Најплодната година на Ајнштајн

ВО 1905, 26-годишниот службеник Алберт Ајнштајн, кој работел во едно биро за патенти, издал четири научни трудови што го промениле нашето сфаќање за универзумот — од најситните честички од кои е составен па сѐ до неговите најголеми галаксии. Некои од овие трудови послужиле и како отскочна даска за многу изуми до кои се дошло во изминативе 100-тина години и кои драстично им го промениле животот на луѓето.

„Не знам дали има некоја важна фундаментална идеја во современата физика“, вели Нобеловецот по физика Исидор Раби, „што барем делумно не е поврзана со Ајнштајн.“ Што точно открил Ајнштајн пред еден век?

Ги открива тајните на светлината

Трудот на Ајнштајн, објавен во март 1905, открил некои тајни во врска со природата на светлината. Научниците веќе откриле дека, додека светлината патува низ просторот, изгледа дека се однесува многу слично на брановите вода во некое езерце. Меѓутоа, брановата теорија не би можела да објасни зошто темносината светлина создава електрична струја кога удира во извесни метали, додека со светлоцрвената светлина тоа не е случај. Трудот на Ајнштајн помогнал да се објасни овој таканаречен фотоелектричен ефект.

Ајнштајн тврдел дека понекогаш може да се смета дека светлината се состои од ситни честички енергија, кои подоцна биле наречени фотони. Кога овие фотони го имаат соодветното енергетско ниво, односно боја, можат да ги исфрлат електроните од атомите на некои метали. (Фотоните на црвената светлина имаат премногу слаба енергија за да го направат тоа.) Ваквото меѓусебно дејство предизвикува во металот да потече електрична струја. Современите изуми како што се телевизиските електронски цевки, фотоќелиите и фотографските светломери се поврзани со фотоелектричниот ефект што го опишал Ајнштајн.

Ајнштајн ја добил Нобеловата награда за физика за 1921 за начинот на кој ја објаснил светлината. Неговиот труд помогнал да се развие една нова гранка на науката, наречена квантна теорија. Оваа теорија, пак, го отворила патот за напредок на многу други полиња, како што се нуклеарната наука, електрониката и нанотехнологијата.

Зошто поленот „танцува“

Во 1905 година, Ајнштајн се заинтересирал и за атомите и молекулите. Тој дал теоретско објаснување за нивниот ефект врз ситните поленови зрна што пливале на површината од водата. Во 1827 година, еден биолог по име Роберт Браун ги набљудувал под микроскоп  и забележал дека поленовите зрна што ќе паднат во водата треперат во сите правци. „Танцот“ на поленот го нарекол Брауново движење, но не знаел да ја објасни причината за оваа појава.

Во својот труд од мај 1905, Ајнштајн навел дека Брауновото движење го предизвикуваат молекулите вода што вибрираат. Не само што ја пресметал димензијата на водените молекули туку ги предвидел и специфичните својства на нивните атоми. Други научници ги примениле овие претпоставки во своите истражувања, и отстраниле секакви сомневања во врска со постоењето на атомите. Современата физика се темели на сфаќањето дека материјата се состои од атоми.

Времето е релативно

Теоријата за релативитетот што ја изнел Ајнштајн, објавена во јуни 1905, не била во склад со едно основно гледиште на научниците како што бил Исак Њутон — дека времето е константа, односно непроменлива величина во универзумот. Она што би подразбирала Ајнштајновата теорија, која сега е општо прифатена, изгледа прилично чудно.

На пример, замислете си дека Вие и Вашиот пријател прецизно сте ги усогласите своите часовници. Потоа, Вашиот пријател отпатувал со авион околу светот, а Вие сте останале дома. Кога тој ќе се врати, времето на неговиот часовник малку ќе заостанува зад времето што го покажува Вашиот часовник. Од Ваша гледна точка, времето течело побавно за Вашиот пријател што патувал. Се разбира, разликата е бесконечно мала кога ќе се земат предвид брзините со кои патува човекот. Но, кога ќе дојдеме до брзината на светлината, не само што времето значително забавува туку и предметите стануваат помали, а нивната маса се зголемува. Според теоријата на Ајнштајн, брзината на светлината, а не времето, е контстанта, односно постојана величина во целиот универзум.

Формула што го промени светот

Во септември 1905, Ајнштајн објавил уште еден труд, кој се смета за математичка фуснота на неговата теорија на релативитетот. Во него ја изнел формулата што сега е синоним за неговата работа, E=mc². Според оваа равенка, количеството енергија што се ослободува кога ќе се подели еден атом е еднаква на масата што ја изгубил помножена со брзината на светлината на квадрат.

Како резултат на напорите на научниците како што бил Ајнштајн, човекот научил многу за природата на универзумот. Па сепак, сегашното знаење што го има човекот сѐ уште е речиси исто како она што го опишал Јов, човек што живеел многу одамна. Зборувајќи за делата на Творецот, тој понизно признал: „Сѐ тоа е само дел од Неговите дела, од кои ние за Него слушаме слабо“ (Јов 26:14).

[Графикон/слики на страница 15]

(Види во публикацијата)

Светлината се однесува и како бран и како честичка. Ваквото сфаќање овозможило да се изумат сметачите на соларна енергија и светлосните сензори во дигиталните камери

[Графикон/слики на страница 15]

(Види во публикацијата)

Треперењето во Брауновото движење помогнало да се докаже постоењето на атомите

[Графикон/слики на страница 15]

(Види во публикацијата)

E Енергијата

= е еднаква

m на масата

c² по брзината на светлината на квадрат

c² значи c по c, односно околу 300.000 километри на секунда по 300.000 километри на секунда

Бидејќи c² е несфатливо голем број (околу 90.000.000.000 km2/sec2), многу мала маса може да биде претворена во огромно количество енергија. Кога ќе се подели атомот на ураниумот, тој брзо формира два помали атома, но губи и околу 0,1 процент од својата маса; тоа мало количество се претвора во огромна енергија што се ослободува

Ослободена енергија

Само околу еден килограм од која и да е материја што целосно ќе се претвори во енергија е еднаква на:

◼ приближно 25 милијарди киловат часови

◼ моќта што е потребна за да се заобиколи Земјата 400.000 пати со автомобил

◼ моќта што е потребна за најголемиот танкер за нафта да го заобиколи светот 900 пати

◼ електричната струја што ги задоволува потребите на Соединетите Држави за два дена

Точно е и обратното. Потребно е огромно количество енергија за да се создаде само еден атом

[Слики на страница 15]

Колку побрзо патувате, толку побавно тече времето

[Слика на страница 15]

Часовниците што се сместени на сателитите на Global Positioning System (GPS) не отчукуваат со иста брзина како часовниците што се на Земјата. Ако не се исправа поради ваквиот ефект на релативитетот, сигналот на GPS би бил бескорисен

[Извори на слики на страница 14]

Ајнштајн: Фотографија на Topical Press Agency/Getty Images; позадина: CERN photo, Geneva