아인슈타인에 대한 개인적인 소개와 그의 주요 공헌, 그에 대한 세계의 평가를 적어보겠습니다. PPT 형식입니다. 약 10페이지.

아인슈타인은 독일계 미국인 물리학자(스위스 국적), 사상가이자 철학자, 유대인, 현대 물리학의 창시자이자 창시자, 상대성 이론인 '질량-에너지 관계'의 제안자입니다. "양자 역학의 결정론적 해석"(진동 입자)의 옹호자 - 주사위 놀이를 하지 않는 신. 1999년 12월 26일, 아인슈타인은 타임지가 선정한 "세기의 위대한 인물"로 선정되었습니다.

20세기 최고의 물리학자, 사상가, 철학자인 아인슈타인은 1900년 취리히 연방 공과대학을 졸업하고 스위스 시민이 되었습니다. 아인슈타인의 사진 (20장) 1905년 취리히 대학에서 철학박사 학위를 받았다. 그는 베른 특허청에서 근무했으며 취리히 공과대학교와 프라하 도이치대학교에서 교수로 재직했습니다. 1913년 독일로 돌아와 베를린의 카이저 빌헬름 물리학 연구소 소장, 베를린 훔볼트 대학교 교수를 역임했으며, 프로이센 과학 아카데미의 학자로 선출되었습니다. 1933년 나치 정권의 박해를 받고 미국으로 건너가 프린스턴 고등연구소의 교수가 되었고, 1940년에 미국 시민이 되었다. "모든 것은 상대적이다."라는 익숙한 속담이 있습니다. 그러나 아인슈타인의 이론은 이 철학적 진부한 표현을 반복한 것이 아니라 정확한 수학적 공식이었습니다. 이 접근 방식에서 과학적 측정은 상대적입니다. 시간과 공간에 대한 주관적인 인식은 관찰자 자신에 달려 있다는 것은 분명합니다. 아인슈타인이 어렸을 때, 어느 날 카이저의 군대가 뮌헨의 거리를 지나갈 때 호기심 많은 사람들이 창가에 모여 환호하고 환호했습니다. 아이들은 군인들의 반짝이는 투구와 깔끔한 발걸음에 매료되었지만, 아인슈타인은 경멸하며 숨어버렸습니다. 그리고 이 "전쟁 괴물들"이 두려워서 어머니에게 자신이 결코 그런 괴물이 되지 않을 땅으로 데려가 달라고 부탁했습니다. 아인슈타인은 중학교 때 독일 시민권을 포기했지만 아무런 애착도 없이 세계시민이 되고 싶어 이탈리아 시민권을 신청하지 않았다. 현실에 근거하여 "적국"에서 일련의 "평화"연설을했습니다. 그의 생각과 행동은 그를 거의 죽음에 이르게 했습니다: 제국주의 야망을 품은 러시아 귀족 여성 암살자가 몰래 그에게 총을 겨누었고, 알베르트 에어(Albert Eyre)도 독일 우익 암살자 아인슈타인의 블랙리스트에 올랐습니다. 머리. 자신과 세계 사이의 '조화'를 유지하기 위해 아인슈타인은 이탈리아에서 네덜란드로, 그런 다음 네덜란드에서 미국으로 이주하여 미국 시민이 되어야 했습니다. 그는 미국에서는 모든 계층의 사람들이 간신히 지나갈 수 있는 우정 속에서 살아남을 수 있다고 믿습니다. (학술지 'Applied Writing' 1985년 5~6호 '아인슈타인의 성찰'에서 발췌)

19세기 후반은 아인슈타인이 실험적 사실에서 시작된 물리학의 대변화의 시기였다. 물리학의 기본 개념을 재검토하고 이론에 근본적인 돌파구를 마련했습니다. 그의 업적 중 일부는 천문학의 발전을 크게 촉진했습니다. 그의 일반상대성이론은 천체물리학, 특히 이론천체물리학에 큰 영향을 미쳤다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 에너지와 질량 사이의 관계를 성공적으로 밝혀냈습니다. "신은 주사위를 굴린다"(입자 진동과 병진의 벡터 합)라는 양자 이론 해석의 결정론적 입장을 고수하여 장기 문제를 해결했습니다. 별의 존재 에너지원의 문제. 최근에는 고에너지 물리 현상이 점점 더 많이 발견되고 있으며, 특수 상대성 이론은 그러한 현상을 설명하는 가장 기본적인 이론 도구 중 하나가 되었습니다. 일반 상대성 이론은 또한 수년 동안 천문학에서 해결되지 않은 미스터리, 즉 뉴턴의 중력 이론으로는 설명할 수 없는 수성의 근일점 세차 운동을 해결했으며, 나중에 검증된 빛 휘어짐 현상을 추론하여 나중에 많은 천문학적 이론이 되었습니다. 기초. 2009년 10월 4일, 노벨재단은 100년이 넘는 노벨상 역사상 가장 존경받는 세 명의 수상자 중 한 명으로 '1921년 물리학상 수상자 아인슈타인'을 선정했습니다. (다른 두 사람은 1964년 평화상 수상자 마틴 루터 킹 주니어와 1979년 평화상 수상자 테레사 수녀입니다.) 중요한 공헌

상대성 이론

제안의 의미: 상대성 이론의 제안은 물리학의 주요 혁명입니다. 이는 고전역학의 절대적 시공간관을 부정하고, 시간과 공간의 본질적인 속성을 심오하게 드러낸다. 또한 뉴턴 역학을 발전시키고 이를 상대론적 역학으로 요약하여 물리학의 발전을 새로운 차원으로 끌어올렸습니다.

특수상대성이론의 창시: 아인슈타인은 16세 때 책을 통해 빛이 매우 빠른 속도로 이동하는 전자기파라는 사실을 배웠다. 빛의 속도로 움직이는 것, 그는 어떤 세계 그림을 보게 될까요? 그는 빛이 앞으로 나아가는 것을 볼 수 없고, 진동하지만 공간에 정체되어 있는 전자기장만 볼 수 있습니다. 이것이 가능한가? 이와 관련하여 그는 광파와 관련된 소위 에테르 문제를 탐구하고 싶었습니다. 에테르라는 용어는 그리스에서 유래되었으며 천체를 구성하는 기본 요소를 나타내는 데 사용됩니다. 17세기 데카르트와 이후 호이겐스는 에테르가 진공을 포함한 모든 공간을 채우고 물질 속으로 침투할 수 있는 광파의 매개체라고 믿고 에테르 이론을 개척하고 발전시켰습니다. 뉴턴은 에테르 이론과 달리 빛의 입자 이론을 제안했습니다.

뉴턴은 발광체가 직선으로 움직이는 입자의 흐름을 방출하고 입자의 흐름이 망막에 충돌하여 시력을 유발한다고 믿었습니다. 18세기에는 뉴턴의 입자이론이 우세했지만, 19세기에는 파동이론이 절대 우위를 점했다. 에테르 이론도 크게 발전했습니다. 파동의 전파에는 매질이 필요하며, 진공에서 빛의 전파를 위한 매질은 빛 에테르라고도 불리는 에테르입니다. 동시에 전자기학은 맥스웰(Maxwell), 헤르츠(Hertz) 등의 노력을 통해 전자기 현상에 대한 성숙한 동역학 이론인 전기역학(electrodynamics)이 형성되었으며, 빛이 공간 내에서 전자기파라는 것이 이론적으로나 실제적으로 입증되었습니다. 특정 주파수 범위, 따라서 빛의 파동 이론과 전자기 이론을 통합합니다. 에테르는 광파의 전달자일 뿐만 아니라 전자기장의 전달자이기도 합니다. 19세기 말까지 사람들은 에테르를 찾으려고 노력했지만 실험에서는 에테르를 발견하지 못했습니다. 반대로 마이컬슨-몰리 실험에서는 에테르가 존재할 수 없다는 사실이 밝혀졌습니다. 전자기학의 발전은 처음에는 뉴턴역학의 틀에 통합되었으나, 움직이는 물체의 전자기적 과정을 설명할 때 뉴턴역학이 따르는 상대성 이론과 일치하지 않는다는 사실이 밝혀졌다. 맥스웰의 이론에 따르면 진공에서 전자기파의 속도, 즉 빛의 속도는 일정하지만 뉴턴 역학의 속도 추가 원리에 따르면 다양한 관성계에서 빛의 속도는 다릅니다. 예를 들어, 두 대의 자동차가 한 대는 다가오고 다른 한 대는 멀어지고 있습니다. 당신은 당신 앞에 있는 자동차의 불빛이 당신에게 다가오는 것을 보고, 당신 뒤에 있는 자동차의 불빛이 멀어지는 것을 봅니다. 갈릴레오의 이론에 따르면, 당신을 향해 운전하는 자동차는 C(진공에서의 빛의 속도 3.0x10^8m/s)보다 빠른 속도, 즉 앞차의 빛의 속도 = 빛의 속도 + 자동차의 속도, 떠나는 자동차의 빛의 속도는 C보다 작습니다. 즉, 뒤에 있는 자동차의 빛의 속도 = 빛의 속도 - 자동차의 속도입니다. 그러나 이론에 따르면 두 종류의 빛의 속도는 동일합니다. 왜냐하면 맥스웰의 이론에서는 자동차의 속도가 빛의 전파에 영향을 미치지 않기 때문입니다. 빛의 세기는 C와 같습니다. 속도에 관한 맥스웰과 갈릴레오의 진술은 분명히 서로 모순되었습니다. 이 불일치를 어떻게 해결합니까? 아인슈타인은 물리학의 새로운 건물을 건설할 사람인 것처럼 보였습니다. 아인슈타인은 맥스웰의 전자기 이론, 특히 헤르츠(Hertz)와 로렌츠(Lorentz)가 개발하고 정교화한 전기역학을 주의 깊게 연구했습니다. 아인슈타인은 전자기 이론이 완전히 옳다고 굳게 믿었지만, 그를 불안하게 만든 한 가지 문제가 있었는데, 그것은 절대 기준계 에테르의 존재였습니다. 그는 많은 작품을 읽었고 에테르의 존재를 증명하려는 모든 시도가 실패했다는 것을 발견했습니다. 연구 후에 아인슈타인은 에테르가 절대 기준 시스템과 많은 전자기장의 역할을 하는 것 외에는 로렌츠의 이론에서 실질적인 의미가 없다는 것을 발견했습니다. 그래서 그는 생각했습니다. 에테르 절대 기준 시스템이 필요한가? 전자기장에는 부하가 있어야 합니까? 이때 그는 에테르의 존재 필요성을 의심하기 시작했습니다. 아인슈타인은 철학적 작품을 읽고 철학에서 이념적 자양분을 흡수하는 것을 좋아했습니다. 그는 세계의 통일성과 논리의 일관성을 믿었습니다. 상대성 원리는 역학에서 널리 입증되었지만 전기 역학에서는 확립될 수 없습니다. 아인슈타인은 두 물리학 이론 체계 사이의 논리적 불일치에 대해 의문을 제기했습니다. 그는 상대성 원리가 보편적으로 참이어야 한다고 믿었기 때문에 전자기 이론은 각 관성계에 대해 동일한 형태를 가져야 하지만 여기서 빛의 속도 문제가 발생합니다. 빛의 속도가 일정한 양인지 가변적인 양인지는 상대성 원리가 보편적으로 유효한지 여부를 묻는 주요 질문이 되었습니다. 당시 물리학자들은 일반적으로 에테르를 믿었습니다. 즉, 절대 참조 시스템의 존재를 믿었습니다. 이는 뉴턴의 절대 공간 개념에 영향을 받았습니다. 19세기 말, 마하는 아인슈타인에게 깊은 인상을 남긴 저서 『역학의 발전』에서 뉴턴의 시간과 공간에 대한 절대관을 비판했다. 1905년 5월의 어느 날, 아인슈타인은 친구 베소와 함께 10년 동안 탐구해 온 이 문제에 대해 논의했습니다. 베소는 마하즘에 기초한 자신의 견해를 자세히 설명했고, 두 사람은 오랫동안 이에 대해 논의했습니다. 갑자기 아인슈타인은 집에 돌아와서 계속해서 생각한 끝에 마침내 문제를 깨달았습니다. 다음날 그는 다시 베소의 집에 찾아와 이렇게 말했습니다. “고마워요. 문제가 해결됐어요. 아인슈타인은 한 가지를 분명히 생각한 것으로 나타났습니다. 시간에 대한 절대적인 정의는 없으며 시간과 빛 신호의 속도 사이에는 뗄 수 없는 연관성이 있다는 것입니다. 그는 자물쇠의 열쇠를 찾았고, 5주간의 노력 끝에 아인슈타인은 인간에 대한 특수 상대성 이론을 제시했습니다. 1905년 6월 30일, 독일의 "Annals of Physics"는 아인슈타인의 논문 "On the Electrodynamics of Moving Bodies"를 채택하여 같은 해 9월에 해당 저널에 게재했습니다. 이 논문은 특수상대성이론에 관한 첫 번째 논문으로, 특수상대성이론의 기본 사상과 기본 내용을 담고 있다. 특수 상대성 이론은 상대성 이론과 빛의 속도 일정이라는 두 가지 원리를 기반으로 합니다. 아인슈타인이 문제를 해결한 출발점은 상대성 원리에 대한 확고한 믿음이었습니다. 갈릴레오는 상대성이론의 원리를 최초로 밝힌 사람이지만, 시간과 공간에 대해서는 명확한 정의를 내리지 못했다. 뉴턴도 기계계를 확립할 때 상대성 이론을 이야기했지만, 절대 공간, 절대 시간, 절대 운동을 정의하기도 했습니다. 아인슈타인은 상대성 원리를 크게 발전시켰습니다. 그의 견해로는 절대적으로 정적인 공간은 없으며, 모든 시간과 공간은 움직이는 물체와 관련되어 있습니다. 모든 기준계와 좌표계에는 이 기준계와 좌표계에 속하는 공간과 시간만 존재합니다. 모든 관성계에 있어서 이 기준계의 공간과 시간으로 표현되는 물리법칙은 모두 같은 형태이다. 이것이 상대성 원리, 엄밀히 말하면 좁은 의미의 상대성 원리이다.

이 글에서 아인슈타인은 빛의 속도 일정이 기본 원리라는 근거에 대해 많이 논의하지 않았습니다. 그는 빛의 속도 일정은 전자기 이론의 요구 사항과 상대성 원리에 기초한 대담한 가정이라고 제안했습니다. . 이 글은 아인슈타인이 에테르와 전기역학의 문제에 대해 다년간 고민한 결과이다. 그는 동시성의 상대성을 돌파구로 삼아 새로운 시간과 공간 이론을 정립했다. 움직이는 물체의 전기 역학 이론을 완전한 형태로 제시했으며 에테르는 더 이상 필요하지 않으며 에테르 드리프트는 존재하지 않습니다. 동시성의 상대성은 무엇인가? 서로 다른 장소에서 두 가지 사건이 동시에 일어났다는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 일반적으로 우리는 신호를 통해 확인합니다. 서로 다른 장소에서 일어나는 사건의 동시성을 알기 위해서는 신호 전송 속도를 알아야 하는데, 이 속도를 어떻게 측정할 수 있을까요? 두 장소 사이의 공간적 거리와 신호 전송에 필요한 시간을 측정해야 하는데, 문제는 각 장소에 조정된 시계가 있다고 가정해야 합니다. 두 클럭 중 신호 전파 시간을 알 수 있습니다. 하지만 다른 장소의 시계가 정확한지 어떻게 알 수 있나요? 대답은 신호도 필요하다는 것입니다. 이 신호가 시계를 올바르게 설정할 수 있습니까? 이전의 사고 방식을 따르면 새로운 신호가 필요하며 이는 무한 후퇴로 이어질 것이며 서로 다른 장소의 동시성은 실제로 확인할 수 없습니다. 그러나 한 가지 분명한 것은 동시성은 신호와 관련이 있어야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 이 두 가지가 동시에 발생한다고 말하는 것은 의미가 없습니다. 빛 신호는 시계에 가장 적합한 신호일 수 있지만 빛의 속도는 무한하지 않기 때문에 정지해 있는 관찰자에게는 동시적인 두 가지가 움직이는 관찰자에게는 동시적이지 않다는 새로운 결론이 나옵니다. 우리는 고속으로 달리는 기차를 상상합니다. 그 속도는 빛의 속도에 가깝습니다. 열차가 승강장을 통과하자 A는 승강장 위에 서 있었다. A의 눈앞에는 열차 앞쪽과 뒤쪽에 각각 2개의 번개가 번쩍이고 열차 양쪽 끝과 해당 부위에 흔적이 남았다. 측정 결과, A와 기차 양 끝 사이의 거리가 동일하고, A가 동시에 두 개의 번개를 보았다는 결론이 나왔습니다. 따라서 A의 경우 수신된 두 개의 광 신호가 동일한 시간 간격 내에 동일한 거리를 이동하여 동시에 자신의 위치에 도착한다면 두 이벤트는 동시에 발생해야 합니다. 하지만 기차 중앙에 있는 B의 경우 상황이 다릅니다. B는 고속열차를 타고 이동하기 때문에 자신을 향해 전파되는 프런트 엔드 신호를 먼저 차단한 다음 뒤에서 광신호를 수신합니다. -끝. B의 경우 두 사건이 동시에 발생하지 않습니다. 즉, 동시성은 절대적인 것이 아니라 관찰자의 운동 상태에 따라 달라진다. 이 결론은 뉴턴 역학의 기초가 되는 절대 시간과 절대 공간 체계를 부정합니다. 상대성 이론은 빛의 속도가 모든 관성 기준 시스템에서 일정하며 물체가 움직이는 최대 속도라고 주장합니다. 상대론적 효과로 인해 움직이는 물체의 길이는 짧아지고 움직이는 물체의 시간은 늘어납니다. 그러나 일상생활에서 겪는 문제로 인해 이동속도가 매우 느리고(빛의 속도에 비해) 상대론적인 효과를 볼 수 없다. 아인슈타인은 공간과 시간에 대한 관점의 급격한 변화를 바탕으로 상대론적 역학을 창시했는데, 질량은 속도에 따라 증가하고 속도가 빛의 속도에 가까워지면 질량은 무한대에 가까워진다고 말했습니다. 그는 또한 유명한 질량-에너지 관계인 E=mc^2를 제시했습니다. 질량-에너지 관계는 이후의 원자력 발전에 지침 역할을 했습니다. 일반 상대성 이론의 확립: 1905년 아인슈타인이 특수 상대성 이론에 관한 첫 번째 논문을 발표한 후, 이는 즉각적으로 큰 반응을 불러일으키지는 못했습니다. 그러나 독일 물리학의 권위자인 플랑크는 그의 논문을 보고 아인슈타인의 연구가 코페르니쿠스의 그것과 비슷하다고 믿었습니다. 상대성 이론이 빠르게 학계의 관심을 끌게 된 것은 바로 플랑크의 선전 때문이었습니다. 주목. 1907년, 아인슈타인은 친구들의 조언에 따라 그의 유명한 논문을 제출하여 연방공과대학의 비교직원 강사직에 지원했지만, 그가 받은 대답은 그 논문이 이해할 수 없다는 것이었다. 아인슈타인은 이미 독일 물리학계에서 매우 유명했지만 스위스에서는 대학 교수직을 얻지 못했고 많은 유명인사들이 그에 대해 불평하기 시작했습니다. 1908년에 아인슈타인은 마침내 비직원 강사직을 얻어 부교수가 되었습니다. 두 번째 해에. 1912년에 아인슈타인은 교수가 되었고, 1913년에는 플랑크의 초청으로 새로 설립된 카이저 빌헬름 물리학 연구소의 소장과 베를린 대학교의 교수를 역임했습니다. 이 기간 동안 아인슈타인은 기존의 상대성 이론을 확장하는 것을 고려하고 있었습니다. 그를 불안하게 만든 두 가지 문제가 있었습니다. 첫 번째는 중력의 문제입니다. 특수상대성이론은 역학, 열역학, 전기역학의 물리법칙에 적합하지만 중력의 문제를 설명할 수는 없습니다. 뉴턴의 중력 이론은 두 물체 사이의 중력 효과가 순간적으로, 즉 무한한 속도로 전달된다는 점에서 상대성이론과 빛의 속도 한계에 기초한 현장론과 충돌한다. 두 번째는 비관성계의 문제이다. 특수상대성이론은 이전 물리법칙과 마찬가지로 관성계에만 적용된다. 그러나 실제로 실제 관성계를 찾는 것은 어렵다. 논리적으로 말하면, 모든 자연법칙은 관성계에 국한되어서는 안 되며 비관성계도 고려해야 합니다. 소위 쌍둥이 역설을 특수상대론으로 설명하기는 어려운데, 그 역설은 쌍둥이 형제가 빛의 속도에 가까운 속도로 우주선을 타고 항해하고 있다는 것이다. 고속시계는 속도를 늦추고 동생을 기다립니다. 지구가 수십 년을 경험했기 때문에 동생은 아주 늙었습니다.

상대성 원리에 따르면 우주선은 지구를 기준으로 빠른 속도로 움직이고, 지구도 우주선을 기준으로 빠른 속도로 움직이는 것을 동생은 형이 젊어지는 것을 보고 형은 본다. 남동생도 젊어야 한다는 것. 이 질문에 대한 답은 없습니다. 사실 특수상대성이론에서는 등속선운동만 다루고 있는데 형이 돌아오려면 상대성이론이 감당할 수 없는 변속운동의 과정을 거쳐야 한다. 사람들이 특수 상대성 이론을 이해하느라 바쁜 동안, 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 완성하고 있었습니다. 1907년에 아인슈타인은 특수상대성이론에 관한 장문의 글 "상대성이론과 그것으로부터 도출된 결론"에서 이 글에서 아인슈타인은 처음으로 등가원리를 언급했다. ​​​등가 원칙은 계속해서 발전하고 있습니다. 그는 관성질량과 중력질량은 비례한다는 자연법칙을 등가원리의 기초로 활용하여, 무한히 작은 부피의 균일한 중력장이 가속운동의 기준계를 완전히 대체할 수 있음을 제안했습니다. 아인슈타인은 또한 닫힌 상자의 개념을 제안했습니다. 어떤 방법을 사용하더라도 닫힌 상자에 있는 관찰자는 자신이 중력장에 정지해 있는지 아니면 중력장이 없지만 가속하고 있는 공간에 있는지 확인할 수 없습니다. 등가 원리를 설명하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 진술과 관성 질량과 중력 질량의 동일성은 등가 원리의 자연스러운 결과입니다. 1915년 11월, 아인슈타인은 프로이센 과학 아카데미에 네 편의 논문을 제출했습니다. 이 네 편의 논문에서 그는 새로운 아이디어를 제안하고 수성의 근일점 세차 운동을 증명했으며 올바른 중력장 방정식을 제시했습니다. 이 시점에서 일반상대성이론의 기본적인 문제가 해결되었고, 일반상대성이론이 탄생하게 되었다. 1916년에 아인슈타인은 장문의 논문 "일반 상대성 이론의 기초"를 완성했습니다. 이 글에서 아인슈타인은 처음으로 관성계에 적용되던 상대성 이론을 특수 상대성 이론이라고 부르고, 관성계에만 적용되는 물리 법칙을 분류했습니다. 이 원리는 특수 상대성 이론이라고 불리며 일반 상대성 원리를 더 자세히 설명합니다. 즉, 물리학 법칙은 어떤 방식으로든 움직이는 모든 기준 틀에 대해 적용되어야 합니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 물질의 존재로 인해 공간과 시간이 휘어질 것이라고 믿으며, 중력장은 실제로 휘어진 시공간이다. 태양의 중력을 이용해 공간을 휘게 한다는 아인슈타인의 이론은 설명할 수 없는 수성의 근일점 세차 운동인 43초를 잘 설명합니다. 일반 상대성 이론의 두 번째 주요 예측은 중력 적색편이입니다. 즉, 강한 중력장에서 스펙트럼이 적색 끝 쪽으로 이동한다는 것입니다. 1920년대에 천문학자들은 천문 관측을 통해 이를 확인했습니다. 일반 상대성 이론의 세 번째 주요 예측은 중력장이 빛을 편향시킨다는 것입니다. 지구에 가장 가까운 중력장은 태양의 중력장으로, 아인슈타인은 먼 별의 빛이 태양 표면을 통과하면 1.7초 동안 편향될 것이라고 예측했습니다. 1919년 영국 천문학자 에딩턴의 지시에 따라 영국은 개기 일식을 관찰하기 위해 두 곳의 탐사대를 보냈습니다. 주의 깊은 연구 끝에 별빛은 실제로 태양 근처에서 1.7초 동안 휘어졌다는 결론이 나왔습니다. 왕립학회와 왕립천문학회는 관측 보고서를 공식적으로 낭독하여 일반 상대성 이론의 결론이 정확함을 확인했습니다. 이 회의에서 유명한 물리학자이자 왕립학회 회장인 톰슨은 "이것은 뉴턴 시대 이후 만유인력 이론에서 가장 중요한 성취이다"라고 말했다. ". 아인슈타인은 1916년에 "특수 및 일반 상대성 이론에 대한 간략한 소개"라는 인기 있는 서문을 썼으며 1922년까지 40번 재인쇄되었으며 12권 이상 번역되었습니다. 언어로 널리 읽혔습니다. 상대성이론의 의의: 특수상대성이론과 일반상대성이론이 확립된 지 오랜 시간이 흘렀다. 그것은 실천과 역사의 시험을 견디어 냈으며 사람들이 일반적으로 인정하는 진리이다. 상대성 이론은 현대 물리학의 발전과 현대 인류 사고의 발전에 큰 영향을 미쳤습니다. 상대성 이론은 『아인슈타인과 에딩턴』(사진 12장)에 나오는 아인슈타인의 성격에 대한 논리적 사고와 고전물리학을 통합하여 고전물리학을 완벽한 과학체계로 만든다. 특수상대성이론은 특수상대성이론을 바탕으로 뉴턴역학과 맥스웰의 전기역학의 두 가지 체계를 통합한 것으로, 둘 다 특수상대성이론을 따르며 로렌츠변환에 공변적이라는 점을 지적한 것에 불과하다. 낮은 속도에서의 물체의 움직임. 움직임에 대한 좋은 근사치입니다. 일반상대성이론은 일반공분산을 바탕으로 등가원리를 통해 국소관성길이와 보편적 기준계수의 관계를 확립하고, 모든 물리법칙의 일반공분산 형태를 얻어 일반공분중력이론을 확립하였으며, 뉴턴의 중력 이론은 단지 첫 번째 근사치일 뿐이다. 이는 이전의 물리학이 관성계수로 제한되었던 문제를 근본적으로 해결하고, 논리적으로 합리적인 배치를 제공합니다. 상대성 이론은 시간, 공간, 물질, 운동 등 물리학의 기본 개념을 엄밀하게 고찰하고, 시간, 공간, 물질에 대한 과학적이고 체계적인 관점을 제공함으로써 물리학을 논리적으로 완벽한 과학 체계로 만들어줍니다. 특수 상대성 이론은 고속으로 움직이는 물체의 운동 법칙을 제시하고, 질량과 에너지가 동일하다는 것을 제시하고, 질량-에너지 관계를 제시합니다. 이 두 가지 결과는 저속으로 움직이는 거시적 물체에 대해서는 명확하지 않지만 미세한 입자를 연구할 때는 매우 중요합니다. 미세한 입자는 일반적으로 매우 빠르게 움직이며 일부는 빛의 속도에 접근하거나 빛의 속도에 도달하기 때문에 입자 물리학은 상대성 이론과 분리될 수 없습니다. 질량-에너지 관계는 양자 이론의 확립과 발전에 필요한 조건을 창출할 뿐만 아니라 핵물리학의 발전과 응용을 위한 기초를 제공합니다.

상대성 이론의 변형 관계의 창시자인 로렌츠를 포함하여 그 당시 지구상의 대부분의 물리학자들은 아인슈타인이 도입한 이러한 새로운 개념을 받아들이는 데 어려움을 겪었습니다. 심지어 어떤 사람은 “당시 상대성 이론을 이해한 사람은 전 세계에서 단 두 명 반뿐이었다”고 말하기도 했습니다. 낡은 사고방식의 장애물은 이 새로운 물리 이론이 한 세대가 지나서야 대다수의 물리학자들에게 친숙하다는 것을 의미했습니다. 1922년 스웨덴 왕립과학원이 아인슈타인에게 노벨 물리학상을 수여했을 때에도 " 이론 물리학에 대한 그의 공헌 때문이고, 광전 효과의 법칙을 발견했기 때문에 더욱 그렇습니다." 아인슈타인에게 보낸 노벨 물리학상 연설에서는 아인슈타인의 상대성 이론에 대해서는 언급조차 하지 않았습니다. (참고: 상대성 이론이 노벨상을 수상하지 못한 중요한 이유는 사실 검증이 많이 부족하기 때문입니다.)

E=mc^2

법칙 물질 불멸의 법칙은 물질의 질을 의미합니다. 에너지 보존 법칙은 물질의 에너지 보존을 의미합니다. (정보 보존의 법칙) 이 두 가지 위대한 법칙이 차례로 발견되었지만 사람들은 이 두 법칙이 서로 다른 자연 법칙을 설명하는 서로 관련 없는 법칙이라고 생각했습니다. 어떤 사람들은 물질 불멸의 법칙이 화학 법칙이고 에너지 보존 법칙이 물리 법칙이라고 생각하는데, 그것들은 서로 다른 과학적 범주에 속합니다. 아인슈타인은 물질의 질량이 관성의 척도이고 에너지는 운동의 척도라고 믿었습니다. 에너지와 질량은 서로 분리되어 있지 않고 서로 연결되어 있으며 분리될 수 없습니다. 물체의 질량 변화는 그에 상응하는 에너지 변화를 야기하며, 물체의 에너지 변화는 또한 상응하는 질량 변화를 야기합니다. 특수 상대성 이론에서 아인슈타인은 유명한 질량-에너지 공식인 E=mc^2를 제안했습니다. 여기서 E는 에너지, m은 감소된 질량, c는 빛의 속도를 나타내며 대략적인 값은 3×10^8m/입니다. s, 질량을 줄임으로써 에너지가 생성될 수 있음을 설명합니다!). 아인슈타인의 이론은 처음에는 많은 사람들에 의해 반대되었습니다. 당시 일부 유명한 물리학자들도 이 청년의 논문에 대해 의구심을 표명했습니다. 그러나 과학이 발달하면서 수많은 과학 실험을 통해 아인슈타인의 이론이 옳았다는 것이 입증되었고, 아인슈타인은 20세기에 세계적으로 유명한 과학자이자 가장 위대한 과학자가 되었습니다. 아인슈타인의 질량-에너지 관계식은 다양한 핵 반응을 정확하게 설명합니다. 예를 들어 헬륨 4의 핵은 양성자 2개와 중성자 2개로 구성됩니다. 헬륨 4 핵의 질량은 양성자 2개와 중성자 2개의 질량의 합과 같다는 것이 합리적입니다. 사실, 그러한 산술은 사실이 아닙니다. 헬륨 핵의 질량은 양성자 2개와 중성자 2개의 질량을 합한 것보다 0.0302 원자 질량 단위 더 작습니다[57]. 왜 이런거야? 두 개의 중수소 핵(각 중수소에는 양성자 1개와 중성자 1개가 포함되어 있음)이 헬륨 4 핵으로 합쳐질 때 많은 양의 원자 에너지가 방출되기 때문입니다. 헬륨 4 원자 1g이 생성되면 약 2.7×10^12줄의 원자 에너지가 방출됩니다. 이로 인해 헬륨 4 핵의 질량이 감소합니다. 이 예는 두 개의 중수소 핵이 하나의 헬륨-4 핵으로 합쳐질 때 질량이 보존되지 않는 것처럼 보입니다. 즉, 헬륨-4 핵의 질량은 두 중수소의 질량의 합과 같지 않음을 생생하게 보여줍니다. 핵. 그러나 질량-에너지 관계 공식을 사용하여 계산하면 헬륨 4 핵에 의해 손실된 질량은 반응 중 원자 에너지 방출로 인해 손실된 질량과 동일합니다! 이로써 아인슈타인은 물질불멸의 법칙과 에너지 보존의 법칙의 본질을 새로운 차원에서 밝히고, 두 법칙의 긴밀한 관계를 지적하여 자연에 대한 인류의 이해를 더욱 깊게 했습니다.

광전 효과

빛은 금속에 조사되어 물질의 전기적 특성을 변화시킵니다. 이러한 광전변화 현상을 총칭하여 광전효과라 한다. 광전 효과는 광전자 방출, 광전도 효과, 광기전 효과로 구분됩니다. 전자의 현상은 물체의 표면에서 발생하며 외부광전효과라고도 한다. 후자의 두 가지 현상은 물체 내부에서 발생하며 내부 광전 효과라고 합니다. 헤르츠는 1887년에 광전 효과를 발견했고, 아인슈타인은 최초로 광전 효과를 성공적으로 설명했습니다. () 빛 조사의 작용으로 금속 표면이 전자를 방출하는 효과 방출된 전자를 광전자라고 합니다. 빛의 파장이 특정 임계값보다 작은 경우에만 전자가 방출될 수 있는데, 즉 한계 파장이며, 이에 해당하는 빛의 주파수를 한계 주파수라고 합니다. 임계값은 금속 물질에 따라 달라지며, 방출되는 전자의 에너지는 빛의 파장에 따라 달라지며 빛의 파동성으로는 설명할 수 없는 빛의 강도와는 아무런 관련이 없습니다. 빛의 파동성, 즉 광전효과의 순간성과 모순되는 또 다른 점이 있는데, 파동이론에 따르면 입사되는 빛이 약하고 노출 시간이 길면 금속 속의 전자가 충분한 에너지를 축적하고 금속 표면 밖으로 날아갑니다. 그러나 사실은 빛의 밝기에 관계없이 빛의 주파수가 금속의 한계 주파수보다 높은 한 광자의 생성은 거의 즉각적이며 10의 음의 9제곱초를 넘지 않습니다. 올바른 설명은 빛이 파장과 관련하여 엄격하게 지정된 에너지 단위(예: 광자 또는 광양자)로 구성되어야 한다는 것입니다. 광전 효과에서는 전자의 방출 방향이 완전히 방향성이 있는 것은 아니며, 빛의 방향과 상관없이 대부분이 금속 표면에 수직으로 방출됩니다. 고주파수는 매우 작으며 전자기장에 영향을 미치지 않습니다. 1905년에 아인슈타인은 광자 가설을 제안하고 광전 효과를 성공적으로 설명하여 1921년 노벨 물리학상을 받았습니다.

'신은 주사위 놀이를 하지 않는다'

아인슈타인은 한때 양자역학의 창시자 중 한 명이었지만 이후의 양자역학의 발전에 만족하지 못했다는 사실을 늘 믿었다. 양자역학 역학(Born이 이끄는 코펜하겐 해석: "기본적으로 양자 시스템에 대한 설명은 확률론적입니다. 사건의 확률은 파동 함수의 절대값의 제곱입니다.")은 불완전하지만" 부족함을 안고 있습니다. 좋은 설명의 예로는 “신은 주사위 놀이를 하지 않는다!”라는 유명한 부정적인 외침이 있습니다. 아인슈타인은 죽을 때까지 양자역학을 완전한 이론으로 받아들이지 않았습니다. 아인슈타인은 또 다른 유명한 인용문을 가지고 있습니다: "달은 당신이 볼 때만 존재하는가?" 우리는 그것을 볼 수 없습니다!" - 스티븐 윌리엄 호킹)

우주상수

아인슈타인이 상대성 이론을 제안했을 때 그는 상수(정적의 존재를 설명하기 위해)를 사용했습니다. 물질 밀도가 0이 아닌 우주에서 그는 기호 ∧로 표시되는 미터법 텐서에 비례하는 항을 중력장 방정식에 도입했습니다. 이 비례 상수는 매우 작으며 은하계 규모 범위에서만 무시할 수 있습니다. 우주의 규모 ∧는 의미가 있을 수 있으므로 우주상수(소위 반중력의 고정값)라고 불리며 그의 방정식에 대입됩니다. 그는 중력의 균형을 맞추고 우주를 유한하고 정적으로 만드는 반중력이 있다고 믿습니다. 허블이 천체망원경으로 이를 아인슈타인에게 보여주었을 때 아인슈타인은 “이것은 내 인생에서 저지른 가장 큰 실수다”라고 말했다. 허블 등은 반중력이 존재하지 않으며, 은하 사이의 중력으로 인해 팽창 속도가 점점 느려지고 있다고 믿고 있습니다. 그렇다면 아인슈타인은 완전히 틀렸는가? 아니요. 은하 사이에는 우주의 지속적인 팽창을 촉진하는 비틀림 힘, 즉 암흑에너지가 있다. 70억년 전, 그들은 암흑물질을 물리치고 우주의 주인이 됐다. 최근 연구에 따르면 암흑물질과 암흑에너지는 질량 함량(가상물질이 아닌 실제 질량만)으로 우주의 약 96%를 차지하는 것으로 나타났다. 우주의 팽창은 우주가 붕괴되어 죽을 때까지 계속 가속화될 것 같습니다. (현재 논란의 여지가 있는 다른 의견도 있습니다.) 우주상수는 존재하지만 반중력의 가치는 중력을 훨씬 능가한다.

이 완고한 물리학자가 양자역학에서 보어와 논쟁을 벌인 것은 당연합니다. "신은 주사위 놀이를 하지 않습니다!"(신이 우주의 운명을 어떻게 결정하는지 지시하지 마십시오)