Einstein og Brownsk Bevægelse
Foto: American Institute of Physics
Einstein og hans første hustru med deres første fødte søn.
Foto: American Institute of Physics
patentkontoret i Bern.
i Marts 1905 forelagde en ung patentkonsulent i Sch .ei.ved navn Albert Einstein et banebrydende papir, der udvider Plancks 1900-opfattelse af kvanter til lysets bølge/partikel dobbelt natur., Det blev offentliggjort i Annalen der Physik. I maj modtog tidsskriftet et andet papir fra Einstein. Denne gang var hans emne den kinetiske teori om gasser, men papiret var lige så banebrydende i sine konklusioner.
i det 19. århundrede havde fysikere forfinet den kinetiske teori om gasser, der beskrev varme som en virkning af atomernes nonstop ophidsede bevægelse. Sammen med den Amerikanske fysiker J. Willard Gibbs, Ludwig Boltzmann brugt den kinetiske teori for at løse den såkaldte “reversibilitet paradoks” i fysik., Dette opstod fra termodynamikkens anden lov, som dikterer, at de fleste naturlige processer er irreversible, i tilsyneladende modsætning til Newtons mekanik af atomer.
Bol Boltmann fortolkede den anden lov som statistisk snarere end absolut. Han begrundede, at der er så mange atomer og molekyler, der udgør noget så lille som en isterning, for eksempel, at det er ekstremt usandsynligt—skønt ikke umuligt—for molekylerne i en smeltet isterning at vende tilbage fra forstyrrelsen af en væske til deres oprindelige ordnede arrangement., Den statistiske usandsynlighed af disse molekyler gør det, imidlertid, var kilden til den tilsyneladende irreversibilitet observeret i naturen.
mens en studerende ved Polyichrich Polytechnic Institute mødte Einstein en ung serbisk kvinde, Mileva Maric, den eneste kvinde i sin fysikklasse. Einsteins familie modsatte sig enhver tale om ægteskab, selv efter at Mileva fødte en datter (som tilsyneladende blev opgivet til adoption). Parret giftede sig endelig i 1903, efter at Einstein fik sit job på patentkontoret. Deres første søn blev født i 1904.,
Einstein var angiveligt uvidende om Boltzmann ‘ s arbejde, da han begyndte uafhængigt, der følger af den anden lov om termodynamik fra 1902 til 1904 til at udvikle sin egen form for statistisk mekanik. Han brugte mekanik, atomer og statistiske argumenter til at formulere en “generel molekylær teori om varme.”Einstein udviklede denne statistiske molekylære teori om væsker til sin doktorafhandling ved Universitetet i .ichrich. I et separat papir anvendte han den molekylære teori om varme til væsker for at forklare puslespillet om såkaldt “bro .nian motion”.,
i 1827 bemærkede den engelske botaniker Robert bro .n, at pollenfrø ophængt i vand bevægede sig i en uregelmæssig “sværmende” bevægelse. Einstein begrundede derefter, at hvis små, men synlige partikler blev suspenderet i en væske, ville de usynlige atomer i væsken bombardere de suspenderede partikler og få dem til at jiggle. Einstein forklarede bevægelsen i detaljer og forudsagde nøjagtigt de uregelmæssige, tilfældige bevægelser af partiklerne, som kunne observeres direkte under et mikroskop.,
da Einsteins papir først dukkede op i 1905, var begrebet atomer og molekyler stadig genstand for opvarmet videnskabelig debat. Ernst Mach og den fysiske kemiker Wilhelm Ostwald, var blandt dem, der valgte at benægte deres eksistens. De hævdede, at termodynamikloven ikke behøver at være baseret på mekanik, hvilket dikterede eksistensen af usynlige atomer i bevægelse. Ost .ald især slået til lyd for den opfattelse, at termodynamik behandles kun med energi, og hvordan det er forvandlet i den daglige verden.,
Men i Maj 1908, Einstein havde offentliggjort et andet papir på Brownsk bevægelse, hvilket giver endnu flere detaljer, end hans 1905 papir, og det tyder på en måde at teste sin teori eksperimentelt. Samme år gennemførte en fransk fysiker ved navn Jean Baptiste Perrin en række eksperimenter, der bekræftede Einsteins forudsigelser. Perrin skrev ,at hans resultater “ikke kan efterlade nogen tvivl om den strenge nøjagtighed af formlen foreslået af Einstein”, og hans arbejde gav ham senere sin egen Nobelpris i fysik i 1926.,
til sidst blev det eksperimentelle bevis, der understøtter Einsteins teori om bro .nian-bevægelse, så overbevisende, at naysayers blev tvunget til at acceptere eksistensen af materielle atomer. Hans grundlæggende arbejde på at anvende statistiske metoder til tilfældige bevægelser Newtonske atomer, der også førte til hans indsigt i den foto-elektriske effekt, gennem opdagelsen af en kritisk sammenhæng mellem hans statistiske teori om varme og adfærd af elektromagnetisk stråling. Dette var det første skridt i hans mål at forene de to felter., Indtil videre havde den elektromagnetiske teori udviklet af James Clerk Ma..ell i slutningen af det 19. århundrede modstået alle forsøg på at reducere den til mekaniske processer. Einstein satte sig for at gøre netop det.
Næste måned: Specielle Relativitetsteori
Se den særlige udstilling om Albert Einstein ‘ s liv og arbejde af American Institute of Physics: http://www.aip.org/history/einstein/