נושא: אלברט איינשטייין

ילדותו :
איינשטיין נולד בעיר אולם שבבאדן-וירטמברג שבקיסרות הגרמנית ב-14 במרץ 1879, לפאולינה לבית קוך והרמן, בעל מפעל אלקטרוכימי קטן שכשל בעסקיו. בילדותו למד לדבר בגיל מאוחר והוריו חששו כי בנם לקוי דיבור. בהשפעת אמו החל גם ללמוד נגינה בכינור. בגיל חמש חלה, וכדי לשמח את לבו התקין עבורו אביו מצפן פשוט. כבר אז, כך סיפר כעבור שנים, החל לחקור את צפונות חוקי הטבע. בסתיו של 1885, החל ללמוד בבית הספר עממי קתולי, כילד יהודי יחיד בכיתתו והחל גם ללמוד לנגן בכינור. במקביל הוא קיבל חינוך יהודי בביתו והחל לגלות עניין בדת, אך בהגיעו לגיל 12 הופסקו לימודים אלו.
בשנת 1889 עברה משפחתו להתגורר במינכן שבבוואריה בשל עסקיו של האב. בגימנסיה הצטיין בלימודי המתמטיקה והפיזיקה אך לא התעלה בלימודיו האחרים משום שכפו עליו לדקדק במקצועות בשיטות שלא היו לרוחו, ובפרט בלטינית. מורהו ללטינית התנבא ש"צמח זה לעולם לא יעשה קמח". לימים יספר איינשטיין, שהיה זה נס של ממש שמשטר החינוך הקפדני לא הצליח לעקור את סקרנותו‏‏[1]. בשנת 1895 עקרה המשפחה למילאנו. לאחר שהות קצרה באיטליה, עבר לשווייץ כדי ללמוד בבית הספר הקנטונלי שבאראו, וסיים את לימודיו במכון הטכנולוגי של ציריך (1896 - 1900). אחד ממרציו, הרמן מינקובסקי, שסלד מאדישותו המופגנת של איינשטיין, כינהו "כלב עצלן" (לימים חזר בו והיה מתומכי רעיון תורת היחסות בראשיתה). איינשטיין היה מחוסר עבודה קבועה, ולמחייתו התפרנס ממתן שיעורים במתמטיקה ובפיזיקה, באותה תקופה חש איינשטיין שנכשל, עד שכתב בדכדוך "אני מהווה רק נטל על בני משפחתי... בוודאי מוטב היה אלמלא נולדתי". ב-1896 וויתר על האזרחות הגרמנית שלו בשל תיעובו את המנטליות המיליטריסטית הגרמנית ונותר חסר אזרחות במשך חמש שנים [2]. לאחר קבלת אזרחות שווייצרית ב-1901, עבד איינשטיין במשרד הפטנטים הממשלתי בברן משנת 1902 ועד 1908. בשנת 1906 הוא קיבל את תואר הדוקטור שלו מאוניברסיטת ציריך, והועלה לדרגת מומחה טכני מדרגה שנייה במשרד הפטנטים.
בהיותו סטודנט בשנתו השנייה בלימודי המתמטיקה והפיזיקה, שמע איינשטיין, קרוב לוודאי, על תוצאות ניסוי מייקלסון-מורלי, שבו התגלה שמהירות האור אינה משתנה למרות השינוי בתנועה היחסית של כדור הארץ לעומת ה"אתר" - התווך המשוער שבו רוטטים ומתקדמים הגלים האלקטרומגנטיים. על פי מיתוס נפוץ, הגורם העיקרי שהביא את איינשטיין לפתח את תורת היחסות הפרטית הוא כישלונם של מייקלסון ומורלי למדוד שינוי במהירות האור ביחס לתנועת כדור הארץ באתר. אלא שאיינשטיין כלל לא הזכיר את הניסוי במאמרו משנת 1905, שבו פיתח את תורת היחסות הפרטית כשהוא מתבסס על שיקולים תאורטיים אחרים. מידת השפעתו של ניסוי מייקלסון-מורלי על איינשטיין שנויה במחלוקת בקרב היסטוריונים של המדע, ובכל מקרה השפעתו פחותה בהרבה ממה שמניח המיתוס המקובל.‏‏[3]
[עריכה]שנת הפלאות
בשנת 1905 (שנת הפלאות - Annus Mirabilis) פרסם איינשטיין ארבעה מאמרים בשנתון הפיזיקה (Annalen der Physik), שהיה כתב העת המדעי לפיזיקה החשוב של אותה תקופה, ואלה הסמיכוהו לתואר דוקטור מטעם הסנאט של אוניברסיטת ציריך:
"על התנועה הנדרשת מהתורה הקינטית המולקולארית של החום ושל חלקיקים קטנים השוהים על פניו של נוזל במנוחה" (Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen) - מאמר זה הסביר את התנועה של גזים וחלקיקי אבק הצפים בתוך נוזל, תופעה הידועה בשם תנועה בראונית. המאמר היווה תרומה חשובה לתחום הפיזיקלי של מכניקה סטטיסטית וחיזק מאוד את האמונה בדבר ממשות קיומם של אטומים, שבאותה תקופה רבים ראו בהם רק פיקציות תאורטיות. איינשטיין הציג את עבודתו כתוצאה תאורטית הנובעת מההנחה שיש סטיות מדידות משיווי המשקל התרמודינמי של לודוויג בולצמן והתייחס אל התנועה הבראונית רק כחיזוי אפשרי שלה, מתוך מחסור במידע.
"על נקודת מבט היוריסטית בייצור והעברה של אור" (Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt) - במאמר זה הציג איינשטיין את הקוונטיזציה של האור (כלומר, קרינה אלקטרומגנטית) וחלוקתו למנות אנרגיה בדידות, המתנהגות כמו חלקיקים (בניגוד לתאוריה הגלית ששלטה באותם ימים). איינשטיין הסיק זאת על סמך שיקולים תרמודינמיים כמותיים (חישובי אנטרופיה) ומאמרו של מקס פלאנק על קרינת גוף שחור. למרות שהיה זה חלק משני במאמר, עיקר פרסומו בא לו מכך שהסביר את האפקט הפוטואלקטרי שהתגלה בניסוי פרנק-הרץ, ובו מתכת פולטת אלקטרונים רק כאשר מוקרן עליה אור מעל לתדירות סף מסוימת. איינשטיין הסביר את התופעה באמצעות הטענה שהאנרגיה של האור באה במנות בדידות, "קוונטות", שנישאות על ידי פוטונים (חלקיקי אנרגיה אלקטרומגנטית חסרי מסה), ושהאנרגיה שכל פוטון נושא פרופורציונית לתדירות שלו. יחד עם המאמר של מקס פלאנק המתייחס לקרינת גוף שחור, מאמר זה היווה את היסוד למכניקת הקוונטים ולתפיסה של דואליות גל-חלקיק של האור. על מאמר זה קיבל איינשטיין פרס נובל לפיזיקה בשנת 1921.
"על האלקטרודינמיקה של גופים נעים" (Zur Elektrodynamik bewegter Körper) - במאמר זה הציג איינשטיין את תורת היחסות הפרטית. עד אז הייתה מקובלת בפיזיקה התאורטית רק תורת המכניקה של ניוטון, שעל פיה הזמן זורם באופן שווה בכל מקום ביקום. ברם, ניסויים שנערכו במאה ה-19 גילו כי התנהגות האור שונה מהתחזיות המקובלות, והתאוריה השלטת בפיזיקה החלה מתערערת. כפי ששם המאמר מרמז, מטרתה הראשונה של תורת היחסות הייתה לפתור את הסתירה שבתורה האלקטרומגנטית, בייחוד זו שנובעת מכוח לורנץ שבה יש התייחסות למהירות של החלקיק אך לא ברור בדיוק באיזו מהירות מדובר (כלומר, ביחס לאיזה מערכת היא נמדדת). יוצא שבמערכות ייחוס שונות - על החלקיק פועל כוח מגנטי שונה והוא יפתח תאוצה שונה. עוד לפני איינשטיין, פיזיקאי הולנדי בשם הנדריק לורנץ פיתח טרנספורמציות בין מערכות ייחוס שפותרות את הבעיה, אך הן "נתפרו" אמפירית במיוחד בשביל בעיה זו. הגישה של איינשטיין הייתה הרבה יותר רדיקלית. הוא הגדיר מחדש מהו הזמן ומהו המרחב, ובאמצעות שני פוסטולטים: האחד, אינווריאנטיות מהירות האור (כלומר: כל צופה, בכל מערכת ייחוס, ימדוד מהירות אור קבועה c), והשני, שמירת כל חוקי הפיזיקה תחת כל מערכות הייחוס האינרציאליות, הראה איינשטיין כיצד אפשר לגזור את טרנספורמציית לורנץ שקושרת ביחד את המרחב והזמן (את הצגתו של מרחב-הזמן כמרחב וקטורי בעל 4-ממדים ביצע חברו של איינשטיין, המתמטיקאי היהודי הרמן מינקובסקי). תורת היחסות הפרטית הייתה מהפכנית משום ששינתה את כל התפיסות הקיימות לגבי זמן ומרחב. לדוגמה, שני אירועים שקורים בו-זמנית (סימולטנית) במערכת אחת אינם קורים בו-זמנית במערכת ייחוס אחרת, התארכות הזמן והתקצרות האורך של גוף נע, ועוד. הניגוד שבין תורת היחסות לבין האינטואיציה הביאה להצגה של מספר פרדוקסים, כגון פרדוקס התאומים, שרובם נפתרים כאשר מביאים בחשבון את אובדן הסימולטניות.
"האם האינרציה של גוף תלויה בתכולת האנרגיה שלו?" (Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig?) - במאמר זה ביסס איינשטיין את השקילות שבין מסה לאנרגיה כמסקנה של תורת היחסות הפרטית, וקבע בכך, למעשה, שחוק שימור המסה וחוק שימור האנרגיה הם שתי פנים של אותו מטבע. הסיכום הפופולרי והקצר ביותר של מאמר זה הוא המשוואה הנודעת E=mc² (אנרגיה שווה למכפלת המסה במהירות האור בריבוע). הניסוח המדויק של משוואה זו שונה, והוא: כאשר m0 היא מסת המנוחה של החלקיק ו"גמא" הוא גורם לורנץ, התלוי במהירות החלקיק ושואף לאינסוף כאשר מהירות החלקיק שואפת למהירות האור ושווה ל-1 כאשר החלקיק במנוחה. לנוסחה זו היו יישומים רבים, המרכזיים שבהם הם פצצת האטום והפקת אנרגיה באמצעות תהליכים גרעיניים. "E=mc²" הפכה לאחת הנוסחאות הפיזיקליות המפורסמות ביותר בהיסטוריה, ולסמל של ממש לעבודתו של איינשטיין ולפיזיקה בכלל.
בשנת 1909 נתמנה איינשטיין לפרופסור חבר לפיזיקה עיונית באוניברסיטה של ציריך (מעמד נמוך מזה של 'פרופסור מן-המניין') ולא היו לו אלא שני תלמידים קבועים. בשנת 1911 נתמנה לפרופסור גם באוניברסיטה הגרמנית של פראג. בשנת 1912 שב לבית הספר הפוליטכני הגבוה של ציריך, הפעם כפרופסור מן המניין. בשנת 1914 מונה למנהל המכון לפיזיקה על שם הקיסר וילהלם באוניברסיטת הומבולדט ברלין. אז גם נבחר לחבר באקדמיה הפרוסית הממלכתית למדעים וניתנה לו קצבה מספקת לפרנסתו, כדי שיוכל להקדיש את כל זמנו ומרצו למחקר, מבלי שתוטל עליו חובת ההוראה.

אני ואביזי חושבים שזה מצחיק

אפשר לדעת מה מצחיק פה?

פורסם במקור על ידי מאסטר גלסיון

אפשר לדעת מה מצחיק פה?

אתה לא מספיק נעלה בשביל להבין את זה

נעול!
פעם הבאה אזהרה!