sformułował zasadę równoważności masy grawitacyjnej i masy bezwładnej, a na tej podstawie równoważność pola grawitacyjnego i nieinercjalnego układu odniesienia. Były to pierwsze kroki ku ogólnej teorii względności.

Dla zainteresowanych

R1A6EAN2Cjaqz1

Rys. 1. Ilustracja podzielona jest na dwie części prawą i lewą. Obie ilustrują zasadę równoważności. Po lewej pokazano ilustrację, na którym ubrany w ciemny płaszcz oraz kapelusz mężczyzna stoi w windzie. Windę pokazano w postaci wycinka prostopadłościan. Winda wraz z mężczyzną porusza się pionowo ku górze z przyspieszeniem opisanym małą literą g. Kierunek wektora przyspieszenia pokazano w postaci czerwonej pionowej strzałki skierowanej w górę i narysowanej w górnej części windy. Wynika z tego, że mężczyzna znajduje się w nieinercjalnym układzie odniesienia poruszającym się z przyspieszeniem. Po prawej stronie pokazano tego samego mężczyznę stojącego w windzie. Windę pokazano w postaci wycinka prostopadłościanu. Mężczyzna znajduje się w inercjalnym układzie odniesienia, ponieważ winda znajduje się w spoczynku. Powierzchnią, na której stoi winda narysowano w postaci zielonej, poziomej płaskiej płaszczyzny. Na spoczywającą windę oraz mężczyznę znajdującego się w niej działa przyspieszenie ziemskie opisane małą literą g. Wektor przyspieszenia ziemskiego narysowano w postaci pionowej czerwonej strzałki skierowanej pionowo w dół umieszczonej obok windy po prawej stronie.

Zasada lokalnej równoważności nieinercjalnych układów odniesienia i grawitacji jest kluczem do ogólnej teorii względności. Postuluje ona, że efekty przyspieszonego ruchu układu odniesienia są - dla spoczywającego w nim obserwatora - takie same, jak dla obserwatora w układzie inercjalnym w obecności pola grawitacyjnego, o ile jego natężenie jest przeciwne do przyspieszenia układu nieinercjalnego (Rys. 3.). Wszystkie ciała swobodne - czy to w nieinercjalnym układzie odniesienia, czy pod wpływem realnych sił ciążenia - poruszają się z takimi samymi przyspieszeniami.

Innymi słowy, dowolny lokalny eksperyment przeprowadzony przez obu takich obserwatorów dałby jednakowe wyniki.

W artykule na temat zjawiska fotoelektrycznego Einstein wprowadził pojęcie kwantów energii, a w artykule o elektrodynamice ciał w ruchu - nowatorskie spojrzenie na czas i przestrzeń, które ujął w postaci nowej teorii, którą nazywamy szczególną teorią względności. Te pomysły były tak rewolucyjne, że większość ówczesnych fizyków je zignorowała, a tylko nieliczni, m.in. Max Planck, uznali za wartościowe.

RGkdqK968t3Jm1

Rys. 3. Zdjęcie czarno‑białe przedstawia Alberta Einsteina z czasów pracy w Urzędzie Patentowym. Uczony w tym czasie to młody ciemnowłosy mężczyzna z wąsem, o okrągłej twarzy. Mężczyzna ubrany jest w kraciastą marynarkę, taką samą kamizelkę, białą koszulę oraz ciemny krawat.

Einstein (Rys. 4.) pracował więc nadal w urzędzie patentowym. Dopiero kiedy zdecydował się na uzyskanie habilitacji w 1908 r., zatrudniono go jako wykładowcę fizyki teoretycznej na uniwersytecie w Bernie, a jesienią następnego roku objął stanowisko profesora na uniwersytecie w Zurychu. Od wiosny 1911 r. Einstein spędził rok jako profesor na uniwersytecie w Pradze, następnie rok w ETH w Zurychu. Zajęcia dydaktyczne go męczyły, toteż w kwietniu 1914 r. z ochotą przyjął zaproszenie do objęcia stanowiska profesora w Instytucie Cesarza Wilhelma w Berlinie. Nie musiał tam w ogóle zajmować się nauczaniem i mógł poświęcić się całkowicie pracy naukowej. Mimo rozpoczęcia wojny światowej w Berlinie było spokojnie, więc Einstein pracował nad nową teorią czasoprzestrzeni. W listopadzie 1915 r. opublikował swą ogólną teorię względności.

Po zakończeniu działań wojennych, w maju 1919 r., dwie brytyjskie ekspedycje naukowe wykonały niezależnie od siebie obserwacje położeń gwiazd widocznych na niebie podczas całkowitego zaćmienia Słońca (Rys. 5.) i potwierdziły ilościowo przewidywane przez Einsteina odchylenie biegu promieni światła w polu grawitacyjnym Słońca. Te wyniki ogłoszono 6 listopada 1919 roku na specjalnym posiedzeniu Towarzystwa Królewskiego w Londynie. Albert Einstein stał się wtedy najsławniejszym uczonym świata. Prasa we wszystkich krajach zamieszczała liczne artykuły na temat jego osiągnięć, a sam uczony był rozchwytywany. Jego odczytom i wykładom na różnych kontynentach towarzyszył ogromny entuzjazm słuchaczy, choć nie wszyscy zapewne byli w stanie pojąć treść głoszonych przez niego teorii.

R1ZgV3guQTQ6Z

Rys. 4a. Rysunek przedstawia trzy ciała niebieskie. Na ciemnym tle po lewej stronie u góry rysunku pokazano odległą gwiazdę w postaci białej kuli. Pozycję gwiazdy opisano wielką literą G. W centralnej części rysunku pokazano Słońce w postaci dużej żółtej kuli. Położenie Słońca opisano wielką literą S. Po prawej stronie i nieco u dołu rysunku pokazano Ziemię w postaci niebieskiej kuli. Położenie Ziemi opisano wielką literą Z. Ciała niebieskie nie leżą na jednej linii. Z punktu symbolizującego gwiazdę wychodzą trzy białe linie proste prezentujące klasyczny bieg promieni świetlnych. Na promieniach zaznaczono groty strzałek symbolizujące kierunek ich biegu. Promienie biegną w prawą stronę. Dwa promienie świetlne wychodzące z gwiazdy są styczne do obwodu żółtego koła symbolizującego Słońce, a trzeci biegnie powyżej. Ziemia znajduje się pomiędzy dwoma dolnymi promieniami stycznymi do powierzchni Słońca. Ziemia jest przesłonięta przez Słońce dla promieni emitowanych z powierzchni gwiazdy.

R2fjx4FPjLI5k

Rys. 4b. Rysunek przedstawia trzy ciała niebieskie. Na ciemnym tle po lewej stronie u góry rysunku pokazano odległą gwiazdę w postaci białej kuli. Pozycję gwiazdy opisano wielką literą G. W centralnej części rysunku pokazano Słońce w postaci dużej żółtej kuli. Położenie Słońca opisano wielką literą S. Po prawej stronie nieco u dołu rysunku pokazano Ziemię w postaci niebieskiej kuli. Położenie Ziemi opisano wielką literą Z. Ciała niebieskie nie leżą na jednej linii. Z punktu symbolizującego gwiazdę wychodzą trzy białe linie zakrzywione w taki sposób, ze są zbieżne. Symbolizują one bieg promieni świetlnych. Dwa promienie padają na powierzchnię żółtej kuli symbolizującej Słońce. Trzeci promień obiega Słońce od góry i pada na powierzchnię Ziemi. Trzeci promień jest styczny do żółtej prostej biegnącej z lewego górnego rogu rysunku powyżej odległej gwiazdy w prawo i w dół do punktu na powierzchni Ziemi.

R1V88SMNGfBXd

Rys. 4c. Rysunek przedstawia trzy ciała niebieskie. Na ciemnym tle po lewej stronie u góry rysunku pokazano odległą gwiazdę w postaci białej kuli. Pozycję gwiazdy opisano wielką literą G. W centralnej części rysunku pokazano Słońce w postaci dużej żółtej kuli. Położenie Słońca opisano wielką literą S. Po prawej stronie nieco u dołu rysunku pokazano Ziemię w postaci niebieskiej kuli. Położenie Ziemi opisano wielką literą Z. Ciała niebieskie nie leżą na jednej linii. Od środka punktu symbolizującego gwiazdę do powierzchni Ziemi biegnie przerywana niebieska linia. Linia ta przecina powierzchnię Słońca w górnej części tworząc cięciwę. Z lewej górnej części rysunku, powyżej odległej gwiazdy biegnie ciągła żółta linia skierowana do powierzchni Ziemi. Żółta linia znajduje się nad żółtą kulą symbolizującą Słońce. Kąt pomiędzy niebieską przerywaną linią i żółtą ciągłą linią zaznaczono niebieskim łukiem. W rzeczywistości kąt ten jest rzędu jednej sekundy kątowej lub mniej.

Przez długie lata Einstein był pacyfistą, co przysparzało mu w Niemczech wrogów podczas I wojny światowej i po jej zakończeniu, kiedy ciężkie warunki kapitulacji sprzyjały pojawianiu się ruchów radykalnych oraz odradzaniu antysemityzmu. Wielka sława Einsteina wywoływała ponadto zawiść. W atakach na niego wzięli także niestety udział dwaj niemieccy laureaci Nagrody Nobla z fizyki, Philipp Lenard i Johannes Stark, którzy podjęli próbę stworzenia tzw. aryjskiej fizyki. Wydano nawet kuriozalny podręcznik fizyki, w którym nie było wzmianki o jakichkolwiek odkryciach dokonanych przez uczonych żydowskiego pochodzenia.

W 1921 r. Einstein otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki (Rys. 6.), choć - paradoksalnie - przyznano mu ją za pracę na temat zjawiska fotoelektrycznego, a nie za teorię względności. Do nagrody tej był wysuwany już od roku 1910, ale Komitet Nagród Nobla był odporny na te sugestie, chociaż honorował uczonych już częściowo zapomnianych, jak Szwed Nils Gustaf Dalén (laureat z 1912 r. za opracowanie nowego sposobu oświetlenia dla latarni morskich) i Francuz Charles Édouard Guillaume (laureat z 1920 r. za odkrycia w zakresie anomalii właściwości stali niklowych).

RmP1AjkyDVYhz

Rys. 5. Na zdjęciu przedstawiono kolorową reprodukcję dyplomu nagrody Nobla przyznanej Albertowi Einsteinowi za osiągnięcia w dziedzinie teoretycznej fizyki, w szczególności za odkrycie prawa rządzącego zjawiskiem fotoelektrycznym. Po lewej pokazano tytułową stronę dyplomu. W pięknej roślinnej bordiurze widoczny jest stylizowany złoty herb Szwedzkiej Królewskiej Akademii Nauk. Po prawej pokazano reprodukcję rewersu dyplomu, w podobnej roślinnej bordiurze w centralnej części u góry umieszczono stylizowany medal w wieńcu laurowym. Wielkimi literami zapisano nazwisko laureata Alberta Einsteina. W treści umieszczono informację, że nagrodę przyznano w 1922 roku. Widoczne są podpisy przyznających nagrodę.

Einstein pozostawał w Berlinie aż do roku 1933, kiedy to - pozbawiony przez nazistów profesury - wyemigrował do Stanów Zjednoczonych. Do końca życia mieszkał w tym kraju, pracując w Instytucie Studiów Zaawansowanych w Princeton. Widząc agresywne działania hitlerowskiej Rzeszy, zmienił swe pacyfistyczne poglądy i zgodził się wystosować list do prezydenta USA Franklina Delano Roosevelta z apelem o podjęcie konstrukcji bomby atomowej. Zaowocowało to rozpoczęciem „Projektu ManhattanProjekt ManhattanProjektu Manhattan”. Po wojnie jednak Einstein ponownie zabiegał o rozbrojenie jądrowe.

R17lxEo8jQJOq1

Rys. 6. Czarno‑białe zdjęcie przedstawia małżeństwo Milevę i Alberta Einsteina. Zdjęcie wykonano w tysiąc dziewięćset dwunastym roku, przedstawia młodych uśmiechniętych ludzi. Pani Mileva po lewej – piękna młoda kobieta, ubrana w skromną jasną suknię z ozdobnym koronkowym kołnierzem, po prawej – Albert Einstein, mężczyzna o ciemnych kręconych włosach, ubrany w ciemny garnitur. Mileva Einstein była pierwszą żoną Alberta Einsteina i matką jego trojga dzieci. Mówi się o niej również jako o rzekomej współautorce szczególnej teorii względności.

Jeszcze podczas studiów w 1903 r. Einstein ożenił się z koleżanką z uczelni Milevą Marić (Rys. 7.). Miał z nią na początku 1902 r., jeszcze przed ślubem, córkę Lieserl, a po ślubie dwóch synów, Hansa Alberta i Eduarda. Jego życie rodzinne nie układało się jednak dobrze i wkrótce, po przeniesieniu się Einsteina do Berlina, rodzina się rozpadła. Po rozwodzie w 1919 r. Einstein ożenił się ze swą kuzynką Elsą Löwenthal.

Mimo niezmiernej sławy i ogromnej liczby zaszczytów, Einstein pozostał do końca życia bardzo skromnym człowiekiem, któremu wystarczała posada w Princeton. W 1952 r. odmówił na przykład objęcia proponowanej mu funkcji prezydenta nowopowstałego państwa Izrael. Zmarł w Princeton 18 kwietnia 1955 r.

Często można zobaczyć fotografie Einsteina grającego na skrzypcach. Dzięki muzykalnej matce zaczął ćwiczyć grę na tym instrumencie w wieku 6 lat i uczył się do trzynastego roku życia. Grywał na skrzypcach regularnie do późnej starości. Był bardzo muzykalny i z wielką łatwością czytał nuty. Rzeczywiście kochał muzykę, a jego ulubionymi kompozytorami byli: Bach, Corelli, Mozart, Scarlatti i Vivaldi. Nie przepadał za utworami kompozytorów XX wieku, a także większości twórców XIX wieku. Niespecjalnie lubił Brahmsa czy Wagnera, a nawet Beethovena.

Słowniczek