Альберт Эйнштейн не случайно стал человеком ХХ века по версии журнала Time. Его знает большинство современных людей, даже те, кто не интересуются физикой. При этом Эйнштейн не смог ни получить аттестата, ни поступить в Политехникум с первого раза. В конечном счете он окончил высшее учебное заведение и получил диплом преподавателя физики и математики. После Политехникума Эйнштейн долго не мог найти работу, не смог защитить диссертацию, однако продолжал заниматься физикой. И только в 1905 году журнал «Анналы физики» опубликовал три статьи Эйнштейна, которые послужили началом научной революции. В статьях он заложил основы теории относительности, квантовой механики, а также изучал броуновское движение. Этот ученый больше всего известен за теорию относительности, но Нобелевскую премию за нее он так не получил. Его номинировали с 1910 года (кроме двух лет), но вручили лишь в 1921 за теорию фотоэффекта как самую непротиворечивую. Эйнштейн – гениальный ученый, пацифист и гуманист. Это ведущий автор, заложивший основы современной физики. Многомудрый Литрекон подготовил подборку изобретений ученого.
Теория относительности
В 1905 году Эйнштейн опубликовал статью с объяснением специальной теории относительности, из которой ученый позже вывел общую теорию. Работа перевернула сознание современников, ведь он считал, что материя состоит из пространства-времени, а не из эфира, как думали ранее. Общий смысл теории относительности в том, что необходимо рассматривать движение движущихся объектов относительно друг друга, а не принимать один из них за основу.
Специальная теория относительности работает для прямолинейного и равномерного движения, в остальных случаях работает общая теория относительности. Эйнштейн вывел, что пространство и время воспринимаются по-разному в зависимости от скорости.
Закон взаимосвязи энергии и массы
Он выведен в 1905 году и выражен в знаменитой формуле E=mc2, которую знают даже самые далекие от физики люди. Эйнштейн открыл, что чем быстрее тело движется, тем больше становится его масса. Если скорость предмета равна скорости света, то его масса и энергия становятся бесконечными. То есть материя и энергия могут преобразовываться друг в друга при правильных условиях.
Этот закон помог объяснить многие природные явления и способствовал различным открытиям. Например, на поверхности Солнца водород превращается в гелий, материя превращается в энергию. А человек может преобразовать уран так, чтобы выделялась энергия. Именно на этом принципе построено действие ядерных реакторов.
Теория броуновского движения
Броуновское движение было открыто еще до Эйнштейна, причем сделал это не физик, а ботаник Роберт Броун еще в 1827 году. Броуновское движение – беспорядочное движение частиц твердого вещества в жидкостях и газах, вызываемое тепловым движением.
Однако именно Альберт Эйнштейн в 1905 году применил этот эксперимент в физике и понял, что броуновское движение доказывает атомную теорию строению вещества. Ученый создал формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц.
Квантовые теории теплоемкости
В 1906 году Эйнштейн попытался связать температуру и энергию с помощью положений квантовой физики. Он предположил, что тело состоит из атомов, которые вибрируют с одинаковой частотой. Ученый также рассчитал среднюю энергию атомов, чтобы находить удельную теплоемкость твердого тела.
Таким образом, Эйнштейн понял, что чем ниже температура, тем ниже теплоемкость. Существенная ошибка Эйнштейна – он не учитывал разную массу атомов, прочность связи атомов в веществе, а также взаимодействие атомов друг с другом. Это учел Дебай, который продолжил развивать теорию Эйнштейна.
Теория фотоэффекта
Фотоэффект был открыт еще в XIX веке, это явление передачи энергии света веществу с помощью выбивания электронов из вещества. Объяснить фотоэффект получилось не сразу, например, положения электродинамики Максвелла не подходили для этого, потому что там свет представлялся непрерывной волной.
В 1905 году Эйнштейн вывел теорию фотоэффекта. Он использовал теорию Планка, согласно которой энергия испускается не полностью, а порциями (квантамия). Эйнштейн добавил, что она и поглощается порциями. Энергия кванта – это сумма работы выхода и кинетической энергии выбитых электронов.
Магнитострикционный громкоговоритель
Прибор был изобретен Эйнштейном и Гольдшмидтом в 1934 году. Это громкоговоритель, который работает благодаря эффекту магнитострикции (эффект сокращения размеров магнитных тел при их намагничивании). Эта сила приводила в движение диффузор громкоговорителя.
Инженер Мельхер, который беседовал с родственниками Гольдшмидта, высказал версию о создании громкоговорителя. По его словам, Эйнштейн и Гольдшмидт хотели сделать слуховой аппарат для общей подруги – Ольги Айзер. Она была певицей, но плохо слышала, поэтому ученых хотели помочь ей. Неизвестно, изготовлен ли был слуховой аппарат в конечном счете, но современные их собратья работают по другим принципам.
Измеритель очень малых напряжений
Прибор был изготовлен в 1908 году вместе с братьями Габихт. Эйнштейн подходил с практической точки зрения.
Ему необходимо было измерять малое напряжение, а изобретение измеряло с точностью до 0,0005 вольта.
Устройство, автоматически определяющее время экспозиции при фотосъёмке
В 1936 году Эйнштейн и радиолог Баки получили патент на фотоаппарат, который подстраивается под уровень освещенности. В фотоаппарате был разработанным Эйнштейном «электрический глаз».
Свет попадал на фотоэлемент, который связан со специальным экраном с меняющейся прозрачностью, зависящей от количества света. В зависимости от освещенности на фотопластину попадает больше света. Данное устройство некоторое время использовалось в камерах, в том числе в Голливуде.
Бесшумный холодильник
Холодильник был изобретен Эйнштейном и Силардом в 1926 году. Идея пришла Эйнштейну, когда он прочитал в газете об отравлении диоксидом серы, который использовался в конструкции холодильника. В качестве охлаждающего вещества использовался спирт.
Патент на изобретение купила компания «Электролюкс» в 1930 году, однако холодильники на фреоне вытеснили спиртовых собратьев. Единственный работающий образец затерялся, осталось лишь несколько фото.
Гирокомпас
В 1926 году Эйнштейн участвовал в разработке компаса в компании «Аншютц и Ко». В конструкции гирокомпаса находилась индукционная электромагнитная подвеска, разработанная ученым. Гирокомпас – результат десятилетней работы Аншютца и Эйнштейна, последний получил 1% с продаж устройства.
Эйнштейн – знаменитый на весь мир ученый, который повлиял на современную физику. Он не просто теоретик, положения его теорий сразу были нацелены на практическое исполнение. При этом современники отмечали его бесстрашность и принципиальность. Он отстаивал свои идеи и в науке, и в жизни.