Жизнь и творчество Альберта Эйнштейна

Реферат

Тема: Жизнь и творчество Альберта Эйнштейна

Содержание

Введение

1 Начало пути

2 Бюро патентов. Первые  шаги к признанию

3 Знаменитые теории Альберта  Эйнштейна

3.1. Броуновское движение

3.2 Кванты и фотоэффект

3.3 Частная (специальная) теория  относительности

3.4 Общая теория относительности

4 Калейдоскоп изобретений  и экспериментов

5 Эмиграция

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Эйнштейн Альберт (1879-1955), физик-теоретик, один из основателей современной физики. Создатель специальной и общей теории относительности, коренным образом изменивших представления о пространстве, времени и материи. В 1905 году в статье «К электродинамике движущихся тел» разработал основы специальной теории относительности, изложив новые законы движения. В основу своей теории положил два постулата: специальный принцип относительности, являющийся обобщением механического принципа относительности Галилея на любые физические явления и принцип постоянства скорости света в вакууме.

Оба постулата и теория, построенная на их основе, заставили пересмотреть ряд основных положений классической физики Ньютона, установил новый взгляд на мир, новые пространственно-временные представления. В том же 1905 году открыл закон взаимосвязи массы и энергии заключенной в телах. Это соотношение Эйнштейна лежит в основе расчета энергетического баланса ядерных реакций, в основе всей ядерной физики. В 1915 году завершил создание общей теории относительности или современной релятивистской теории тяготения, установил связь между пространством временем и материей. Вывел уравнение, описывающее поле тяготения.

Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона, установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии, предсказал индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна. С 1933 года работал над проблемами космологии и единой теории поля.

Эйнштейн лауреат Нобелевской премии 1921 года, член многих академий наук, в частности иностранный член АН СССР.

Цель данной работы: ознакомиться с жизнью и творчеством великого ученого-физика Альберта Эйнштейна.

Структура работы: работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем работы 25 страниц.

1 Начало пути

Альберт Эйнштейн родился в старинном немецком городе Ульме, но через год семья переселилась в Мюнхен, где отец Альберта, Герман Эйнштейн, и дядя Якоб организовали небольшую компанию «Электротехническая фабрика Я.Эйнштейна и К°». Вначале дела компании, занимавшейся усовершенство-ванием приборов дугового освещения, электроизмерительной аппаратурой и генераторами постоянного тока, шли довольно успешно. Но в 90-х гг. 19 века, в связи с расширением строительства крупных электроцентралей и линий дальних электропередач, возник целый ряд мощных электротехнических фирм. Надеясь спасти компанию, братья Эйнштейны в 1894 году перебрались в Милан, однако через два года, не выдержав конкуренции, компания прекратила свое существование.

Альберт до трех лет не говорил, но уже в ранние годы проявлял необычайное любопытство в отношении того, как устроен окружающий мир, и способность понимать сложные математические идеи. В 12-летнем возрасте он сам по книгам выучил евклидовую геометрию.

Дядя Якоб уделял много времени маленькому племяннику. «Я помню, например, что теорема Пифагора была мне показана моим дядей еще до того, как в мои руки попала священная книжечка по геометрии», — так Эйнштейн в воспоминаниях, говорил об учебнике евклидовой геометрии. Часто дядя задавал мальчику математические задачи, и тот «испытывал подлинное счастье, когда справлялся с ними».

Родители отдали Альберта сначала в католическую начальную школу, а затем в мюнхенскую классическую гимназию Луитпольда, известную как прогрессивное и весьма либеральное учебное заведение, но которую он так и не окончил. И в школе, и в гимназии Альберт приобрел не лучшую репутацию. Чтение научно-популярных книг породило у юного Эйнштейна, по его собственному выражению, «прямо-таки фантастическое свободомыслие». В своих воспоминаниях М.Борн писал: «Уже в ранние годы Эйнштейн показал неукротимую волю к независимости. Он ненавидел игру в солдаты, потому что это означало насилие». Позже Эйнштейн говорил, что людям, которым доставляет удовольствие маршировать под звуки марша, головной мозг достался зря, они вполне могли бы довольствоваться одним спинным.

Тупая регламентация и скука в мюнхенской школе отталкивала молодого Эйнштейна. Когда постоянные деловые неудачи заставили семью в 1894 году покинуть Германию и переехать в Италию, в Милан, 15-летний Эйнштейн воспользовался этой возможностью и бросил школу. Еще год он провел вместе с родителями в Милане.В октябре 1895 года шестнадцатилетний Эйнштейн пешком отправился из Милана в Цюрих, чтобы поступить в Федеральную высшую техническую школу — знаменитый Политехникум, для поступления в который не требовалось свидетельства об окончании средней школы. Блестяще сдав вступительные экзамены по математике, физике и химии, он, однако, с треском провалился по другим предметам. Ректор Политехникума, оценив незаурядные математические способности Эйнштейна, направил его для подготовки в кантональную школу в Аарау (в 20 милях к западу от Цюриха), которая в то время считалась одной из лучших в Швейцарии. Год, проведенный в этой школе, которой руководил серьезный ученый и прекрасный педагог А.Таухшмид, оказался и очень полезным, и — по контрасту с казарменной обстановкой в Пруссии — приятным.

Выпускные экзамены в Аарау Эйнштейн сдал вполне успешно (кроме экзамена по французскому языку), что дало ему право на зачисление в Политехникум в Цюрихе. «Поли», как его обычно называли студенты и преподаватели,– в те годы по праву считался одним из лучших вузов мира по уровню преподавания точных наук и технических дисциплин. Кафедру физики там возглавлял профессор В.Г.Вебер, прекрасный лектор и талантливый экспериментатор, занимавшийся в основном вопросами электротехники. Поначалу он был принят очень хорошо, но затем отношения между Эйнштейном и руководителями кафедры физики Вебером и Перне стали складываться далеко не лучшим образом и в конце концов перешли во взаимную враждебность. В какой-то мере это объяснялось чисто научными причинами. Отличаясь консерватизмом взглядов на электромагнитные явления, Вебер не принимал теории Максвелла, представлений о поле и придерживался концепции дальнодействия. Его студенты узнавали прошлое физики, но не ее настоящее и, тем более, будущее. Эйнштейн же изучал труды Максвелла, был убежден в существовании всепроникающего эфира и размышлял о том, как на него действуют различные поля (в частности, магнитное) и как можно экспериментально обнаружить движение относительно эфира. Он тогда не знал об опытах Майкельсона и независимо от него предложил свою интерференционную методику. Но опыты, придуманные Эйнштейном, со страстью работавшим в физическом практикуме, не имели шансов осуществиться. «Скепсис» Вебера в отношении задуманных Эйнштейном экспериментов по обнаружению «эфирного ветра» вполне понятен: он просто не верил в существование эфира. Конечно, Вебер в конце концов оказался в этом прав, но вера его проистекала не из глубокого анализа состояния электродинамики на рубеже столетий, а, наоборот, из ее полного игнорирования. Понятно, что архаичные взгляды профессора и его столь слабая осведомленность в наиболее актуальных вопросах физической науки не могли не уронить его авторитет в глазах студента, в своем самообразовании ушедшего уже гораздо дальше.

Преподаватели недолюбливали строптивого студента. «Вы умный малый, Эйнштейн, очень умный малый, но у вас есть большой недостаток — вы не терпите замечаний», — сказал ему как-то Вебер, и этим определялось многое.

В книгах об Эйнштейне Вебер неизменно выступает в качестве, так сказать, отрицательного героя. И действительно, трудное положение, в котором оказался будущий великий физик после окончания Поли, целиком дело рук Вебера, но не следует забывать, сколь нелегким студентом был молодой Эйнштейн. Конфликт с Вебером дорого обошелся Эйнштейну: весьма успешно сдав выпускные экзамены и получив диплом об окончании Политехникума, он остался без работы. Вебер не только не захотел взять его ассистентом (у него на кафедре в это время были две вакансии, на которые он принял выпускников другого факультета), но даже использовал свое влияние, чтобы помешать Эйнштейну получить какое-нибудь другое место.

2 Бюро патентов. Первые  шаги к признанию

После окончания Политехникума молодой дипломированный преподаватель физики (Эйнштейну шел тогда двадцать второй год) жил в основном у родителей в Милане и два года не мог найти постоянной работы. Только в 1902 году, по рекомендации друзей, он получил наконец место эксперта в федеральном Бюро патентов в Берне. Незадолго до этого Эйнштейн сменил гражданство и стал швейцарским подданным.

Эйнштейн был зачислен в Патентное бюро на должность технического эксперта III класса (а не II, как он хотел) с годичным испытательным сроком – он должен был овладеть техническими дисциплинами и черчением. Испытательный срок затянулся более чем на два года. Только в сентябре 1904 года Эйнштейн стал полноправным техническим экспертом III класса, а вопрос о переводе его на должность эксперта II класса был решен только в 1906 году, когда его «звездные» работы были уже опубликованы.

К моменту поступления в бюро Эйнштейна, оно было для своего времени учреждением весьма высокого класса. Четко отлаженная деятельность патентного ведомства, несомненно, способствовала промышленному развитию Швейцарии в начале нашего столетия. Служащие бюро работали в просторных светлых помещениях, оборудованных по последнему слову тогдашней оргтехники. Технические эксперты Бюро патентов получали жалованье на уровне университетских профессоров. Все они были специалисты высокого класса, в большинстве своем закончившие, как и Эйнштейн, цюрихский Политехникум.

Служба в бернском Бюро патентов, несомненно, оказала влияние на многие события его жизни. По словам самого Эйнштейна, которые звучат, правда, несколько парадоксально, именно она позволила ему спокойно и плодотворно работать в области теоретической физики. Обретенная, благодаря этой удовлетворительно оплачиваемой работе финансовая независимость, устойчивость положения позволили Эйнштейну построить семью. Через несколько месяцев после устройства на работу он женился на своей бывшей цюрихской однокурснице Милеве Марич, родом из Сербии, которая была на четыре года старше его. Их семейная жизнь сложилась неудачно. Для Эйнштейна физика всегда была на первом месте. Оно же было практически и единственным.

Технический эксперт был обязан подвергать проверке, оценке и корректировке поступающие патентные заявки, решать спорные вопросы с изобретателями, выписывать авторские удостоверения. Это была работа не только с бумагами. Эксперт был обязан проводить испытания действующих патентуемых моделей или образцов. За день приходилось обрабатывать не менее трех заявок. Рабочий день служащего Патентного бюро длился восемь часов. К тому же Эйнштейн должен был, по крайней мере, в первые годы, находить время для освоения технического черчения. Директор бюро Галлер был приверженцем жесткой дисциплины. Себя и своих коллег Эйнштейн называл «батраками», «патентными рабами», а само учреждение «светским монастырем». Эйнштейна как знатока электродинамики Максвелла загрузили в первую очередь «электрическими» патентами.

В бюро патентов Эйнштейн проработал семь с лишним лет, считая эти годы самыми счастливыми в жизни. Скорее всего, он имел в виду не материальные блага, к которым он всегда относился с большой долей безразличия, и не наличие якобы свободного времени для занятий наукой. В непростой бернский период своей жизни Эйнштейн взялся за сложные нетривиальные задачи и успешно решил их. Он с оптимизмом говорил: «…после восьми часов работы остается еще восемь часов на всякую всячину, да еще есть воскресенье». Макс Борн писал: «Чтобы успешно заниматься наукой в виде побочного труда, нужно было быть Эйнштейном».

Должность «патентного служки» постоянно занимала его ум различными научными и техническими вопросами, но оставляла достаточно времени для самостоятельной творческой работы. Ее результаты к середине «счастливых бернских лет» составили содержание научных статей, которые изменили облик современной физики, принесли Эйнштейну мировую славу.

Годы работы в Патентном бюро были счастливыми и благодаря так называемой «Академии Олимпа». В первые месяцы пребывания в Берне Эйнштейн дал объявление о частных уроках. На объявление откликнулся Морис Соловин, изучавший в Цюрихском университете философию. Уроки быстро переросли в обсуждения различных проблем. Соловин предложил вместе читать по вечерам интересные книги. Вскоре к ним присоединился Конрад Габихт, приехавший в Берн для завершения своего математического образования. Свой кружок молодые люди назвали «Академия Олимпа».Они собирались после работы и читали сочинения Спинозы, Юма, Ампера, Гельмгольца, Римана, Пуанкаре, трактаты математиков Дедекинда и Клиффорда и многое другое. Они читали такие шедевры мировой литературы: «Антигона» Софокла, «Рождественские рассказы» Диккенса, «Дон–Кихот» Сервантеса.

Соловин вспоминал: «Прочитывалась одна страница, иногда только полстраницы, а порой только одна фраза, после чего следовало обсуждение, которое, могло затянуться на много дней». Друзей объединяло искреннее стремление учиться, познавать то, что не давала высшая школа. Вскоре к ним примкнул Микеланжело Бессо. По рекомендации Эйнштейна он поступил в 1904 году в Бернское патентное бюро. С работы они часто возвращались вместе и вели нескончаемые беседы. Бессо обладал энциклопедическими знаниями, был заядлым спорщиком. Эйнштейн потом писал, что не знал «лучшего резонатора новых идей». Бессо был первым, кому Эйнштейн рассказал о теории относительности. Статью «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн заканчивает словами: «В заключение отмечу, что мой друг и коллега М.Бессо явился верным помощником при разработке изложенных здесь проблем и что я обязан ему рядом ценных указаний». Заседания «академии» чаще всего проходили на квартире Эйнштейна. Когда в 20-х годах журналисты спросили, где была создана теория относительности, он без колебаний назвал адрес своей бернской квартиры.