چگونه آلبرت انیشتین برای صلح اروپا و فیزیک نظری مبارزه کرد

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

در مورد اینکه چگونه علم با سیاست در هم تنیده شد.

در همان آغاز قرن بیستم، اکتشافات عظیمی در فیزیک انجام شد که تعدادی از آنها متعلق به آلبرت اینشتین، خالق نظریه نسبیت عام بود.

دانشمندان در آستانه یک دیدگاه کاملاً جدید از جهان بودند که برای آنها شجاعت فکری، تمایل به غوطه ور شدن در تئوری و مهارت در برخورد با یک دستگاه پیچیده ریاضی لازم داشت. این چالش مورد قبول همه قرار نگرفت و، همانطور که گاهی اوقات اتفاق می افتد، اختلافات علمی بر اختلافات سیاسی که ابتدا به دلیل جنگ جهانی اول و سپس به قدرت رسیدن هیتلر در آلمان ایجاد شد، قرار گرفت. انیشتین همچنین یک شخصیت کلیدی بود که نیزه ها در اطراف آن می شکستند.

انیشتین علیه همه

وقوع جنگ جهانی اول با خیزش میهن پرستانه در میان جمعیت کشورهای شرکت کننده از جمله دانشمندان همراه بود.

در آلمان در سال 1914، 93 دانشمند و شخصیت فرهنگی، از جمله ماکس پلانک، فریتز هابر و ویلهلم رونتگن، مانیفستی را منتشر کردند که در آن حمایت کامل خود را از دولت و جنگی که به راه انداخته بود، اعلام کردند: «ما، نمایندگان علم و هنر آلمان، قبل از آن اعتراض می کنیم. کل جهان فرهنگی در برابر دروغ و تهمت هایی که دشمنان ما در تلاش برای آلوده کردن آرمان عادلانه آلمان در مبارزه سخت برای هستی بر او هستند. بدون میلیتاریسم آلمانی، فرهنگ آلمان مدت‌ها پیش در همان ابتدا نابود می‌شد. نظامی گری آلمان محصول فرهنگ آلمان است و در کشوری متولد شد که مانند هیچ کشور دیگری در جهان قرن ها مورد حملات غارتگرانه قرار گرفته است.

با این وجود، یک دانشمند آلمانی بود که به شدت علیه چنین ایده هایی صحبت کرد. آلبرت انیشتین در سال 1915 مانیفست پاسخی به نام "به اروپایی ها" منتشر کرد: "پیش از این هرگز جنگ به این اندازه تعامل فرهنگ ها را مختل نکرده بود. این وظیفه اروپایی ها، تحصیل کرده و با اراده است که نگذارند اروپا تسلیم شود.» با این حال، این درخواست، علاوه بر خود اینشتین، تنها توسط سه نفر امضا شد.

اینشتین اخیراً دانشمند آلمانی شد، اگرچه در آلمان به دنیا آمد. او از مدرسه و دانشگاه در سوئیس فارغ التحصیل شد و پس از آن تقریباً ده سال دانشگاه های مختلف در اروپا از استخدام او خودداری کردند. این تا حدودی به دلیل رویکرد اینشتین به درخواست برای بررسی نامزدی خود بود.

بنابراین، در نامه ای به پل درود، خالق نظریه الکترونیکی فلزات، ابتدا به دو خطای موجود در نظریه خود اشاره کرد و تنها پس از آن درخواست استخدام کرد.

در نتیجه، انیشتین مجبور شد در دفتر ثبت اختراع سوئیس در برن شغلی پیدا کند و تنها در اواخر سال 1909 توانست در دانشگاه زوریخ موقعیتی به دست آورد. و قبلاً در سال 1913، خود ماکس پلانک، همراه با برنده جایزه نوبل شیمی آینده، والتر نرنست، شخصاً به زوریخ آمدند تا انیشتین را متقاعد کند که تابعیت آلمان را بپذیرد، به برلین نقل مکان کند و عضو آکادمی علوم پروس و مدیر مؤسسه شود. رشته فیزیک

انیشتین کار خود را در اداره ثبت اختراعات از نقطه نظر علمی به طرز شگفت انگیزی سازنده یافت. او به یاد می آورد: «وقتی کسی از آنجا رد می شد، یادداشت هایم را در کشو می گذاشتم و وانمود می کردم که دارم کار ثبت اختراع انجام می دهم. سال 1905 به نام annus mirabilis، "سال معجزات" در تاریخ علم ثبت شد.

در این سال، مجله Annalen der Physik چهار مقاله از انیشتین منتشر کرد که در آن‌ها او قادر بود حرکت براونی را به صورت تئوری توصیف کند، با استفاده از ایده پلانکی کوانتوم‌های نور، اثر نوری، یا اثر الکترون‌هایی که از فلز می‌گریزند. با نور تابش می شود (در چنین آزمایشی بود که جی جی تامسون الکترون را کشف کرد) و سهم تعیین کننده ای در ایجاد نظریه نسبیت خاص دارد.

یک تصادف شگفت انگیز: نظریه نسبیت تقریباً همزمان با نظریه کوانتوم ظاهر شد و به همان اندازه غیرمنتظره و غیرقابل برگشت پایه های فیزیک را تغییر داد.

در قرن نوزدهم، ماهیت موجی نور کاملاً ثابت شد و دانشمندان علاقه مند بودند که چگونه ماده ای که این امواج در آن منتشر می شوند، چیده شده است.

علیرغم این واقعیت که هیچ کس هنوز اتر (این نام این ماده است) را مستقیماً مشاهده نکرده است، تردیدی در وجود آن و نفوذ آن در کل جهان ایجاد نشد: واضح بود که موج باید در نوعی محیط الاستیک منتشر شود. با تشبیه دایره هایی از سنگی که روی آب پرتاب می شود: سطح آب در نقطه سقوط سنگ شروع به نوسان می کند و از آنجایی که خاصیت ارتجاعی دارد، نوسانات به نقاط همسایه و از آنها به نقاط همسایه منتقل می شود و به همین ترتیب. بر. پس از کشف اتم‌ها و الکترون‌ها، وجود اجسام فیزیکی که با ابزار موجود قابل مشاهده نیستند، کسی را شگفت‌زده نکرد.

یکی از سؤالات ساده ای که فیزیک کلاسیک نتوانست پاسخی برای آن بیابد این بود: آیا اتر توسط اجسامی که در آن حرکت می کنند از بین می رود؟ در پایان قرن نوزدهم، برخی از آزمایش‌ها به طور قانع‌کننده‌ای نشان دادند که اتر به طور کامل توسط اجسام متحرک از بین می‌رود، در حالی که برخی دیگر، و نه کمتر متقاعدکننده، تنها تا حدی از بین رفته است.

دایره های روی آب نمونه ای از موج در یک محیط الاستیک هستند. اگر جسم متحرک اتر را همراه نداشته باشد، سرعت نور نسبت به جسم حاصل جمع سرعت نور نسبت به اتر و سرعت خود جسم خواهد بود. اگر به طور کامل اتر را به درون خود ببرد (همانطور که هنگام حرکت در مایع چسبناک اتفاق می افتد)، سرعت نور نسبت به جسم برابر با سرعت نور نسبت به اتر خواهد بود و به هیچ وجه به سرعت نور بستگی ندارد. خود بدن

فیزیکدان فرانسوی لوئیس فیزو در سال 1851 نشان داد که اتر تا حدی توسط جریان متحرک آب منتقل می شود. در یک سری آزمایش از 1880-1887، آلبرت مایکلسون و ادوارد مورلی آمریکایی، از یک سو، نتیجه گیری فیزو را با دقت بالاتری تایید کردند و از سوی دیگر، دریافتند که زمین، که به دور خورشید می چرخد، به طور کامل به درون خود می رود. اتر با آن، یعنی سرعت نور روی زمین، مستقل از نحوه حرکت آن است.

برای تعیین چگونگی حرکت زمین نسبت به اتر، مایکلسون و مورلی یک ابزار ویژه به نام تداخل سنج ساختند (نمودار زیر را ببینید). نور منبع روی صفحه نیمه شفاف می افتد و از آنجا تا حدی در آینه 1 منعکس می شود و تا حدی به آینه 2 می رسد (آینه ها در همان فاصله از صفحه هستند). پرتوهای منعکس شده از آینه ها دوباره روی صفحه نیمه شفاف می افتند و از آن با هم به آشکارساز می رسند، که در آن یک الگوی تداخل ایجاد می شود.

اگر زمین نسبت به اتر، مثلاً در جهت آینه 2 حرکت کند، سرعت نور در جهت افقی و عمودی منطبق نخواهد شد، که باید منجر به تغییر فاز امواج منعکس شده از آینه های مختلف بر روی آینه شود. آشکارساز (به عنوان مثال، همانطور که در نمودار، پایین سمت راست نشان داده شده است). در واقعیت، هیچ جابجایی مشاهده نشد (پایین سمت چپ را ببینید).

انیشتین در برابر نیوتن

لورنتس و هانری پوانکاره ریاضیدان فرانسوی در تلاش برای درک حرکت اتر و انتشار نور در آن باید فرض می کردند که ابعاد اجسام متحرک در مقایسه با ابعاد اجسام ساکن تغییر می کند، و علاوه بر این، زمان برای اجسام متحرک کندتر جریان دارند. تصور کردن آن دشوار است - و لورنتس با این فرضیات بیشتر شبیه یک ترفند ریاضی بود تا یک اثر فیزیکی - اما آنها امکان آشتی مکانیک، نظریه الکترومغناطیسی نور و داده های تجربی را فراهم کردند.

انیشتین در دو مقاله در سال 1905 توانست بر اساس این ملاحظات شهودی نظریه ای منسجم ایجاد کند که در آن همه این تأثیرات شگفت انگیز نتیجه دو فرض است:

• سرعت نور ثابت است و به نحوه حرکت منبع و گیرنده بستگی ندارد (و برابر است با حدود 300000 کیلومتر در ثانیه).
• برای هر سیستم فیزیکی، قوانین فیزیکی بدون توجه به اینکه بدون شتاب (با هر سرعتی) حرکت می کند یا در حالت استراحت است، به همین ترتیب عمل می کنند.

و او معروف ترین فرمول فیزیکی - E = mc را به دست آورد²! علاوه بر این، به دلیل اصل اول، حرکت اتر از ماده خارج شد و اینشتین به سادگی آن را رها کرد - نور می تواند در پوچی منتشر شود.

اثر اتساع زمان، به ویژه، منجر به معروف "پارادوکس دوقلوها" می شود. اگر یکی از دو قلو، ایوان، با یک سفینه فضایی به سمت ستاره ها برود و دومی، پیتر، در انتظار او روی زمین بماند، پس از بازگشت معلوم می شود که ایوان از زمان گذشته کمتر از پیتر پیر شده است. فضاپیمای تندرو او کندتر از روی زمین در جریان بود.

این اثر و همچنین تفاوت‌های دیگر بین نظریه نسبیت و مکانیک معمولی، فقط با سرعت حرکت فوق‌العاده قابل مقایسه با سرعت نور ظاهر می‌شود و بنابراین ما هرگز در زندگی روزمره با آن مواجه نمی‌شویم. برای سرعت‌های معمولی که روی زمین ملاقات می‌کنیم، کسری v/c (یادآوری، c = 300000 کیلومتر در ثانیه) تفاوت بسیار کمی با صفر دارد و ما به دنیای آشنا و دنج مکانیک مدرسه باز می‌گردیم.

با این وجود، اثرات نظریه نسبیت باید در نظر گرفته شود، به عنوان مثال، هنگام همگام سازی ساعت در ماهواره های GPS با ساعت های زمینی برای عملکرد دقیق سیستم موقعیت یابی. علاوه بر این، اثر اتساع زمان در مطالعه ذرات بنیادی آشکار می شود. بسیاری از آنها ناپایدار هستند و در مدت زمان بسیار کوتاهی به دیگران تبدیل می شوند. اما معمولا به سرعت حرکت می کنند و به همین دلیل زمان قبل از تبدیل آنها از دید ناظر طولانی می شود که امکان ثبت و مطالعه آنها را فراهم می کند.

نظریه نسبیت خاص از نیاز به آشتی دادن نظریه الکترومغناطیسی نور با مکانیک اجسام متحرک سریع (و با سرعت ثابت) ناشی شد. انیشتین پس از نقل مکان به آلمان، نظریه نسبیت عام (GTR) خود را تکمیل کرد، جایی که گرانش را به پدیده های الکترومغناطیسی و مکانیکی اضافه کرد. معلوم شد که میدان گرانشی را می‌توان به عنوان تغییر شکل توسط حجم عظیمی از فضا و زمان توصیف کرد.

یکی از پیامدهای نسبیت عام، انحنای مسیر پرتو هنگام عبور نور از نزدیکی یک جرم بزرگ است. اولین تلاش برای تأیید آزمایشی نسبیت عام در تابستان 1914 هنگام مشاهده خورشید گرفتگی در کریمه انجام شد. با این حال، تیمی از ستاره شناسان آلمانی در ارتباط با شروع جنگ بازداشت شدند. این، به یک معنا، شهرت نسبیت عام را نجات داد، زیرا در آن لحظه این نظریه حاوی خطاهایی بود و پیش بینی نادرستی از زاویه انحراف پرتو ارائه می کرد.

در سال 1919، فیزیکدان انگلیسی، آرتور ادینگتون، هنگام مشاهده خورشید گرفتگی در جزیره پرینسیپ در سواحل غربی آفریقا، توانست تأیید کند که نور یک ستاره (به دلیل این واقعیت که خورشید آن را نگرفته قابل مشاهده است) با عبور از خورشید، دقیقاً در همان زاویه معادلات پیش بینی شده انیشتین منحرف می شود.

کشف ادینگتون انیشتین را تبدیل به یک فوق ستاره کرد.

در 7 نوامبر 1919، در بحبوحه کنفرانس صلح پاریس، زمانی که به نظر می رسید تمام توجهات معطوف به چگونگی وجود جهان پس از جنگ جهانی اول بود، روزنامه لندن تایمز سرمقاله ای را منتشر کرد: «انقلابی در علم: نظریه جدید جهان، ایده های نیوتن شکست خورده است.

خبرنگاران همه جا انیشتین را تعقیب می کردند و او را با درخواست هایی برای توضیح مختصر نظریه نسبیت آزار می دادند و سالن هایی که او در آن سخنرانی های عمومی می کرد مملو از جمعیت بود (در عین حال، با قضاوت بر اساس نظرات معاصرانش، انیشتین سخنران چندان خوبی نبود. ؛ حضار اصل سخنرانی را درک نکردند، اما همچنان برای دیدن سلبریتی آمدند).

در سال 1921، اینشتین به همراه بیوشیمی‌دان انگلیسی و رئیس‌جمهور آینده اسرائیل، Chaim Weizmann، برای جمع‌آوری کمک‌های مالی برای حمایت از شهرک‌های یهودی در فلسطین به یک تور سخنرانی در ایالات متحده رفتند. به گفته نیویورک تایمز، "همه صندلی‌های اپرای متروپولیتن، از گودال ارکستر تا آخرین ردیف گالری، صدها نفر در راهروها ایستاده بودند."خبرنگار این روزنامه تاکید کرد: اینشتین آلمانی صحبت می کرد، اما مشتاق دیدن و شنیدن مردی که مفهوم علمی کیهان را با نظریه جدیدی از فضا، زمان و حرکت تکمیل می کرد، تمام صندلی های سالن را اشغال کرد.

علیرغم موفقیت در میان عموم، نظریه نسبیت در جامعه علمی به سختی پذیرفته شد.

از سال 1910 تا 1921، همکاران مترقی اندیش انیشتین را ده بار نامزد جایزه نوبل فیزیک کردند، اما کمیته محافظه کار نوبل هر بار با استناد به این واقعیت که نظریه نسبیت هنوز تأیید تجربی کافی دریافت نکرده بود، امتناع کرد.

پس از سفر ادینگتون، این امر بیش از پیش رسوا شد و در سال 1921، اعضای کمیته هنوز متقاعد نشده بودند، تصمیمی زیبا گرفتند - جایزه ای را به انیشتین اعطا کنند، بدون اشاره به نظریه نسبیت، یعنی: برای خدمات به فیزیک نظری و به ویژه برای کشف قانون اثر فوتوالکتریک.

فیزیک آریایی در مقابل انیشتین

محبوبیت انیشتین در غرب واکنش دردناکی را از سوی همکاران در آلمان برانگیخت که پس از مانیفست ستیزه جویانه 1914 و شکست در جنگ جهانی اول عملاً خود را منزوی دیدند. در سال 1921، انیشتین تنها دانشمند آلمانی بود که دعوت نامه ای برای کنگره جهانی فیزیک Solvay در بروکسل دریافت کرد (اما او به نفع سفر به ایالات متحده به همراه وایزمن آن را نادیده گرفت).

در همان زمان، با وجود اختلافات ایدئولوژیک، انیشتین موفق شد روابط دوستانه خود را با اکثر همکاران میهن پرست خود حفظ کند. اما از جناح راست افراطی دانشجویان و دانشگاهیان، اینشتین به عنوان یک خائن که علم آلمان را به بیراهه می کشد، شهرت پیدا کرده است.

یکی از نمایندگان این جناح فیلیپ لئونارد بود. علیرغم این واقعیت که لنارد در سال 1905 جایزه نوبل فیزیک را برای مطالعه تجربی الکترون های تولید شده توسط اثر فوتوالکتریک دریافت کرد، به دلیل اینکه سهم او در علم به اندازه کافی شناخته نشده بود، همیشه رنج می برد.

ابتدا، در سال 1893 او یک لوله تخلیه را که ساخت خودش بود به رونتگن قرض داد، و در سال 1895 رونتگن متوجه شد که لوله‌های تخلیه پرتوهایی از خود ساطع می‌کنند که هنوز برای علم ناشناخته بود. لنارد معتقد بود که این کشف حداقل باید مشترک تلقی شود، اما تمام شکوه کشف و جایزه نوبل فیزیک در سال 1901 تنها به رونتگن رسید. لنارد خشمگین شد و اعلام کرد که او مادر پرتوها است، در حالی که رونتگن فقط یک ماما بود. در همان زمان، ظاهرا، رونتگن از لوله لنارد در آزمایشات تعیین کننده استفاده نکرد.

لوله تخلیه ای که لنارد با آن الکترون ها را در اثر فوتوالکتریک مطالعه کرد و رونتگن تابش او را کشف کرد.

لوله تخلیه ای که لنارد با آن الکترون ها را در اثر فوتوالکتریک مطالعه کرد و رونتگن تابش او را کشف کرد.

ثانیاً، لنارد عمیقاً از فیزیک بریتانیا آزرده شد. او اولویت کشف الکترون توسط تامسون را به چالش کشید و دانشمند انگلیسی را به اشاره نادرست به کار خود متهم کرد. لنارد مدلی از اتم ایجاد کرد که می‌توان آن را سلف مدل رادرفورد در نظر گرفت، اما این به درستی مورد توجه قرار نگرفت. جای تعجب نیست که لنارد انگلیسی ها را ملتی از بازرگانان مزدور و فریبکار و آلمانی ها را برعکس ملتی قهرمان نامید و پس از شروع جنگ جهانی اول پیشنهاد داد که یک محاصره فکری قاره ای بر بریتانیای کبیر ترتیب دهد..

سوم، انیشتین توانست اثر فوتوالکتریک را به صورت نظری توضیح دهد و لنارد در سال 1913، حتی قبل از اختلافات مربوط به جنگ، حتی او را برای کرسی استادی توصیه کرد. اما جایزه نوبل برای کشف قانون اثر فوتوالکتریک در سال 1921 به تنهایی به اینشتین داده شد.

اوایل دهه 1920 عموماً دوران سختی برای لنارد بود. او با دانشجویان چپ گرای مشتاق درگیر شد و هنگامی که پس از ترور سیاستمدار لیبرال یهودی الاصل و وزیر امور خارجه آلمان، والتر راتناو، از پایین آوردن پرچم بر روی ساختمان مؤسسه خود در هایدلبرگ خودداری کرد، علناً تحقیر شد.

پس‌اندازهای او که در بدهی‌های دولتی سرمایه‌گذاری شده بود، در اثر تورم سوخت و در سال 1922 تنها پسرش در اثر سوء تغذیه در طول جنگ درگذشت. لنارد متمایل شد که فکر کند مشکلات آلمان (از جمله در علم آلمان) نتیجه یک توطئه یهودی است.

یکی از نزدیکان لنارد در این زمان، یوهانس استارک، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1919 بود، او نیز تمایل داشت که دسیسه های یهودیان را مقصر شکست های خود بداند. پس از جنگ، استارک، در مخالفت با انجمن لیبرال فیزیک، محافظه‌کار «جامعه حرفه‌ای معلمان دانشگاه آلمان» را سازماندهی کرد، که با کمک آن تلاش کرد بودجه تحقیقات و انتصاب‌ها به سمت‌های علمی و آموزشی را کنترل کند، اما موفق نشد.. پس از دفاع ناموفق از یک دانشجوی فارغ التحصیل در سال 1922، استارک اعلام کرد که توسط هواداران انیشتین احاطه شده است و از سمت استادی در دانشگاه استعفا داد.

در سال 1924، شش ماه پس از کودتای آبجو، روزنامه Grossdeutsche Zeitung مقاله‌ای از لنارد و استارک با عنوان «روح و علم هیتلر» منتشر کرد. نویسندگان هیتلر را با غول های علم مانند گالیله، کپلر، نیوتن و فارادی مقایسه کردند ("چه برکت است که این نابغه جسمانی در میان ما زندگی می کند!") و همچنین نبوغ آریایی را ستوده و یهودیت فاسد را محکوم کردند.

به عقیده لنارد و استارک، در علم، تأثیر مخرب یهودیان خود را در جهت‌های جدید فیزیک نظری - مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت، که خواستار رد مفاهیم قدیمی و استفاده از دستگاه ریاضی پیچیده و ناآشنا بود، نشان داد.

برای دانشمندان مسن‌تر، حتی آن‌هایی که استعدادی مثل لنارد دارند، این چالشی بود که کمتر کسی می‌توانست آن را بپذیرد.

لنارد «یهودی» یعنی فیزیک نظری را با «آریایی» یعنی تجربی مقایسه کرد و خواستار تمرکز علم آلمان بر دومی شد. در مقدمه کتاب درسی «فیزیک آلمان» نوشته است: «فیزیک آلمان؟ - مردم خواهند پرسید. من همچنین می‌توانم بگویم فیزیک آریایی، یا فیزیک مردم نوردیک، فیزیک حقیقت جویان، فیزیک کسانی که تحقیقات علمی را پایه‌گذاری کردند.»

برای مدت طولانی، "فیزیک آریایی" لنارد و استارک یک پدیده حاشیه ای باقی ماند و فیزیکدانان با ریشه های مختلف به تحقیقات نظری و تجربی در بالاترین سطح در آلمان مشغول بودند.

زمانی که آدولف هیتلر در سال 1933 صدراعظم آلمان شد، همه چیز تغییر کرد. انیشتین که در آن زمان در ایالات متحده بود، تابعیت آلمان و عضویت در آکادمی علوم را رها کرد و ماکس پلانک، رئیس آکادمی از این تصمیم استقبال کرد: «علیرغم شکاف عمیقی که دیدگاه‌های سیاسی ما را از هم جدا می‌کند، دوستی‌های شخصی ما همیشه بدون تغییر باقی خواهد ماند. او اطمینان داد که مکاتبات شخصی اینشتین است. در همان زمان، برخی از اعضای آکادمی از اخراج نشدن انیشتین به صورت نمایشی از آکادمی آزرده شدند.

یوهانس استارک به زودی رئیس موسسه فیزیک و فناوری و انجمن تحقیقات آلمان شد. در طول سال بعد، یک چهارم فیزیکدانان و نیمی از فیزیکدانان نظری آلمان را ترک کردند.