Albert Einstein Avrupa Barışı İçin Nasıl Savaştı ve Teorik Fizik

2024 Yazar: Malcolm Clapton | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 04:13

Bilimin siyasetle nasıl yakından iç içe geçtiği hakkında.

Yirminci yüzyılın başlarında, fizikte, bir kısmı genel görelilik teorisinin yaratıcısı Albert Einstein'a ait olan muazzam keşifler yapıldı.

Bilim adamları, entelektüel cesaret, kendilerini teoriye kaptırma isteği ve karmaşık bir matematiksel aygıtla uğraşma becerileri gerektiren tamamen yeni bir Evren görüşünün eşiğindeydiler. Meydan okuma herkes tarafından kabul görmedi ve bazen olduğu gibi, önce Birinci Dünya Savaşı'nın, ardından Hitler'in Almanya'da iktidara gelmesinin yol açtığı siyasi farklılıklar üzerine bilimsel tartışmalar eklendi. Einstein aynı zamanda etrafında mızrakların kırıldığı kilit bir figürdü.

Einstein herkese karşı

Birinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesine, bilim adamları da dahil olmak üzere, katılan devletlerin nüfusu arasında vatansever bir yükseliş eşlik etti.

1914'te Almanya'da Max Planck, Fritz Haber ve Wilhelm Roentgen'in de aralarında bulunduğu 93 bilim adamı ve kültürel şahsiyet, devlete ve onun yürüttüğü savaşa tam desteklerini ifade eden bir manifesto yayınladı: “Biz, Alman bilim ve sanatının temsilcileri, önce protesto ediyoruz. Almanya'ya dayatılan zorlu varoluş mücadelesinde düşmanlarımızın haklı davasını kirletmeye çalıştıkları yalan ve iftiralara karşı tüm kültür dünyası. Alman militarizmi olmasaydı, Alman kültürü çok daha başlangıcında yok edilmiş olurdu. Alman militarizmi, Alman kültürünün bir ürünüdür ve dünyadaki hiçbir ülke gibi yüzyıllardır yağmacı baskınlara maruz kalmış bir ülkede doğmuştur."

Bununla birlikte, bu tür fikirlere şiddetle karşı çıkan bir Alman bilim adamı vardı. Albert Einstein, 1915'te “Avrupalılara” bir yanıt manifestosu yayınladı: “Savaş, kültürlerin etkileşimini daha önce hiç bu kadar rahatsız etmemişti. Avrupa'nın yenik düşmesine izin vermemek, eğitimli ve iyi niyetli Avrupalıların görevidir. Ancak bu itiraz, Einstein'ın yanı sıra sadece üç kişi tarafından imzalandı.

Einstein, Almanya'da doğmuş olmasına rağmen oldukça yakın bir zamanda bir Alman bilim adamı oldu. İsviçre'deki okul ve üniversiteden mezun oldu ve bundan sonra neredeyse on yıl boyunca Avrupa'daki çeşitli üniversiteler onu işe almayı reddetti. Bu kısmen Einstein'ın adaylığını değerlendirme talebine yaklaşma biçiminden kaynaklanıyordu.

Bu nedenle, elektronik metal teorisinin yaratıcısı Paul Drude'a yazdığı bir mektupta, önce teorisinde yer alan iki hataya dikkat çekti ve ancak o zaman işe alınmasını istedi.

Sonuç olarak Einstein, Bern'deki İsviçre patent ofisinde bir iş bulmak zorunda kaldı ve ancak 1909'un sonunda Zürih Üniversitesi'nde bir pozisyon alabildi. Ve zaten 1913'te, Max Planck'ın kendisi, kimyada gelecekteki Nobel ödüllü Walter Nernst ile birlikte, Einstein'ı Alman vatandaşlığını kabul etmeye, Berlin'e taşınmaya ve Prusya Bilimler Akademisi'ne üye olmaya ve Enstitü müdürü olmaya ikna etmek için şahsen Zürih'e geldi. Fizik Bölümü.

Einstein, patent ofisindeki çalışmasını bilimsel bir bakış açısından şaşırtıcı derecede verimli buldu. “Birisi geçtiğinde notlarımı bir çekmeceye koyar ve patent işi yapıyormuş gibi yapardım” diye hatırlıyordu. 1905 yılı bilim tarihine annus mirabilis, yani "mucizeler yılı" olarak geçti.

Bu yıl Annalen der Physik dergisi, Einstein'ın Brownian hareketini teorik olarak tanımlayabildiği, Planck'ın ışık kuantumu fikrini, fotoetkiyi veya bir metalden kaçarken elektronların etkisini açıklayabildiği dört makale yayınladı. ışıkla ışınlanır (JJ Thomson elektronu böyle bir deneyde keşfetti) ve özel görelilik teorisinin yaratılmasına kesin bir katkıda bulunur.

Şaşırtıcı bir tesadüf: Görelilik teorisi, kuantum teorisiyle neredeyse aynı anda ortaya çıktı ve fiziğin temellerini beklenmedik ve geri dönülmez bir şekilde değiştirdi.

19. yüzyılda, ışığın dalga doğası kesin olarak belirlendi ve bilim adamları, bu dalgaların yayıldığı maddenin nasıl düzenlendiğiyle ilgileniyorlardı.

Henüz hiç kimsenin etheri (bu maddenin adıdır) doğrudan gözlemlememesine rağmen, var olduğuna ve tüm Evrene nüfuz ettiğine dair şüpheler ortaya çıkmadı: dalganın bir tür elastik ortamda yayılması gerektiği açıktı, su üzerine atılan bir taşın dairelerine benzeterek: taşın düştüğü noktada su yüzeyi salınmaya başlar ve elastik olduğu için salınımlar komşu noktalara, onlardan komşu noktalara iletilir ve böylece üzerinde. Atomların ve elektronların keşfinden sonra mevcut aletlerle görülemeyen fiziksel nesnelerin varlığı da kimseyi şaşırtmadı.

Klasik fiziğin cevap bulamadığı basit sorulardan biri şuydu: Esir, içinde hareket eden cisimler tarafından mı taşınıyor? 19. yüzyılın sonunda, bazı deneyler, esirin hareket eden cisimler tarafından tamamen taşındığını, diğerleri ise ve daha az inandırıcı olmayan bir şekilde, yalnızca kısmen taşındığını ikna edici bir şekilde gösterdi.

Su üzerindeki daireler, elastik bir ortamdaki dalgalara bir örnektir. Hareket eden beden esiri yanında taşımıyorsa, ışığın bedene göre hızı, ışığın esire göre hızı ile bedenin kendisinin hızının toplamı olacaktır. Eteri tamamen katarsa (viskoz bir sıvı içinde hareket ederken olduğu gibi), o zaman ışığın vücuda göre hızı, ışığın ethere göre hızına eşit olacak ve hiçbir şekilde hızına bağlı olmayacaktır. vücudun kendisi.

Fransız fizikçi Louis Fizeau 1851'de eterin kısmen hareket eden su akışı tarafından taşındığını gösterdi. 1880-1887 yılları arasında bir dizi deneyde, Amerikalı Albert Michelson ve Edward Morley, bir yandan Fizeau'nun sonucunu daha yüksek bir doğrulukla doğruladılar ve diğer yandan, Güneş'in etrafında dönen Dünya'nın tamamen sürüklendiğini keşfettiler. onunla birlikte eter, yani ışığın Dünya üzerindeki hızı, nasıl hareket ettiğinden bağımsızdır.

Dünyanın ethere göre nasıl hareket ettiğini belirlemek için Michelson ve Morley özel bir alet, bir interferometre inşa ettiler (aşağıdaki şemaya bakınız). Kaynaktan gelen ışık, kısmen ayna 1'de yansıtıldığı ve kısmen ayna 2'ye geçtiği yarı saydam plaka üzerine düşer (aynalar plakadan aynı uzaklıkta bulunur). Aynalardan yansıyan ışınlar daha sonra tekrar yarı saydam plakaya düşer ve ondan birlikte bir girişim deseninin ortaya çıktığı dedektöre ulaşır.

Dünya etere göre örneğin ayna 2 yönünde hareket ederse, ışığın yatay ve dikey yönlerdeki hızı çakışmayacaktır, bu da farklı aynalardan yansıyan dalgaların faz kaymasına yol açacaktır. dedektör (örneğin, şemada gösterildiği gibi, sağ alt). Gerçekte, hiçbir yer değiştirme gözlemlenmedi (sol alta bakın).

Einstein vs Newton

Lorentz ve Fransız matematikçi Henri Poincaré, esirin hareketini ve içindeki ışığın yayılmasını anlama girişimlerinde, hareket halindeki cisimlerin boyutlarının, durağan cisimlerin boyutlarına göre değiştiğini ve dahası, zamanın hareketli cisimler daha yavaş akar. Hayal etmesi zor - ve Lorentz bu varsayımları fiziksel bir etkiden çok matematiksel bir hile gibi ele aldı - ama bunlar mekaniğin, elektromanyetik ışık teorisinin ve deneysel verilerin uzlaştırılmasına izin verdi.

Einstein, 1905'teki iki makalesinde, bu sezgisel düşünceler temelinde, tüm bu şaşırtıcı etkilerin iki varsayımın sonucu olduğu tutarlı bir teori yaratmayı başardı:

• ışığın hızı sabittir ve kaynağın ve alıcının nasıl hareket ettiğine bağlı değildir (ve saniyede yaklaşık 300.000 kilometreye eşittir);
• Herhangi bir fiziksel sistem için, fiziksel yasalar, hızlanmadan (herhangi bir hızda) hareket edip etmemesine veya durağan olmasına bakılmaksızın aynı şekilde hareket eder.

Ve en ünlü fiziksel formülü türetti - E = mc²! Ek olarak, ilk varsayım nedeniyle, esirin hareketi madde olmaktan çıktı ve Einstein basitçe onu terk etti - ışık boşlukta yayılabilir.

Özellikle zaman genişlemesi etkisi, ünlü "ikizler paradoksuna" yol açar. İkizlerden biri Ivan, yıldızlara bir uzay gemisine giderse ve ikincisi Peter, onu Dünya'da beklemeye devam ederse, o zaman dönüşünden sonra Ivan'ın zamandan beri Peter'dan daha az yaşlandığı ortaya çıkacaktır. onun hızlı hareket eden uzay gemisi, Dünya'dakinden daha yavaş akıyordu.

Bu etki ve görelilik teorisi ile sıradan mekanik arasındaki diğer farklar, kendini yalnızca ışık hızıyla karşılaştırılabilir muazzam bir hareket hızında gösterir ve bu nedenle günlük yaşamda asla karşılaşmayız. Dünya'da karşılaştığımız olağan hızlar için, v / c (hatırlayın, c = saniyede 300.000 kilometre) kesri sıfırdan çok az farklıdır ve okul mekaniğinin tanıdık ve rahat dünyasına geri dönüyoruz.

Bununla birlikte, örneğin, konumlandırma sisteminin doğru çalışması için GPS uydularındaki saatleri karasal olanlarla senkronize ederken, görelilik teorisinin etkileri dikkate alınmalıdır. Ek olarak, zaman genişlemesinin etkisi, temel parçacıkların incelenmesinde kendini gösterir. Birçoğu kararsızdır ve çok kısa sürede başkalarına dönüşür. Bununla birlikte, genellikle hızlı hareket ederler ve bu nedenle, gözlemci açısından dönüşümlerinden önceki süre uzar, bu da onları kaydetmeyi ve incelemeyi mümkün kılar.

Özel görelilik teorisi, ışığın elektromanyetik teorisini hızlı (ve sabit hızda) hareket eden cisimlerin mekaniği ile uzlaştırma ihtiyacından doğdu. Almanya'ya taşındıktan sonra Einstein, elektromanyetik ve mekanik olaylara yerçekimini eklediği genel görelilik teorisini (GTR) tamamladı. Yerçekimi alanının, büyük bir uzay ve zaman kütlesi tarafından deformasyon olarak tanımlanabileceği ortaya çıktı.

Genel göreliliğin sonuçlarından biri, ışık büyük bir kütlenin yakınından geçtiğinde ışın yörüngesinin eğriliğidir. Genel göreliliğin deneysel olarak doğrulanması için ilk girişim, 1914 yazında Kırım'da bir güneş tutulması gözlemlenirken gerçekleşti. Ancak, Alman gökbilimcilerden oluşan bir ekip, savaşın patlak vermesiyle bağlantılı olarak gözaltında tutuldu. Bu, bir anlamda, genel göreliliğin itibarını kurtardı, çünkü o anda teori hatalar içeriyordu ve ışının sapma açısının yanlış bir tahminini verdi.

1919'da İngiliz fizikçi Arthur Eddington, Afrika'nın batı kıyısındaki Principe Adası'nda bir güneş tutulması gözlemlerken, bir yıldızın ışığının (Güneş'in onu tutmaması nedeniyle görünür hale geldiğini) doğrulayabildi. Güneş'in yanından geçerken, Einstein'ın denklemleriyle tam olarak aynı açıda sapar.

Eddington'ın keşfi Einstein'ı bir süperstar yaptı.

7 Kasım 1919'da, Paris Barış Konferansı'nın ortasında, tüm dikkatler Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra dünyanın nasıl var olacağına odaklanmış gibi görünürken, Londra gazetesi The Times bir başyazı yayınladı: "Bilimde Bir Devrim: A. Yeni Evren Teorisi, Newton'un fikirleri yenildi."

Muhabirler Einstein'ı her yerde kovaladılar, onu görelilik teorisini kısaca açıklama talepleriyle rahatsız ettiler ve halka açık konferanslar verdiği salonlar aşırı kalabalıktı (aynı zamanda, çağdaşlarının incelemelerine bakılırsa, Einstein çok iyi bir öğretim görevlisi değildi.; seyirci dersin özünü anlamadı, ama yine de ünlüyü görmeye geldi).

1921'de Einstein, İngiliz biyokimyacı ve gelecekteki İsrail Başkanı Chaim Weizmann ile birlikte Filistin'deki Yahudi yerleşimlerini desteklemek için fon toplamak amacıyla Amerika Birleşik Devletleri'nde bir konferans turuna çıktı. The New York Times'a göre, "Metropolitan Opera'daki her koltuk, orkestra çukurundan galerinin son sırasına kadar alındı, koridorlarda yüzlerce kişi durdu."Gazetenin muhabiri şunları vurguladı: "Einstein Almanca konuşuyordu, ancak Evren'in bilimsel kavramını yeni bir uzay, zaman ve hareket teorisiyle tamamlayan bir adamı görmeye ve duymaya hevesliydi, salondaki tüm koltukları aldı."

Genel halkla başarısına rağmen, görelilik teorisi bilim camiasında büyük zorluklarla kabul edildi.

1910'dan 1921'e kadar, ilerici fikirli meslektaşları Einstein'ı Nobel Fizik Ödülü'ne on kez aday gösterdiler, ancak muhafazakar Nobel Komitesi, görelilik teorisinin henüz yeterli deneysel onay almadığı gerçeğini öne sürerek her seferinde reddetti.

Eddington'ın keşif gezisinden sonra, bu giderek daha fazla skandal hissetmeye başladı ve 1921'de hala ikna olmadılar, komite üyeleri zarif bir karar verdiler - Einstein'a görelilik teorisinden hiç bahsetmeden bir ödül vermek için: “Çünkü teorik fiziğe ve özellikle fotoelektrik etki yasasını keşfettiği için hizmetler”.

Aryan fiziği Einstein'a karşı

Einstein'ın Batı'daki popülaritesi, 1914'teki militan manifesto ve Birinci Dünya Savaşı'ndaki yenilgiden sonra kendilerini pratikte izole bulan Almanya'daki meslektaşlarında acı bir tepkiye neden oldu. 1921'de Einstein, Brüksel'deki Dünya Solvay Fizik Kongresi'ne davet alan tek Alman bilim adamıydı (ancak Weizmann ile Amerika Birleşik Devletleri'ne bir gezi lehine bunu görmezden geldi).

Aynı zamanda, ideolojik farklılıklara rağmen, Einstein vatansever meslektaşlarının çoğuyla dostane ilişkiler sürdürmeyi başardı. Ancak üniversite öğrencilerinin ve akademisyenlerin aşırı sağ kanadından Einstein, Alman bilimini yoldan çıkaran bir hain olarak ün kazandı.

Bu kanadın temsilcilerinden biri Philip Leonard'dı. 1905'te Lenard, fotoelektrik etki tarafından üretilen elektronların deneysel çalışması için fizikte Nobel Ödülü'nü almasına rağmen, bilime katkısının yeterince tanınmaması nedeniyle her zaman acı çekti.

İlk olarak, 1893'te kendi üretimi olan bir deşarj tüpünü Röntgen'e ödünç verdi ve 1895'te Röntgen, deşarj tüplerinin bilim tarafından henüz bilinmeyen ışınlar yaydığını keşfetti. Lenard, keşfin en azından ortak olarak düşünülmesi gerektiğine inanıyordu, ancak keşfin tüm görkemi ve 1901'de fizikteki Nobel Ödülü yalnızca Röntgen'e gitti. Lenard öfkeliydi ve ışınların annesi olduğunu ilan ederken, Roentgen sadece bir ebeydi. Aynı zamanda, görünüşe göre, Roentgen, belirleyici deneylerde Lenard tüpünü kullanmadı.

Lenard'ın fotoelektrik etkide elektronları incelediği ve Roentgen'in radyasyonunu keşfettiği deşarj tüpü

Lenard'ın fotoelektrik etkide elektronları incelediği ve Roentgen'in radyasyonunu keşfettiği deşarj tüpü

İkincisi, Lenard, İngiliz fiziği tarafından derinden rahatsız edildi. Thomson'ın elektron keşfinin önceliğine itiraz etti ve İngiliz bilim adamını çalışmasına yanlış atıfta bulunmakla suçladı. Lenard, Rutherford'un modelinin öncülü olarak kabul edilebilecek bir atom modeli yarattı, ancak bu doğru bir şekilde not edilmedi. Lenard'ın İngilizleri paralı ve aldatıcı tüccarlar ulusu ve aksine Almanları bir kahramanlar ulusu olarak adlandırması şaşırtıcı değil ve Birinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesinden sonra Büyük Britanya'ya entelektüel bir kıta ablukası düzenlemeyi önerdi..

Üçüncüsü, Einstein fotoelektrik etkiyi teorik olarak açıklayabildi ve 1913'te Lenard, savaşla ilgili anlaşmazlıklardan önce bile onu profesörlük için tavsiye etti. Ancak 1921'de fotoelektrik etki yasasını keşfettiği için Nobel Ödülü yalnızca Einstein'a verildi.

1920'lerin başları genellikle Lenard için zor bir dönemdi. Heidelberg'deki enstitü binasına bayrağı indirmeyi reddeden Yahudi kökenli liberal politikacı ve Alman Dışişleri Bakanı Walter Rathenau'nun öldürülmesinden sonra, hevesli solcu öğrencilerle çatıştı ve kamuoyu önünde küçük düşürüldü.

Devlet borcuna yatırdığı tasarrufları enflasyonla tükendi ve 1922'de tek oğlu savaş sırasında yetersiz beslenmenin etkilerinden öldü. Lenard, Almanya'nın (Alman bilimi dahil) sorunlarının bir Yahudi komplosunun sonucu olduğunu düşünmeye meyilli oldu.

O sıralarda Lenard'ın yakın bir arkadaşı, 1919 Nobel Fizik Ödülü sahibi Johannes Stark'tı ve kendi başarısızlıkları için Yahudilerin entrikalarını suçlama eğilimindeydi. Savaştan sonra, Stark, liberal Fizik Derneği'ne karşı, muhafazakar "Alman Profesyonel Üniversite Öğretmenleri Topluluğu" nu örgütledi ve bunun yardımıyla araştırma ve bilimsel ve öğretim pozisyonlarına atamalar için fonları kontrol etmeye çalıştı, ancak başarılı olmadı.. 1922'de bir yüksek lisans öğrencisinin başarısız bir savunmasından sonra, Stark, Einstein'ın hayranları tarafından kuşatıldığını ilan etti ve üniversitede profesör olarak istifa etti.

1924'te, Bira Darbesinden altı ay sonra, Grossdeutsche Zeitung, Lenard ve Stark'ın "Hitler'in Ruhu ve Bilimi" adlı bir makalesini yayınladı. Yazarlar, Hitler'i Galileo, Kepler, Newton ve Faraday gibi bilim devleriyle karşılaştırdı ("Ne büyük bir nimet ki bu beden aramızda yaşıyor!"), Ayrıca Aryan dehasını övdü ve yozlaşmış Yahudiliği kınadı.

Lenard ve Stark'a göre, bilimde, zararlı Yahudi etkisi teorik fiziğin yeni yönlerinde kendini gösterdi - kuantum mekaniği ve eski kavramların reddedilmesini gerektiren ve karmaşık ve alışılmadık bir matematiksel aygıt kullanan görelilik teorisi.

Daha yaşlı bilim adamları için, hatta Lenard kadar yetenekli olanlar için bu, çok az kişinin kabul edebileceği bir meydan okumaydı.

Lenard, "Yahudi"yi, yani teorik fiziği "Aryan", yani deneysel ile karşılaştırdı ve Alman biliminin ikincisine odaklanmasını istedi. "Alman Fiziği" ders kitabının önsözünde şöyle yazdı: "Alman fiziği mi? - insanlar soracak. Aryan fiziği veya İskandinav halkının fiziği, gerçeği arayanların fiziği, bilimsel araştırmayı kuranların fiziği de diyebilirim."

Uzun bir süre boyunca, Lenard ve Stark'ın "Aryan fiziği" marjinal bir fenomen olarak kaldı ve çeşitli kökenlerden fizikçiler, Almanya'daki en yüksek düzeyde teorik ve deneysel araştırmalarla meşgul oldular.

Adolf Hitler 1933'te Almanya Şansölyesi olduğunda her şey değişti. O sırada Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Einstein, Alman vatandaşlığından ve Bilimler Akademisi üyeliğinden feragat etti ve Akademi Başkanı Max Planck bu kararı memnuniyetle karşıladı: "Siyasi görüşlerimizi ayıran derin uçuruma rağmen, kişisel dostluklarımız her zaman değişmeden kalacaktır.," Einstein'ın kişisel yazışması olduğuna dair güvence verdi. Aynı zamanda, akademinin bazı üyeleri, Einstein'ın açıkça okuldan atılmamasından rahatsız oldular.

Johannes Stark kısa süre sonra Fizik ve Teknoloji Enstitüsü ve Alman Araştırma Topluluğu'nun başkanı oldu. Gelecek yıl boyunca, tüm fizikçilerin dörtte biri ve teorik fizikçilerin yarısı Almanya'yı terk etti.