نظریه انیشتین چگونه این جهان را تغییر داد؟ – خانه

آلبرت انیشتین (1879-1955) یکی از مشهورترین دانشمندان زمان خود بود ، بنابراین بسیاری نام او را مترادف کلمه “نابغه” می دانند. اگرچه اینشتین به دلیل ظاهر و اظهار نظرهای عجیب خود در مورد فلسفه ، یکی دیگر از موضوعات سیاسی غیر علمی در سیاست جهان مشهور بود ، اما او نظریه ای مشهور در زمینه فیزیک مدرن داشت که درک کلی از جهان و شکل گیری جهانی را که به ما در زندگی کمک کردند تغییر داد. که در. در این مقاله ، ما برخی از اساسی ترین و در حال تکامل نظریه های جهان را توضیح می دهیم ، که هزینه همه آنها باید با انیشتین پرداخت شود.

فضا-زمان

یکی از اولین دستاوردهای اینشتین در 26 سالگی نظریه نسبیت عام بود. این نظریه یکی از بزرگترین تحولات علمی در تمام تاریخ است و عموماً نگرش دانشمندان را نسبت به فضا و زمان تغییر داده است. در واقع ، اینشتین فضاها را به عنوان یک تعریف واحد ارائه کرد. یکی از دلایلی که ما به فضا و زمان به طور جداگانه فکر می کنیم این است که آنها در واحدهای مختلف مانند کیلومتر و ثانیه اندازه گیری می کنند. اما اینشتین نشان داد که این دو مفهوم مربوط به سرعت نور است که به 300000 کیلومتر در ثانیه می رسد.

شاید نتیجه گیری مشهورترین نظریه نسبیت این باشد که هیچ چیز سریعتر از نور حرکت نمی کند. این نظریه همچنین نشان می دهد که اجسام وقتی به سرعت نور می رسند به طرز عجیبی عمل می کنند. به عنوان مثال ، اگر می توانستید سفینه فضایی را با سرعت 80 درصد سرعت نور مشاهده کنید ، فضاپیما را 40 درصد کوتاهتر از حالت عادی می دیدید و اگر می توانستید همه چیز را در فضاپیما مشاهده کنید ، در حرکت آهسته ظاهر می شد و زمان می گذرد. کندتر اگر خیلی سریع بالا بیاید ، خدمه فضاپیما دیرتر کار می کنند.

E = mc ^ 2

یکی از مشتقات ناخواسته نسبیت عام معادله معروف انیشتین E = mc ^ 2 است. این معادله تنها فرمول ریاضی است که در طول تاریخ به مقام فرهنگی نمادین دست یافته است. این معادلات جرم (m) و انرژی (E) دو پارامتر فیزیکی را نشان می دهد که قبلاً بسیار متفاوت به نظر می رسید. در فیزیک سنتی ، جرم مقدار ماده در یک جسم است ، در حالی که انرژی خاصیتی است که در اثر حرکت و نیرویی که یک جسم در اختیار دارد. علاوه بر این ، ممکن است انرژی مادی نباشد ، مانند امواج نور یا رادیو.

با این حال ، معادله اینشتین می گوید که اگر جرم را بر c ^ 2 یا سرعت نور را در مربع اضافه کنید ، جرم و انرژی یکسان خواهد بود. این بدان معناست که هرچه جسم سریعتر حرکت کند ، مقدار آن نیز بیشتر می شود ، همچنین به دلیل افزایش انرژی. معادله نسبیت نشان می دهد که یک جسم ساکن نیز دارای مقدار زیادی انرژی به دام افتاده است. این معادلات علاوه بر مفاهیم نظری ، کاربردهای واقعی در دنیای فیزیک ذرات پرانرژی دارند. به گفته انجمن تحقیقات هسته ای اروپا (CERN) ، در صورت برخورد ذرات با انرژی کافی ، انرژی حاصله می تواند منجر به تولید مواد جدید با ذرات بیشتر شود.

لیزر

لیزرها بخش مهمی از فناوری مدرن هستند و در همه چیز از بارکد خوانی گرفته تا نشانگرهای لیزری و هولوگرام و ارتباطات فیبر نوری استفاده می شوند. اگرچه لیزرها ارتباط مستقیمی با اینشتین ندارند ، اما پروژه انیشتین که این فناوری را ایجاد کرده است امکان پذیر است. واژه لیزر ، که در سال 1959 ابداع شد ، به معنی “تقویت نور از طریق انتشار پرتوهای برانگیخته” است و انتشار برانگیخته مفهومی است که اینشتین 40 سال قبل از ایجاد لیزر ابداع کرد. در سال 1917 ، انیشتین مقاله ای در مورد نظریه کوانتومی تابش منتشر کرد که نشان می داد چگونه فوتون های نوری می توانند جذب و فوتون های بیشتری هنگام برخورد با ماده منتشر کنند.

انیشتین کشف کرد که فوتون های جدید در یک جهت ، با فرکانس و فاز مشابه فوتون اصلی حرکت می کنند. این فرآیند با تولید فوتون های یکسان ، باعث ایجاد اثر آبشاری می شود. انیشتین در توسعه این نظریه فراتر نرفت ، در حالی که بعداً دانشمندان به پتانسیل عظیمی از تمرین انتشار پی بردند. امروزه هنوز برنامه های جدیدی برای لیزرها در حال توسعه است: از سلاح های ضد پهپاد گرفته تا کامپیوترهای بسیار سریع.

سیاه چاله ها و کرم ها

نظریه نسبیت عام اینشتین نشان داد که اگر میدان گرانشی وجود نداشته باشد ، فضاها می توانند بسیار عجیب عمل کنند. اما این تازه شروع کار است. انیشتین سپس به طور کلی گرانش را به نظریه نسبیت خود افزود. او به این نتیجه رسید که اجسام سنگین مانند سیارات و ستارگان می توانند بافت فضا-زمان را خم کنند و این انحنایی جلوه ای به نام گرانش ایجاد می کند.

اینشتین نسبیت عام را از طریق معادلات پیچیده با کاربردهای مختلف توصیف کرد. شاید معروف ترین راه حل معادلات اینشتین ، راه حل کارل شوارتشیلد در سال 1916 بود: سیاه چاله ها. حتی عجیب تر راه حلی است که خود اینشتین در سال 1935 با همکاری ناتان روزن ایجاد کرد. در این راه حل ، یک میانبر از یک نقطه فضا-زمان به نقطه دیگر شرح داده شده است. این پدیده که در ابتدا پله های اینشتین روزن نامیده می شد ، امروزه کرم چاله نامیده می شود و طرفداران داستان های علمی تخیلی را به خود جذب می کند.

جهان در حال رشد است

یکی از اولین کارهایی که اینشتین با معادله نسبیت عام در سال 1915 انجام داد این بود که این معادله را در کل جهان به کار برد. اما اینشتین پاسخی داد که به نظر او اشتباه بود. با توجه به این پاسخ ، بافت فضا در حال انبساط مداوم است و کهکشانها در کنار این انبساط کشیده شده و از یکدیگر دور خواهند بود. درک ششم انیشتین به او گفت که این نظریه نمی تواند درست باشد ، بنابراین او ثبات کیهانی را به معادله خود اضافه کرد تا به دنیایی واقعی و رفتاری ثابت برسد.

اما مشاهدات ادوین هابل از دیگر کهکشان ها در سال 1929 ثابت کرد که جهان در حال انبساط است ، همانطور که اینشتین پیش بینی کرده بود. این آخرین اثبات ثابت کیهان شناسی است که بعدها اینشتین آن را بزرگترین اشتباه خود نامید. اما این پایان داستان نیست. در نتیجه ، به نظر می رسد اینشتین هیچ اشتباهی نکرده است.

اتم بم

گاهی اوقات اینشتین با ایجاد سلاح های هسته ای و معادله E = mc ^ 2 شناخته می شود ، اما طبق وب سایت انیشتین آنلاین موسسه فیزیک گرانشی مکس پلانک ، رابطه بین سلاح های هسته ای و اینشتین در واقع کوچکترین است. نکته اصلی فیزیک هسته ای است که اینشتین در آن دخالت مستقیم نداشت. با این حال ، آنها نقش مهمی در توسعه عملی اولین بمب اتمی ایفا کردند.

در سال 1939 ، برخی از همکاران انیشتین در مورد پیامدهای فیزیک هسته ای و احتمال دستیابی سلاح توسط حزب نازی هشدار دادند. به گفته بنیاد میراث اتمی اینشتین ، وی تصمیم گرفت در نامه ای به فرانکلین دی رییس جمهور ایالات متحده به این موضوع بپردازد. خروجی نهایی نامه اینشتین ایجاد پروژه منهتن بود که به ساخت اولین بمب اتمی علیه ژاپن در پایان جنگ جهانی دوم اختصاص داشت.

اگرچه بسیاری از فیزیکدانان در پروژه منهتن شرکت کردند ، اما اینشتین شرکت نکرد. به گفته موزه تاریخ طبیعی آمریکا (AMNH) ، اینشتین انتخاب مناسبی برای این پروژه نبود زیرا به چپ نگاه می کرد. برای انیشتین ، این رد یک شکست نبود و تنها دغدغه او کسب بمب اتم از نازی ها بود. با این حال ، در مورد عواقب ایجاد بمب اتمی ، اینشتین در مصاحبه با نیوزویک در سال 1947 گفت:

اگر از قبل می دانستم که آلمانی ها در ساخت بمب اتم شکست خورده اند ، هرگز اقدام نمی کردم.

امواج گرانشی

اینشتین در سال 1995 درگذشت ، اما میراث علمی گسترده ای هنوز در خط مقدم اخبار قرار دارد ، حتی در قرن 21. به عنوان مثال ، در فوریه 2016 ، دانشمندان از کشف امواج گرانشی ، در نتیجه نسبیت عمومی خبر دادند. امواج گرانشی نوسانات کوچکی هستند که در بافت فضا-زمان انتشار می یابند و اغلب از آنها به عنوان اینشتین پیش بینی وجود چنین امواج یاد می شود. اما حقیقت هنوز روشن نیست.

انیشتین هیچ وقت اشاره کاملی به امواج گرانشی نکرد. با این حال ، چندین دهه طول کشید تا اخترشناسان راهی برای تشخیص این امواج بیابند و سرانجام با تأسیسات غول پیکر مانند رصدخانه موج گرانشی تداخل لیزری (LIGO) در هانفورد ، واشنگتن و لیوینگستون ، لوئیزیانا به موفقیت رسیدند. کشف امواج گرانشی ضربه دیگری به نظریه نسبیت عام اینشتین بود (اگرچه او چندان مطمئن نبود) و ابزارهای نجومی برای اخترشناسان برای رصد جهان و رویدادهایی مانند پیوستن به سیاه چاله ها فراهم کرد.