la scienca revolucio de einstein 1 iku 2015
TRANSCRIPT
La scienca revolucio de Einsteinen historia perspektivo
Amri Wandel – Univ. de JerusalemoInternacia Kongresa Universitato
Lillo, 2015
2015 :triobla datreveno de Einstein
110 jara: 1905 - La “Mirakla Jaro” kvar artikoloj, kiuj revoluciigis la modernan fizikon, i.a. la Speciala Teorio de Relativeco
100 jara: 1915 - La Ĝenerala Teorio de Relativeco
60 jara: 1955 - Einstein forpasis en Usono
Enhavo de la preleg-serio
IKU-AIS 1: Scienca revolucio: de la Teorio de Relativeco ĝis la Atom-bombo kaj la akcelanta Universo IKU-AIS 2: Nigraj Truoj kaj aliaj strangaĵojIKU-AIS 3: Speciala kaj Ĝenerala RelativecoAIS2+3 okazos ne en la ĉefa kongresejo sed en MRES! (mapo en la KL p.9) lunde kaj marde je la 9-10h
La fiziko fine de la 19-a jarcento La fiziko ŝajne estis kompleta: la teorio de gtavito de Newton kaj la teorio de elektro-magnetismo de Maxwell klarigas la tutan universon:
La astroj moviĝas laŭ la gtavito kaj la teorio de elektro-magnetismo klarigas la elektrajn fenomenojn, la lumon ktp.
Tamen, ne ĉio estis tute klara…• Oni kredis ke la lumo moviĝas kiel ondoj, sed…• foje ĝi ŝajnis konduti kiel partikloj• Ondoj progresas en medio, kiel sono en la aero, sed…• lumo ja trairas ankaŭ vakuon!• Oni proponis ke la lum-ondoj moviĝas en hipoteza medio
nomata Etero• 1887: Michelson kaj Morley montris ke lumo ŝajne moviĝas sendepende de medio?!• En 1905, ne konata juna fizikisto proponis
revolucian solvon
La Mirakla Jaro 1905: kvar revoluciaj artikoloj de Einstein
1. Pri la Emisio kaj Transformo de Lumo. Klarigo de la fotoelektra efiko laŭ la kvantuma hipotezo, ke lumo estas fluo de partikloj kun difinita energio.2. Pri la Moviĝo de Malgrandaj eroj en Likvaĵoj … Klarigo de la Braŭna moviĝo de etaj partikloj en likvaĵo.3. Pri la Elektromagnetismo de Moviĝantaj Korpoj. La Speciala Teorio de Relativeco. 4. Ĉu la inercio de Korpo dependas de ĝia Energia Enhavo? Maso kaj energio estas ekvivalentaj:E=mc2
La juna Einstein ĉ. 1905
La strangaj sekvoj de Relativeco• Tempo kaj spaco ne estas absolutaj. • Ili estas miksitaj, dependas de relativa rapideco • Rapide moviĝanta horloĝo aspektas malrapidi• Moviĝantaj objektoj aspektas ŝrumpitaj
Ŝrumpo de spaco kaj tempoSpacŝipo fluganta tre rapide, proksime de c, aspektos al senmova observanto pli mallongaĜia tempo aspektos de ekstere malrapidi
Observanto surtera Astronaŭto en spacŝipo
Ekvivaleco de maso kaj energio Eble la plej konata rezulto de la teorio de Einstein estas ke maso kaj energio estas ekvivalentaj laŭ la fama ekvacio
E=Mc2
Maso povas turniĝi en energion kaj inverse.Maso de 200 gr povas provizi la energion de granda urbo kiel San Fransisco dum 5 jaroj
Einstein kaj la atombomboPro la ekvacio E=Mc2 – la teoria bazo de nuklea energio – Einstein, la pacifisto, estas ligata ankaŭ al la atombombo.
Einstein estis skepta pri nuklea energio. Li diris ke disigi atomojn estus kiel “provi ĉasi nigrajn birdojn en la nokto”.
Tamen en la 1930j evidentiĝis ke gigantaj kvantoj da energio povus esti produktitaj per disigo de la malstabila atomo Uranio.
En 1939 Einstein subskribis leteron al Roosevelt, pledante por rapida evoluo de la atom-bombo far Usono, antaŭ ol atingos ĝin Nazia Germanio.
La Ĝenerala Teorio de Relativeco
• En 1915 Einstein publikigis la Ĝeneralan Teorion de Relariveco (GR).• Ĝi estas ĝeneraligo de la teorio de Speciala Relativeco, kaj okupiĝas pri akcela moviĝo kaj pri gravito.• En GR spaco kurbiĝas pro la gravito de granda maso.
Kurbiĝo de spaco kaj lumoGravito de granda maso kiel la Suno kurbigas la spacon kaj lum-radiojn de foraj steloj kiuj pasas proksime de ĝi.
Sekve steloj viditaj proksime de la suno,ŝajnas estimovitajde iliaj kutimaj lokoj.
Pruvo de Ĝenerala RelativecoLa kurbigo de lumo apud la suno estis antaŭvidita de Einstein. Pruvita per la ekspedicio de Eddington, kiu dum sun- eklipso en 1919 konfirmis la kalkulojn de Einstein.
Pliaj Testoj de Ĝenerala RelativecoFantastaj konsekvencoj de Ĝenerala Relativeco, trovitaj kaj pruvitaj de astronomiaj observoj:• La preceso de la orbito de Merkuro• Gravita lensado• Gravita malrapidiĝo de tempo• Nigraj truoj• Gravita radiado• Vermo-tuneloj
• Pli en la sekvaj du prelegoj
La tri eraroj de EinsteinKvankam konsiderata la plej influa sciencisto en la historio de moderna scienco, Einstein havis plurajn fuŝojn aŭ maltrafojn, kiam lia kutime mirinda scienca instinkto ne povis akcepti la implicojn de siaj propraj teorioj. La plej famaj estas:
1) La Kosmologia Konstanto 2) La kvantuma teorio
3) Nigraj Truoj.
En 1917 Einstin aplikis Ĝeneralan Relativecon al la universo kiel tuto. La ekvacioj implicis ke la universo devus esti aŭ kolapsanta aŭ ekspansianta. Sed laŭ la tiama astronomo, la universo estis senmova. Por “ripari” tion, Einstein enkondukis en la ekvacion la Kosmologian Konstanton, L.
En 1929, Edwin Hubble malkovris ke la universo ekspansias. Laudire Einstein sekve diris ke L estis lia plej granda fuŝo.
En 1998 astronomoj malkovris ke la universa ekspansio estas akcelata, kontraŭe al la supozo de kosmologoj dum 60 jaroj. Sekve oni reenmetis L en la universan ekvacion de Einstein. Tiu L nomiĝas "negativa premo“ aŭ Malluma Energio.
La kosmologia konstanto
Verŝajne la plej granda maltrafo de Einstein estis lia obstina malakcepto de la kvantuma teorio, kiun lia pli fruaj esploroj pri la fotoelketra efiko (por kiu li ricevis la Nobel-premion) helpis evoluigi.
Malgraŭ la grandaj triumfoj de la kvantuma teorio, kaj ĝia akcepto de preskaŭ ĉiuj sciencistoj, Einstein restis skepta pri ĝi ĝis lia morto en 1955.
Lia fama diraĵo tiurilata: "Dio ne ludas per ĵetkuboj", dubantela probablecan karakteron de la naturo laŭ la kvantuma teorio. Einstein kredis, ke rezultoj de eksperimentoj estas determinaj ne ambiguaj.
La kvantuma teorio
Nigraj TruojFantasta implico de Ĝenerala de Relativeco estas Nigraj Truoj: kondensigita maso kun tiom forta gravito, ke ĝi malebligas al ajna objekto, ech lumo, foriri de sia limo.
En 1916, la germana fizikisto Karl Schwarzschild trovis solvon de la ekvacioj de Einstein, kiu priskribas Nigran Truon. Einstein opiniis ke Nigraj Truoj ne ekzistas en realeco.
En la sepdekaj astronomoj malkovris NigrajnTruojn: treege kompaktaj objektoj, la rezulto de gravita kolapso de grandaj steloj.En la naŭdekaj oni malkovris gigantajnNigrajn Truojn en la centroj de galaksioj, inkluzive de nia Lakta Vojo.
En la filmo “Interstela” rolas: - Nigra Truo, - vermo-tunelo - gravita tempo-malrapidiĝo
La du venotaj prelegoj: MRESIKU-AIS 2: Nigraj Truoj kaj aliaj strangaĵojIKU-AIS 3: La Relativeco-teorio por laikojAIS2+3 okazos ne en la ĉefa kongresejo sed en MRES (mapo en la KL p.9) morgau kaj marde je 9-10h