איך אלברט איינשטיין נלחם למען שלום אירופי ופיזיקה תיאורטית

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

על איך המדע היה שזור קשר הדוק עם הפוליטיקה.

ממש בתחילת המאה העשרים התגלו בפיזיקה תגליות עצומות, שחלקן היו שייכות לאלברט איינשטיין, יוצר תורת היחסות הכללית.

מדענים היו על סף השקפה חדשה לחלוטין על היקום, שדרשה מהם אומץ אינטלקטואלי, נכונות לשקוע בתיאוריה וכישורים בהתמודדות עם מנגנון מתמטי מורכב. האתגר לא התקבל על ידי כולם, וכפי שקורה לפעמים, מחלוקות מדעיות הועלו על מחלוקות פוליטיות שנגרמו תחילה על ידי מלחמת העולם הראשונה, ולאחר מכן על ידי עלייתו של היטלר לשלטון בגרמניה. איינשטיין היה גם דמות מפתח שסביבה נשברו חניתות.

איינשטיין נגד כולם

פרוץ מלחמת העולם הראשונה לוותה בהתגברות פטריוטית בקרב אוכלוסיית המדינות המשתתפות, כולל מדענים.

בגרמניה בשנת 1914 פרסמו 93 מדענים ואנשי תרבות, בהם מקס פלאנק, פריץ הבר ווילהלם רונטגן, מניפסט המביע את תמיכתם המלאה במדינה ובמלחמה שהיא מנהלת: "אנחנו, נציגי המדע והאמנות הגרמנית, מוחים לפני העולם התרבותי כולו נגד השקרים וההשמצות שבהם אויבינו מנסים לזהם את מטרתה הצודקת של גרמניה במאבק הקיום הקשה שנכפה עליה. ללא המיליטריזם הגרמני, התרבות הגרמנית הייתה נהרסת מזמן בראשיתה. המיליטריזם הגרמני הוא תוצר של התרבות הגרמנית, והוא נולד במדינה שכמו אף מדינה אחרת בעולם, לא הייתה נתונה לפשיטות טורפות במשך מאות שנים".

אף על פי כן, היה מדען גרמני שהתבטא בחריפות נגד רעיונות כאלה. אלברט איינשטיין פרסם מניפסט תגובה "לאירופים" ב-1915: "מעולם לא המלחמה הפריעה כל כך את האינטראקציה בין תרבויות. חובתם של האירופים, המשכילים ובעלי הרצון הטוב, לא לתת לאירופה להיכנע". עם זאת, על ערעור זה, מלבד איינשטיין עצמו, חתמו שלושה אנשים בלבד.

איינשטיין הפך למדען גרמני לאחרונה, למרות שנולד בגרמניה. הוא סיים את לימודיו בבית הספר ובאוניברסיטה בשוויץ, ולאחר מכן במשך כמעט עשר שנים סירבו אוניברסיטאות שונות באירופה להעסיקו. הדבר נבע בין השאר מהדרך שבה ניגש איינשטיין לבקשה לשקול את מועמדותו.

אז, במכתב לפול דרוד, היוצר של התיאוריה האלקטרונית של מתכות, הוא הצביע תחילה על שתי שגיאות הכלולות בתיאוריה שלו, ורק אז ביקש להתקבל לעבודה.

כתוצאה מכך, איינשטיין נאלץ לקבל עבודה במשרד הפטנטים השוויצרי בברן, ורק בסוף 1909 הצליח לקבל משרה באוניברסיטת ציריך. וכבר ב-1913, מקס פלאנק עצמו, יחד עם חתן פרס נובל לעתיד לכימיה ולטר נרנסט, הגיע באופן אישי לציריך כדי לשכנע את איינשטיין לקבל אזרחות גרמנית, לעבור לברלין ולהיות חבר באקדמיה הפרוסית למדעים ומנהל המכון. של פיזיקה.

איינשטיין מצא את עבודתו במשרד הפטנטים פרודוקטיבית להפליא מנקודת מבט מדעית. "כשמישהו עבר ליד, הייתי שם את ההערות שלי במגירה ומעמיד פנים שאני עושה עבודת פטנטים", הוא נזכר. שנת 1905 נכנסה לתולדות המדע בתור annus mirabilis, "שנת הניסים".

השנה פרסם כתב העת Annalen der Physik ארבעה מאמרים מאת איינשטיין, שבהם הוא הצליח לתאר תיאורטית תנועה בראונית, להסביר, באמצעות הרעיון הפלנקיאני של קוונטות האור, הפוטואפקט או השפעת האלקטרונים הבורחים ממתכת כאשר הוא מוקרן באור (בניסוי כזה גילה ג'יי ג'יי תומסון את האלקטרון), ותורם תרומה מכרעת ליצירת תורת היחסות המיוחדת.

צירוף מקרים מדהים: תורת היחסות הופיעה כמעט במקביל לתורת הקוונטה ושינתה באותה מידה באופן בלתי צפוי ובלתי הפיך את יסודות הפיזיקה.

במאה ה-19, אופיו הגלי של האור התבסס היטב, ומדענים התעניינו כיצד מסודר החומר שבו מתפשטים גלים אלו.

למרות העובדה שאיש עדיין לא צפה ישירות באתר (זהו שמו של החומר הזה), לא התעוררו ספקות שהוא קיים ומחלחל ליקום כולו: היה ברור שהגל צריך להתפשט בסוג של מדיום אלסטי, באנלוגיה לעיגולים מאבן המושלכת על המים: פני המים בנקודת נפילת האבן מתחילים להתנודד, ומכיוון שהוא אלסטי, התנודות מועברות לנקודות שכנות, מהן לשכנות, וכן הלאה. עַל. לאחר גילוי האטומים והאלקטרונים, גם קיומם של עצמים פיזיקליים שלא ניתן לראות במכשירים הקיימים לא הפתיע אף אחד.

אחת השאלות הפשוטות שהפיזיקה הקלאסית לא הצליחה למצוא להן תשובה הייתה זו: האם האתר נסחף על ידי גופים הנעים בו? עד סוף המאה ה-19, כמה ניסויים הראו בצורה משכנעת שהאתר נסחף לחלוטין על ידי גופים נעים, בעוד שאחרים, ולא פחות משכנע, שהוא נסחף רק חלקית.

עיגולים על פני המים הם דוגמה אחת לגל בתווך אלסטי. אם הגוף הנע אינו נושא את האתר, אזי מהירות האור ביחס לגוף תהיה הסכום של מהירות האור ביחס לאתר ומהירות הגוף עצמו. אם הוא סוחב לגמרי את האתר (כפי שקורה כשנעים בנוזל צמיג), אזי מהירות האור ביחס לגוף תהיה שווה למהירות האור ביחס לאתר ולא תהיה תלויה בשום צורה במהירות של האתר. הגוף עצמו.

הפיזיקאי הצרפתי לואי פיזו הראה ב-1851 שהאתר נסחף בחלקו על ידי זרם המים הנע. בסדרת ניסויים מ-1880-1887, האמריקאים אלברט מיכלסון ואדוארד מורלי, מצד אחד, אישרו את מסקנתו של פיזו בדיוק גבוה יותר, ומצד שני, הם גילו שכדור הארץ, הסובב סביב השמש, סוחב לחלוטין. האתר איתו, כלומר, מהירות האור על כדור הארץ אינה תלויה איך הוא נע.

כדי לקבוע כיצד כדור הארץ נע ביחס לאתר, מיכלסון ומורלי בנו מכשיר מיוחד, אינטרפרומטר (ראה תרשים למטה). האור מהמקור נופל על הצלחת השקופה למחצה, משם הוא מוחזר חלקית במראה 1 ועובר חלקית למראה 2 (המראות נמצאות באותו מרחק מהלוח). הקרניים המוחזרות מהמראות נופלות אז שוב על הצלחת השקופה למחצה וממנה מגיעות יחד לגלאי, שעליו נוצרת תבנית הפרעה.

אם כדור הארץ זז ביחס לאתר, למשל, בכיוון מראה 2, אזי מהירות האור בכיוונים האופקיים והאנכיים לא תחפוף, מה שאמור להוביל להזזת פאזה של הגלים המוחזרים ממראות שונות על גלאי (לדוגמה, כפי שמוצג בתרשים, ימין למטה). במציאות לא נצפתה תזוזה (ראה למטה משמאל).

איינשטיין נגד ניוטון

בניסיונותיהם להבין את תנועת האתר ואת התפשטות האור בו, נאלצו לורנץ והמתמטיקאי הצרפתי אנרי פואנקרה להניח שממדיהם של גופים נעים משתנים בהשוואה לממדים של אלה נייחים, ויותר מכך, הזמן עבור גופים נעים זורם לאט יותר. קשה לדמיין - ולורנץ התייחס להנחות הללו יותר כמו טריק מתמטי מאשר אפקט פיזיקלי - אבל הן אפשרו התאמה בין מכניקה, תיאוריה אלקטרומגנטית של אור ונתונים ניסיוניים.

איינשטיין, בשני מאמרים בשנת 1905, הצליח, על בסיס השיקולים האינטואיטיביים הללו, ליצור תיאוריה קוהרנטית שבה כל ההשפעות המדהימות הללו הן תוצאה של שתי הנחות:

• מהירות האור קבועה ואינה תלויה בתנועת המקור והמקלט (והיא שווה לכ-300,000 קילומטרים בשנייה);
• עבור כל מערכת פיזיקלית, חוקים פיזיקליים פועלים באותו אופן, ללא קשר לשאלה אם היא נעה ללא תאוצה (בכל מהירות) או במצב מנוחה.

והוא הסיק את הנוסחה הפיזיקלית המפורסמת ביותר - E = mc²! בנוסף, בגלל ההנחה הראשונה, תנועת האתר פסקה לעניין, ואיינשטיין פשוט נטש אותה - האור יכול להתפשט בריקנות.

אפקט הרחבת הזמן, במיוחד, מוביל ל"פרדוקס התאומים" המפורסם. אם אחד משני התאומים, איוון, יעלה על ספינת חלל אל הכוכבים, והשני, פיטר, יישאר לחכות לו על פני כדור הארץ, אז לאחר שובו יתברר שאיבן הזדקן פחות מפיטר, מאז הזמן ספינת החלל המהירה שלו זרמה לאט יותר מאשר על כדור הארץ.

השפעה זו, כמו גם הבדלים נוספים בין תורת היחסות למכניקה רגילה, מתבטאת רק במהירות תנועה אדירה, הדומה למהירות האור, ולכן איננו נתקלים בה בחיי היומיום. עבור המהירויות הרגילות בהן אנו נפגשים על פני כדור הארץ, השבר v/c (היזכרות, c = 300,000 קילומטרים לשנייה) שונה מעט מאוד מאפס, ואנו חוזרים לעולם המוכר והנעים של מכניקת בית הספר.

עם זאת, יש לקחת בחשבון את ההשפעות של תורת היחסות, למשל, בעת סנכרון שעונים בלווייני GPS עם אלה יבשתיים לצורך פעולה מדויקת של מערכת המיקום. בנוסף, השפעת הרחבת הזמן מתבטאת בחקר חלקיקים אלמנטריים. רבים מהם אינם יציבים והופכים לאחרים תוך זמן קצר מאוד. אולם לרוב הם זזים במהירות, ובשל כך נמתח הזמן שלפני הפיכתם מנקודת מבטו של המתבונן, מה שמאפשר לרשום וללמוד אותם.

תורת היחסות המיוחדת נבעה מהצורך ליישב את תורת האור האלקטרומגנטית עם המכניקה של גופים הנעים במהירות (ובמהירות קבועה). לאחר שעבר לגרמניה, השלים איינשטיין את תורת היחסות הכללית שלו (GTR), שם הוסיף כוח משיכה לתופעות אלקטרומגנטיות ומכניות. התברר שניתן לתאר את שדה הכבידה כדפורמציה על ידי גוף עצום של מרחב וזמן.

אחת ההשלכות של תורת היחסות הכללית היא העקמומיות של מסלול הקרניים כאשר האור עובר ליד מסה גדולה. הניסיון הראשון לאימות ניסיוני של תורת היחסות הכללית היה אמור להתרחש בקיץ 1914 בעת צפייה בליקוי חמה בחצי האי קרים. עם זאת, צוות של אסטרונומים גרמנים נכלא בקשר לפרוץ המלחמה. זה, במובן מסוים, הציל את המוניטין של תורת היחסות הכללית, מכיוון שבאותו רגע התיאוריה הכילה שגיאות ונתנה חיזוי שגוי של זווית הסטייה של האלומה.

בשנת 1919, הפיזיקאי האנגלי ארתור אדינגטון, כאשר צפה בליקוי חמה באי פרינסיפה סמוך לחוף המערבי של אפריקה, הצליח לאשר שאור כוכב (הוא הפך גלוי בגלל העובדה שהשמש לא האפילה עליו), חולף ליד השמש, סוטה בדיוק באותה זווית כמו המשוואות החזויות של איינשטיין.

התגלית של אדינגטון הפכה את איינשטיין לכוכב על.

ב-7 בנובמבר 1919, בעיצומה של ועידת השלום בפריז, כשנדמה היה שכל תשומת הלב מתמקדת באיך העולם יתקיים לאחר מלחמת העולם הראשונה, פרסם העיתון הלונדוני הטיימס מאמר מערכת: "מהפכה במדע: א התיאוריה החדשה של היקום, הרעיונות של ניוטון מובסים."

עיתונאים רדפו אחר איינשטיין לכל מקום, הציקו לו בקשות להסביר את תורת היחסות בקצרה, והאולמות שבהם הוא נתן הרצאות פומביות היו צפופים (במקביל, אם לשפוט לפי הביקורות של בני דורו, איינשטיין לא היה מרצה טוב במיוחד. הקהל לא הבין את מהות ההרצאה, אבל בכל זאת הגיע לראות את הידוען).

In 1921, Einstein, along with the English biochemist and future President of Israel, Chaim Weizmann, went on a lecture tour of the United States to raise funds to support Jewish settlements in Palestine. לפי ה"ניו יורק טיימס", "כל מושב במטרופוליטן אופרה נתפס, מבור התזמורת ועד לשורה האחרונה של הגלריה, מאות אנשים עמדו במעברים".כתב העיתון הדגיש: "איינשטיין דיבר גרמנית, אבל להוט לראות ולשמוע אדם שהשלים את התפיסה המדעית של היקום עם תיאוריה חדשה של מרחב, זמן ותנועה, תפס את כל המושבים באולם".

למרות ההצלחה בציבור הרחב, תורת היחסות התקבלה בקושי רב בקהילה המדעית.

מ-1910 עד 1921, עמיתים בעלי אופקים מתקדמים הציגו את איינשטיין לפרס נובל לפיזיקה עשר פעמים, אך ועדת נובל השמרנית סירבה בכל פעם, בטענה שתורת היחסות טרם קיבלה אישור ניסיוני מספיק.

לאחר המשלחת של אדינגטון, זה התחיל להרגיש יותר ויותר שערורייתי, ובשנת 1921, עדיין לא משוכנעים, קיבלו חברי הוועדה החלטה אלגנטית - להעניק לאיינשטיין פרס, מבלי להזכיר כלל את תורת היחסות, כלומר: "בשביל שירותים לפיזיקה תיאורטית, ובמיוחד, על גילויו של חוק האפקט הפוטואלקטרי ".

פיזיקה ארית מול איינשטיין

הפופולריות של איינשטיין במערב עוררה תגובה כואבת מצד עמיתים בגרמניה, שמצאו את עצמם כמעט מבודדים לאחר המניפסט המיליטנטי של 1914 והתבוסה במלחמת העולם הראשונה. ב-1921, איינשטיין היה המדען הגרמני היחיד שקיבל הזמנה לקונגרס הפיזיקה העולמי של Solvay בבריסל (שהוא, לעומת זאת, התעלם ממנו לטובת טיול עם ויצמן לארצות הברית).

יחד עם זאת, למרות הבדלים אידיאולוגיים, איינשטיין הצליח לשמור על יחסי ידידות עם רוב עמיתיו הפטריוטיים. אבל מהאגף הימני הקיצוני של סטודנטים ואקדמאים, איינשטיין צבר מוניטין של בוגד שמוביל את המדע הגרמני שולל.

אחד מנציגי האגף הזה היה פיליפ לאונרד. למרות העובדה שבשנת 1905 קיבל לנארד את פרס נובל בפיזיקה על מחקר ניסיוני של אלקטרונים המיוצרים על ידי האפקט הפוטואלקטרי, הוא סבל כל הזמן בשל העובדה שתרומתו למדע לא הוכרה מספיק.

ראשית, ב-1893 הוא השאיל לרוטגן צינור פריקה מייצור עצמו, וב-1895 גילה רונטגן שצינורות הפריקה פולטים קרניים שעדיין לא היו ידועות למדע. לנארד האמין שלפחות יש להתייחס לתגלית כמשותף, אך כל התהילה של התגלית ופרס נובל לפיזיקה ב-1901 זכו לרוטגן בלבד. לנארד התמרמר והכריז שהוא אם הקרניים, בעוד שרונטגן הייתה רק מיילדת. במקביל, ככל הנראה, רונטגן לא השתמש בשפופרת לנארד בניסויים מכריעים.

צינור הפריקה שאיתו למד לנארד אלקטרונים באפקט הפוטואלקטרי, ורונטגן גילה את הקרינה שלו

צינור הפריקה שאיתו למד לנארד אלקטרונים באפקט הפוטואלקטרי, ורונטגן גילה את הקרינה שלו

שנית, לנארד נעלב מאוד מהפיסיקה הבריטית. הוא חלק על העדיפות של גילוי האלקטרון של תומסון והאשים את המדען האנגלי בהתייחסות שגויה לעבודתו. לנארד יצר מודל של האטום, שיכול להיחשב כקודמו של המודל של רתרפורד, אך הדבר לא צוין כראוי. אין זה מפתיע שלנארד כינה את הבריטים אומה של שכירי חרב וסוחרים רמאים, ואת הגרמנים, להיפך, אומה של גיבורים, ולאחר פרוץ מלחמת העולם הראשונה הציע לארגן מצור יבשתי אינטלקטואלי על בריטניה הגדולה..

שלישית, איינשטיין הצליח להסביר באופן תיאורטי את האפקט הפוטואלקטרי, ולנרד ב-1913, עוד לפני חילוקי הדעות הקשורים למלחמה, אף המליץ עליו על פרופסורה. אבל פרס נובל על גילוי חוק האפקט הפוטואלקטרי בשנת 1921 ניתן לאיינשטיין בלבד.

תחילת שנות ה-20 היו בדרך כלל תקופה קשה עבור לנארד. הוא הסתכסך עם סטודנטים שמאלנים נלהבים והושפל בפומבי כאשר לאחר רצח הפוליטיקאי הליברלי ממוצא יהודי ושר החוץ הגרמני וולטר רתנאו, הוא סירב להוריד את הדגל על בניין המכון שלו בהיידלברג.

חסכונותיו, שהושקעו בחוב ממשלתי, נשרפו מהאינפלציה, ובשנת 1922 מת בנו היחיד מהשפעות תת-תזונה במהלך המלחמה. לנארד נטה לחשוב שהבעיות של גרמניה (כולל במדע הגרמני) הן תוצאה של קונספירציה יהודית.

מקורב של לנארד בתקופה זו היה יוהנס סטארק, חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1919, שגם הוא נטה להאשים את תכסיסיהם של היהודים בכישלונותיו שלו. לאחר המלחמה ארגן שטרק, בניגוד לאגודת הפיזיקה הליברלית, את "הקהילה המקצועית הגרמנית של מורי האוניברסיטה" השמרנית, בעזרתה ניסה לשלוט במימון מחקר ומינויים לתפקידי מדע והוראה, אך לא הצליח. לאחר הגנה לא מוצלחת של סטודנט לתואר שני ב-1922, הכריז סטארק כי הוא מוקף במעריצי איינשטיין, והתפטר כפרופסור באוניברסיטה.

ב-1924, שישה חודשים לאחר ה-Beer Putsch, פרסם ה-Grossdeutsche Zeitung מאמר של לנארד וסטארק, "רוחו ומדעו של היטלר". המחברים השוו את היטלר עם ענקי מדע כמו גלילאו, קפלר, ניוטון ופאראדיי ("איזו ברכה שהגאון הזה בבשר חי בתוכנו!"), וגם שיבחו את הגאון הארי וגינו את היהדות המשחיתת.

לפי לנארד וסטארק, במדע, ההשפעה היהודית המזיקה באה לידי ביטוי בכיוונים חדשים של הפיזיקה התיאורטית - מכניקת הקוונטים ותורת היחסות, שדרשה דחייה של מושגים ישנים והשתמשה במנגנון מתמטי מורכב ולא מוכר.

עבור מדענים מבוגרים יותר, אפילו אלה המוכשרים כמו לנארד, זה היה אתגר שמעטים הצליחו לקבל.

לנארד העמיד את הפיסיקה ה"יהודית", כלומר התיאורטית, מול ה"ארית", כלומר ניסיוני, ודרש מהמדע הגרמני להתמקד באחרונה. בהקדמה לספר הלימוד "פיזיקה גרמנית" כתב: "פיזיקה גרמנית? - ישאלו אנשים. אני יכול לומר גם פיזיקה ארית, או הפיזיקה של העם הנורדי, הפיזיקה של מחפשי האמת, הפיזיקה של מי שייסדו את המחקר המדעי".

במשך זמן רב נותרה ה"פיזיקה הארית" של לנארד וסטארק כתופעה שולית, ופיזיקאים ממוצאים שונים עסקו במחקר תיאורטי וניסיוני ברמה הגבוהה ביותר בגרמניה.

כל זה השתנה כאשר אדולף היטלר הפך לקנצלר גרמניה ב-1933. איינשטיין, שהיה באותה תקופה בארצות הברית, ויתר על אזרחות גרמנית וחברות באקדמיה למדעים, ונשיא האקדמיה מקס פלאנק בירך על ההחלטה הזו: "למרות התהום העמוקה שמפלגת את הדעות הפוליטיות שלנו, החברות האישית שלנו תמיד תישאר ללא שינוי. ", הוא הבטיח שהוא התכתובת האישית של איינשטיין. במקביל, חלק מחברי האקדמיה התעצבנו על כך שאיינשטיין לא סולק ממנה בהפגנתיות.

יוהנס סטארק הפך במהרה לנשיא המכון לפיזיקה וטכנולוגיה ושל אגודת המחקר הגרמנית. במהלך השנה הבאה, רבע מכל הפיזיקאים ומחצית מהפיזיקאים התיאורטיים עזבו את גרמניה.