Viata și opera lui Einstein

Atunci când unei persoane i se cere sa numească un fizician, aproape întotdeauna numele care ii vine în gând este cel al lui Albert Einstein, cel mai celebru om de știință al secolului 20. Cunoscut pentru crearea și dezvoltarea teoriei speciale și generalizate a relativității, ca și pentru îndrăzneață sa ipoteza cu privire la natura luminii, Einstein a fost fara îndoială una din cele mai strălucite minți stiinfice ale umanității.

Fizician american de origine germana, Einstein s-a născut pe 14 martie 1879 la Ulm. Tinerețea și-a petrecut-o la Munchen, unde familia sa avea un mic magazin care producea aparate electrice. Desi nu a vorbit pana la vârsta de 3 ani, inca de tânăr a arătat o curiozitate vie pentru natura și o abilitate inascuta în înțelegerea conceptelor matematice dificile. La 12 ani a învățat singur geometrie euclidiana.

Einstein ura rutina și spiritul lipsit de imaginație al scolii din Munchen. Atunci când falimentul repetat al afacerii a determinat familia sa plece din Germania către Milano, în Italia, Einstein, care avea 15 ani, a folosit ocazia ca sa se retragă de la școală. A petrecut un an cu părinții sai la Milano si, atunci când i-a fost clar ca va trebui să-și croiască propriul drum în viața, a terminat liceul la Arrau, în Elveția, și s-a înscris la Politehnica din Zurich. Tânărului nu-i plăceau metodele de instruire de aici, de aceea lipsea adesea de la ore, folosindu-și întregul timp pentru a studia fizica pe cont propriu sau pentru a canta la iubita sa vioara. Și-a dat examenele și a absolvit în 1900 studiind lucrarea unui coleg de clasa. Profesorii sai nu aveau o părere buna despre el și nu l-au recomandat pentru un post universitar.

Următorii doi ani Einstein a lucrat ca meditator și suplinitor. In 1902 și-a asigurat un post de examinator la Biroul de Patente din Berna. In 1903 s-a căsătorit cu Mileva Maric, cu care fusese coleg la Politehnica. Au avut doi fii, dar în cele din urma au divorțat. Einstein s-a recăsătorit mai târziu.

Primele lucrări științifice.

În 1905 Einstein și-a susținut doctoratul la Universitatea din Zurich cu o dizertație teoretica asupra dimeniunii moleculelor, publicând de asemenea trei articole științifice care au avut o mare importanta pentru dezvoltarea ulterioara a fizicii secolului 20. In primul dintre aceste articole, cu titlul „Mișcarea Browniana”, a făcut predicții semnificative asupra mișcării particulelor răspândite aleatoriu într-un fluid. Aceste previziuni au fost confirmate experimental mai târziu. Cea de-a doua lucrare, dedicata efectului fotoelectric, conținea o ipoteza revoluționară privitoare la natura luminii. Einstein considera ca lumina poate fi privita ca o suma de particule în anumite condiții și pe lângă aceasta emitea ipoteza ca energia purtata de orice particula luminoasa, numita foton, este proporțională cu frecventa radiației. Formula care exprima aceasta este E=h, unde E este energia radiației și h este o constanta universala cunoscuta sub denumirea de constanta lui Planck.

Ipoteza sa si anume ca energia conținută de o unda luminoasa se transfera în unități sau cuantecontrazicea o tradiție de 100 de ani care considera emiterea energiei luminoase ca pe un proces continuu. Aproape nimeni nu a acceptat teoria lui Einstein. In consecință, fizicianul american Robert Andrews Millikan care a confirmat experimental teoria un deceniu mai târziu a fost el însuși descumpănit de rezultat.

Einstein, a cărui principala preocupare era sa înțeleagă natura radiației electromagnetice, a urgentat ulterior dezvoltarea unei teorii care sa reflecte dualismul particula-unda al luminii. Din nou, foarte putini fizicieni înțelegeau sau erau de acord cu ideile sale.

Teoria speciala a relativității.

Cea de-a treia lucrare importanta publicata de Einstein în 1905, „Asupra electrodinamicii corpurilor în mișcare”, conținea ceea ce avea sa fie cunoscuta mai târziu ca teoria relativității. Inca de la Newton, filosofii naturali (denumirea sub care erau cunoscuți fizicienii și chimiștii) încercaseră sa înțeleagă natura materiei și a radiației, precum și felul în care interacționau într-o imagine unificata a lumii. Ideea ca legile mecanicii sunt fundamentale era cunoscuta drept concepția mecanicista asupra lumii, în timp ce ideea ca legile electricității sunt fundamentale era cunoscuta drept concepția electromagnetica asupra lumii. Totuși, niciuna dintre idei nu era capabila sa ofere o explicație coerenta asupra felului cum radiația (de exemplu lumina) și materia interacționează atunci când sunt văzute din sisteme de referință inerțiale diferite, adică interacțiile sunt urmărite simultan de un observator în repaus și un observator care se mișca cu o viteza constanta.

În primăvara anului 1905, după ce a reflectat la aceste probleme timp de 10 ani, Einstein și-a dat seama ca esența problemei consta nu într-o teorie a materiei, ci într-o teorie a măsurării. Esența acestei teorii speciale a relativității era constatarea ca toate măsurătorile timpului și spațiului depind de judecăți asupra simultaneității a doua evenimente diferite. Aceasta l-a condus la dezvoltarea unei teorii bazate pe doua postulate: principiul relativității, care afirma ca legile fizicii sunt aceleași în toate sistemele de referință inerțiale, și principiul invariabilității vitezei luminii, care arata ca viteza luminii în vid este o constanta universala. Prin aceasta a fost capabil sa ofere o descriere consistenta și corecta a evenimentelor fizice din diverse sisteme de referință inerțiale fara a face presupuneri speciale cu privire la natura materiei sau a radiației, sau a felului cum ele interacționează. Aproape nimeni nu a înțeles demonstrația lui Einstein.

Primele reacții.

Greutățile pe care ceilalți savanți le aveau cu teoriile lui Einstein nu se datorează faptului ca teoriile sale sunt complexe din punct de vedere matematic sau obscure tehnic; problema decurge mai degrabă din convingerile lui Einstein asupra naturii teoriilor valabile și asupra relației dintre experiment și teorie. Desi credea în continuare ca singura sursa de cunoaștere este experienta, era convins de asemenea de faptul ca teoriile științifice sunt creațiile libere ale unei intuiții fizice bine formate și ca premisele pe care se bazează teoriile nu pot fi asociate logic experimentului. De aceea, o teorie buna este teoria care necesita un număr minim de postulate pentru verificarea ei practica. Aceasta economie de postulate care este o caracteristica a întregii sale opere științifice este și ceea ce a făcut ca opera sa sa fie înțeleasă atât de greu de colegii sai.

Totuși Einstein a avut și susținători importanți. Primul care l-a sprijinit a fost fizicianul german Max Planck. Einstein a rămas la Biroul de Patente patru ani după ce steaua sa a început sa se ridice în comunitatea fizicienilor. Apoi s-a îndreptat rapid către lumea academica de limba germana. Primul sau post academic a fost în 1909 la Universitatea din Zurich. In 1911 s-a mutat la Universitatea de limba germana din Praga și în 1912 s-a întors la Politehnica din Zurich. In sfârșit, în 1913, a fost numit director al Institului de Fizica din Berlin „Kaiser Wilhelm”.

Teoria generalizata a relativității.

Chiar înainte de a părăsi în 1907 Biroul de Patente, Einstein și-a început munca pentru extinderea și generalizarea teoriei relativității pentru toate sistemele de coordonate. A început prin enunțarea principiului echivalentei, un postulat prin care campurile gravitaționale sunt echivalente cu accelerațiile sistemelor de referință. De exemplu, oamenii care călătoresc într-un lift nu pot, în principiu, sa decidă daca forța care acționează asupra lor este cauzata de gravitație sau de o accelerație constanta a liftului. Teoria generalizata a relativității nu a fost publicata în forma ei completa pana în 1916. In aceasta teorie, interacțiunile corpurilor, care pana atunci fuseseră circumscrise forțelor gravitaționale, sunt explicate ca fiind o consecință a influentei corpurilor asupra geometriei spatio-timpului (spațiul cvadrimensional, o abstracție matematica, având cele trei dimensiuni ale spațiului euclidian și timpul a patra dimensiune). Pe baza teoriei generalizate a relativității Einstein a justificat variațiile neexplicate ale mișcării pe orbita a planetelor și a prezis curbarea luminii stelare în vecinatea unui corp masiv-ca de exemplu Soarele. Confirmarea acestui din urma fenomen în timpul eclipsei de soare din 1919 a devenit un eveniment mediatic, și faima lui Einstein s-a răspândit în întreaga lume.

Restul vieții Einstein l-a dedicat pentru a-și generaliza teoria chiar mai mult. Ultimul sau efort, de realizare a unei teorii unificate a campurilor, care nu s-a dovedit reușit întrutotul, s-a bazat pe încercarea de a înțelege toate interacțiile fizice-incluzand interacțiunile electromagnetice și interacțiunile nucleara tare și slaba-ca pe modificări ale geometriei spatio-timpului intre entități care interacționează.

Părerea celor mai multi dintre colegii lui Einstein este ca eforturile sale nu au fost îndreptate într-o direcție buna. Intre 1915 și 1930 principala tendința a fizicii era dezvoltarea unei noi concepții cu privire la caracterul fundamental al materiei, cunoscuta și ca teoria cuantica Aceasta teorie conținea principiul dualismului undă-particulă (lumina prezintă atât proprietățile unei particule, cat și pe cele ale unei unde) pe care Einstein il considerase anterior ca necesarm ca și principiul de incertitudine, care afirma ca precizia în măsurarea proceselor este limitata. In plus promova o respingere la nivel fundamental a noțiunii de cauzalitate stricta. Einstein nu putea totuși sa accepte asemenea noțiuni și a criticat aceste teorii pana la sfârșitul vieții sale: „Dumnezeu”, a spus odată Einstein, „nu joaca zaruri cu lumea”.

Cetățean al lumii.

După 1919 Einstein a devenit renumit international. A dobândit medalii și premii, inclusiv Premiul Nobel în 1921, din partea a diverse societăți științifice internaționale. Vizita sa în orice parte a lumii devenea un eveniment national; fotografi și reporteri il urmau pretutindeni. Desi regreta pierderea intimității, Einstein și-a capitalizat faima spre a-și impune opiniile politice.

Cele doua mișcări sociale care au primit întregul sau sprijin au fost pacifismul și sionismul. In timpul primului război mondial a fost unul din putinii savanți germani care au deplâns implicarea Germaniei în război. După război sprijinul sau pentru scopurile pacifismului și sionismului l-a făcut tinta unor atacuri din partea elementelor antisemite și de extrema dreapta din Germania. Chiar și teoriile sale științifice au fost ridiculizate public, în special teoria relativității.

Când Hitler a venit la putere în Germania în 1933, Einstein a decis imediat sa emigreze în Statele Unite. A obținut un post la Institutul de studii avansate din Princeton, New Jersey. In timp ce și-a continuat eforturile pentru cauza sionismului mondial, Einstein a renunțat la fosta sa poziție pacifista în fata teribilei amenințări asupra umanității puse de regimul nazist din Germania.

În 1939 Einstein a colaborat cu alti câțiva fizicieni la redactarea unei scrisori către președintele Franklin Delano Roosevelt, în care arătau posibilitatea producerii unei bombe atomice și probabilitatea ca guvernul german sa se fi angajat în aceasta direcție. Scrisoarea, care era semnata numai de Einstein, a determinat sporirea eforturilor de construire a unei bombe atomice de către Statele Unite, dar savantul nu a jucat nici un rol în lucrare și nu a știut nimic privitor la aceasta la momentul respectiv.

După război Einstein a activat pentru cauza dezarmării internaționale și a guvernării mondiale. Și-a continuat sprijinul activ pentru sionism, dar a respins oferta făcută de conducătorii statului Israel de a deveni președinte al tarii. In Statele Unite, la sfârșitul anilor '40 și la începutul anilor '50 a vorbit de necesitatea ca intelectualii națiunii sa facă orice sacrificiu necesar pentru a pastra libertatea politica. Einstein a murit la Princeton pe 18 aprilie 1955.

Eforturile lui Einstein în sprijinul cauzelor sociale au fost văzute uneori ca nerealiste. De fapt, propunerile sale erau întotdeauna atent analizate. La fel ca teoriile sale științifice, ele erau motivate de o intuiție ascuțită bazata pe o evaluare precisa a dovezilor și observațiilor, Desi Einstein s-a dedicat mult cauzelor politice și sociale, știința a fost întotdeauna pe planul întâi, pentru ca, spunea el adesea, numai descoperirea naturii universului ar avea un înțeles de durata. Scrierile sale include: „Relativitatea: teoria speciala și generalizata” (1916), „Despre sionism” (1931), „Constructori ai universului” (1932), „De ce război?” (scrisa împreună cu Sigmund Freud), „Lumea așa cum o vad eu” (1934), „Evoluția fizicii” (1938), și „Din ultimii mei ani” (1950). Documentele adunate ale lui Einstein sunt publicate într-o opera de mai multe volume începând din 1987.

SFÂRȘIT