Einstein a Brownův Pohyb
Foto Úvěru: Americký Institut Fyziky
Einstein a jeho první manželka s jejich prvorozený syn.
Photo Credit: American Institute of Physics
patentový úřad v Bernu.
V Březnu 1905, mladý patentový úředník ve Švýcarsku jménem Albert Einstein předložil přelomový článek o prodloužení Planck 1900 pojem kvanta, aby vlna/částice, dvojí povaha světla., To bylo publikováno v Annalen der Physik. V květnu časopis obdržel další příspěvek od Einsteina. Tentokrát, jeho předmětem byla kinetická teorie plynů, ale papír byl stejně průkopnický ve svých závěrech.
v 19. století fyzici rafinovali kinetickou teorii plynů, která popsala teplo jako účinek nonstop rozrušeného pohybu atomů. Spolu s americkým fyzikem J. Willardem Gibbsem použil Ludwig Boltzmann kinetickou teorii k vyřešení takzvaného „paradoxu reverzibility“ ve fyzice., To vzniklo z druhého zákona termodynamiky, který diktuje, že většina přirozených procesů je nevratná, ve zdánlivém rozporu s Newtonskou mechanikou atomů.
Bolztmann reinterpretoval druhý zákon jako statistický, spíše než absolutní. On vyvozoval, že tam je tak mnoho atomů a molekul, které tvoří něco tak malé, jako kostka ledu, například, že je velmi nepravděpodobné, že—i když ne nemožné—na molekuly v rozpuštěné kostky ledu, až se vrátí z poruchy kapaliny do své původní řádné uspořádání., Statistická nepravděpodobnost těchto molekul však byla zdrojem zdánlivé nevratnosti pozorované v přírodě.
zatímco student na curyšském Polytechnickém institutu, Einstein potkal mladou srbskou ženu, Mileva Maric, jediná žena ve své třídě fyziky. Einsteinova Rodina se postavila proti jakémukoli rozhovoru o manželství, a to i poté, co Mileva porodila dceru (která se zjevně vzdala adopce). Pár se nakonec oženil v roce 1903 poté, co Einstein získal práci v patentovém úřadu. Jejich první syn se narodil v roce 1904.,
Einstein si byl údajně vědom Boltzmannova práce, kdy začal samostatně vyplývající druhý zákon termodynamiky od 1902 do 1904 rozvíjet svou vlastní formu statistické mechaniky. Použil mechaniku, atomy a statistické argumenty k formulaci “ obecné molekulární teorie tepla.“
Einstein vyvinul tuto statistickou molekulární teorii tekutin pro svou doktorskou disertaci na univerzitě v Curychu. V samostatném článku aplikoval molekulární teorii tepla na kapaliny, aby vysvětlil hádanku tzv.,
V roce 1827 anglický botanik Robert Brown si všiml, že pyl, semena pozastaveno ve vodě pohyboval v nepravidelné „rojení“ pohybu. Einstein pak usoudil, že když malé, ale viditelné částice byly suspendovány v tekuté, neviditelné atomů v kapalině by bombardují suspendované částice a přimět je, aby pohupovat. Einstein podrobně vysvětlil pohyb a přesně předpověděl nepravidelné, náhodné pohyby částic, které lze přímo pozorovat pod mikroskopem.,
Když se Einsteinův papír poprvé objevil v roce 1905, pojem atomů a molekul byl stále předmětem vyhřívané vědecké debaty. Ernst Mach a fyzikální chemik Wilhelm Ostwald byli mezi těmi, kteří se rozhodli popřít svou existenci. Tvrdili, že zákony termodynamiky nemusí být založeny na mechanice, která diktovala existenci neviditelných atomů v pohybu. Ostwald zejména obhajoval názor, že termodynamika se zabývala pouze energií a tím, jak se transformuje v každodenním světě.,
Nicméně, v Květnu 1908, Einstein publikoval druhou knihu o Brownova pohybu, které poskytují ještě více detailů, než jeho 1905 papíru, a naznačuje způsob, jak otestovat svou teorii experimentálně. Téhož roku provedl francouzský fyzik Jean Baptiste Perrin řadu experimentů, které potvrdily Einsteinovy předpovědi. Perrin napsal, že jeho výsledky „nelze zanechat žádné pochybnosti o nekompromisní přesnost vzorce navrhuje Einstein,“ a jeho práci později získal ho jeho vlastní Nobelovu Cenu za Fyziku v roce 1926.,
Nakonec se experimentální důkazy podporující Einsteinova teorie Brownova pohybu se stal tak přesvědčivé, že odpůrci byli nuceni přijmout existenci hmotné atomy. Jeho základní práce o použití statistických metod k náhodné pohyby, Newtonovy atomy také vedlo k jeho vhled do fotografické elektrický efekt, přes objevení kritické spojení mezi jeho statistické teorie tepla a o chování elektromagnetického záření. To byl první krok v jeho cíli sjednotit obě pole., Dosud elektromagnetická teorie vyvinutá Jamesem Clerkem Maxwellem na konci 19. století odolávala všem pokusům o její redukci na mechanické procesy. Einstein se rozhodl udělat právě to.
příští měsíc: speciální relativita
podívejte se na speciální exponát o životě a práci Alberta Einsteina americkým fyzikálním Ústavem: http://www.aip.org/history/einstein/