Coś ty ludziom uczynił, Einsteinie?

Cykl wykładów popularno-naukowych Rok akademicki 2004/2005; 9 III 2005

Coś ty ludziom uczynił, Einsteinie?

Dr hab. inż. Włodzimierz Salejda, profesor nadzwyczajny PWr

Instytut Fizyki PWr

E-mail: wlodzimierz.salejda@pwr.wroc.pl

Strona WWW

Strona WWW http://www.if.pwr.wroc.pl/~wsalejda/

1. Biografia naukowa

2. O atomach, molekułach i ruchach Browna

3. STO

4. Fotoefekt

5. Zakończenie

Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

Urodził się 14 marca 1879 w Ulm (Niemcy)

Matka, Paulina Ojciec, Herman

1. W Monachium w 1884 r. rozpoczyna naukę pod kierunkiem prywatnego nauczyciela; zaczyna uczyć się gry na skrzypcach.

2. W Monachium w 1886 r. rozpoczyna naukę

w szkole publicznej; w domu uczy się judaizmu.

3. W Monachium w 1888 r. wstępuje do gimnazjum.

Nie wiem

Nie wiem,, na co b na co bęędzie trzecia wojna światowadzie trzecia wojna światowa,, ale czwarta b ale czwarta bęędzie na pewno na maczugi. dzie na pewno na maczugi.

4. W latach 1891—95 zapoznaje się z elementami matematyki wyższej.

5. Wiosną 1895 r. porzuca naukę w gimnazjum i wyjeżdża do Pawii we Włoszech, gdzie od 1894 r. przebywa jego rodzina. Jesienią nie zdaje egzaminu wstępnego do ETH (Związkowa Wyższa Szkoła Techniczna) w Zurychu (Szwajcaria).

6. W 1986 r. kończy szkołę kantonalną w Aarau, co pozwala mu

wstąpić do ETH (oceny: 6 z historii, algebry, geometrii, geometrii opisowej i fizyki).

Biografia naukowa (2) PrawdąPrawdą jest to, co wytrzyma prób jest to, co wytrzyma próbę doę dośświadczenia. wiadczenia.

7. W 1900 r. kończy ETH w Zurichu (oceny: 5,5 z teorii funkcji, 5 z fizyki teoretycznej, doświadczalnej i astronomii); zostaje

wykwalifikowanym nauczycielem fizyki i matematyki; nic nie

wiadomo o jego pracy dyplomowej; wysyła 13 XII pierwszą pracę naukową do Annalen der Physik.

8. 1901 — otrzymuje obywatelstwo szwajcarskie; 13 III zostaje uznany za niezdolnego do służby wojskowej z powodu

płaskostopia i żylaków.

9. 1902 — zatrudnienie na czas próbny na stanowisko eksperta technicznego trzeciej klasy w biurze patentowym w Bernie.

AE AD 1896

Urzędnik biura patentowego

Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

7. 1903 — ślub z Milevą Maric.

8. 1904 — mianowanie na stałe do pracy w biurze patentowym w Bernie.

Zdjęcie ślubne, 1903

Mając dwadzieścia lat myślałem tylko o kochaniu. Potem kochałem już tylko myśleć.

Mając dwadzieścia lat myślałem tylko o kochaniu. Potem kochałem już tylko myśleć.

12. Rok 1905; AE ma 26 lat

 kończy pracę o kwantowej naturze światła (17 III),

 kończy rozprawę doktorska pt.

O nowej metodzie

wyznaczania rozmiarów

molekuł (30 IV), przedstawiona na Uniwersytecie w Zurichu;

przyjęta w lipcu,

 11 V redakcja Annalen der

Physik (AdP) otrzymuje pracę

o ruchach Browna,

Najpiękniejszym, co możemy odkryć, jest tajemniczość.

12. Rok 1905 (c.d.); AE ma 26 lat

 30 VI do redakcji AdP wpływa pierwsza praca o szczególnej teorii względności,

 27 IX wysyła do redakcji AdP drugą pracę o szczególnej

teorii względności, która zawiera wzór E = mc

 19 XII do redakcji AdP wpływa druga praca o ruchach Browna.

Biuro patentowe w Bernie

Czysto logiczne rozumowanie nie da nam żadnej wiedzy o realnym świecie.

student student

13. 1906 ^— awans na stanowisko eksperta technicznego drugiej klasy; XI kończy pierwszą pracę z zakresu kwantowej teorii ciała stałego dotyczącą ciepła

właściwego ciał stałych.

14. 1907 ^— odkrywa zasadę

równoważności (powiedział o niej najszczęśliwsza myśl mojego życia).

15. 1909 ^— rozpoczyna pracę na stanowisku profesora

nadzwyczajnego Uniwersytetu w Zurichu.

Dwie rzeczy s

Dwie rzeczy sąą niesko nieskońńczone — Wszechczone — Wszechświat i gświat i głłupota ludzka. upota ludzka.

Co do tej pierwszej istniej

Co do tej pierwszej istniejąą jeszcze w jeszcze wąątpliwotpliwośści.ci.

cesarza Austro-Węgier Franciszka Józefa na stanowisko profesora Uniwersytetu Karola Ferdynanda w Pradze; pierwsza konferencja Solvaya (30 X — 3 XI), wygłasza

referat pt. Obecny stan zagadnienia ciepła właściwego.

17. 1912 — zostaje mianowany profesorem zwyczajnym

Uniwersytetu w Zurichu; wspólnie z Grossmanem rozpoczyna pracę nad podstawami ogólnej teorii

względności.

Ś Ś wiat Amerykanina jest tak wielki, jak jego gazeta. wiat Amerykanina jest tak wielki, jak jego gazeta.

19121912

19141914

18. 1913 ^— zostaje członkiem Pruskiej Akademii Nauk i profesorem Uniwersytetu w Berlinie.

19. 1915

 prowadzi eksperymenty żyromagnetyczne,

 podpisuje Manifest do Europejczyków wzywający

wszystkich, którym droga jest kultura europejska, do wstąpienia do Ligi Europejczyków,

 przełom VI i VII w Getyndze wygłasza 6 wykładów o ogólnej teorii względności,

 XI znajduje wyjaśnienie precesji peryhelium Merkurego,

 podaje poprawne wyrażenie na ugięcie promieni światła przechodzących w pobliżu Słońca.

Cóż Có ż to za smutna epoka, w której to za smutna epoka, w której ł ł atwiej rozbić atwiej rozbi ć atom, ni atom, ni ż ż zniweczyć zniweczy ć przes przesą ą d. d.

20. 1916

 formułuje ogólną teorię względności (OTW),

 przewiduje istnienie fal grawitacyjnych,

 podaje teorię oddziaływania światła z materią (sugeruje istnienie emisji wymuszonej, tj. akcji laserowej),

 wyprowadza funkcję rozkładu Plancka,

 stwierdza, że kwanty energii h  niosą pęd h  /c,

 wyraża zaniepokojenie losowym charakterem fizyki kwantowej.

Im bardziej dana cywilizacja zrozumie,

Im bardziej dana cywilizacja zrozumie, że jej obraz ż e jej obraz ś świata jest fikcj wiata jest fikcją, ą, tym wy

tym wyż ż szy jest jej poziom nauki. szy jest jej poziom nauki.

21. 1917

 pisze pierwsza pracę o kosmologii,

 wprowadza wyraz kosmologiczny,

 cierpi z powodu choroby wątroby, wrzodu żołądka,

 zdrowie odzyskuje w 1920 r.,

 zostaje dyrektorem Instytutu Fizyki Cesarza Wilhelma

w Berlinie.

Najbardziej niezrozumia

Najbardziej niezrozumiałą kwestiłą kwestiąą dotycz dotycząąccąą śświata jest to, żwiata jest to, że on jest zrozumiae on jest zrozumiałły.y.

22. 1919

 29 maja 1919 całkowite zaćmienie Słońca,

 pomiar ugięcia promieni,

 9 XI ogłoszenie oficjalnych wyników pomiarów potwierdzających

przewidywania OTW,

 nagłówki w londyńskim Timesie:

Rewolucja w nauce. Nowa teoria

Wszechświata. Obalenie idei Newtona

 w The New York Timesie: Promienie wykrzywione na całym niebie. Ludzie nauki poruszeni wynikami obserwacji zaćmienia. Tryumf teorii Einsteina,

 Einstein zdobywa światową sławę.

WyjaśWyjaśnienia powinny byćnienia powinny być tak proste jak jest to moż tak proste jak jest to możliwe, ale nie prostsze.liwe, ale nie prostsze.

23. 1922 (9 XI) — otrzymuje nagrodę Nobla za

wyjątkowe zasługi w dziedzinie fizyki teoretycznej,

a w szczególności za wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego.

for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery

of the law of the photoelectric effect

Dobry Bóg nie gra w ko

Dobry Bóg nie gra w koś ści. ci.

Bosego ^— Einsteina.

25. 1927 ^— początek debaty

z Bohrem na temat podstaw mechaniki kwantowej.

26. 1932 ^— zostaje profesorem Instytutu Studiów

Zaawansowanych w Princeton;

opuszcza Niemcy i przenosi się do USA.

27. 1939 ^— wysyła list do F.D.

Franklina zwracając uwagę na militarne konsekwencje badań nad energią atomową.

Nauka uleg

Nauka uleg łaby stagnacji, gdyby mi ł aby stagnacji, gdyby miał ał a s a s ł ł u u ż ż yć y ć wy wyłą łącznie celom praktycznym. cznie celom praktycznym.

AE podpisuje list wysłany

2 VIII 1939 list do F.D.

Franklina — prezydenta USA Wskazał na możliwość

skonstruowania broni

atomowej i podkreślił wagę, jaką ma wyprzedzenie

Niemiec przez USA

w budowie takiej broni. List ten przyczynił się do

rozpoczęcia prac nad

Projektem Manhattan, które doprowadziły do zbudowania pierwszej bomby atomowej.

To, co nazywamy fizyk

To, co nazywamy fizykąą, obejmuje ca, obejmuje całąłą grupę grupę nauk przyrodniczych, które opieraj nauk przyrodniczych, które opierają swe teorie na ą swe teorie na pomiarach i których idee i twierdzenia daj

pomiarach i których idee i twierdzenia dają sią sięę sformu sformułowałowaćć za pomoc za pomocąą matematyki. matematyki.

28. 1940 r ^— otrzymuje

obywatelstwo amerykańskie.

29. 1948 r ^— wykrycie tętniaka aorty brzusznej.

30. 1950 r ^— podpisuje i pieczętuje testament.

31. 13 IV 1955 ^— pęknięcie tętniaka aorty.

32. 18 IV 1955 — umiera w nocy o godzinie 1.15 w Princeton;

powiedział na łożu śmierci:

Ukończyłem swoje dzieło

Jednej rzeczy nauczy

Jednej rzeczy nauczy łem si ł em si ę w moim d ę w moim dł ługim ugim ż życiu: yciu: że ca ż e cał ła nasza nauka a nasza nauka w konfrontacji z rzeczywisto

w konfrontacji z rzeczywistoś ści cią ą wydaje się wydaje si ę prymitywna i dziecinna — prymitywna i dziecinna — a jednak jest to najcenniejsza rzecz, jak

a jednak jest to najcenniejsza rzecz, jak ą posiadamy. ą posiadamy.

1. Izrealitą, który przeżył holocaust.

2. Mężem (ślub ^— 1903, rozwód 1919).

3. Ojcem (Hans ^— 1904 ^— 1973, Eduard – 1910 ^— 1965).

4. Mężem (drugi ślub 1919)

i ojczymem (dwie córki drugiej żony z pierwszego

małżeństwa).

Moralno

Moralnośćść czł człowieka zaleowieka zależży od zdolnoy od zdolnośści wspóci współłodczuwania z innymi ludodczuwania z innymi ludźmi, wyksztaźmi, wykształcenia łcenia oraz wi

oraz więęzi i potrzeb spozi i potrzeb społecznych; łecznych; żżadna religia nie jest do tego potrzebna. adna religia nie jest do tego potrzebna.

Kim był?

5. Postacią charyzmatyczną, znaną i sławną na całym świecie.

6. Pacyfistą, zwolennikiem

supranacjonalizmu; po II wojnie

światowej wysunął koncepcję powołania jednego rządu światowego i wyłącznie pokojowego wykorzystania energii

atomowej.

7. Nigdy nie wybaczył Niemcom holocaustu (kuzynka zginęła w Auschwitz).

8. Miłośnikiem sprawiedliwości i mądrości;

wysoko cenił sobie wolność; znajomi

mówili to człowiek najbardziej wolnym, wśród tych których kiedykolwiek spotkali i znali.

CzłCzłowiek byowiek byłłby zaiste żby zaiste żaałłosnosnąą istot istotąą, gdyby kierowa, gdyby kierowałł si sięę w w żżyciu yciu wyłąwyłącznie strachem przed karcznie strachem przed karąą i nadziej i nadziejąą na nagrod na nagrodę po ę po śśmierci.mierci.

19201920

9. Człowiekiem kochającym

muzykę, lubił Mozarta, Bacha, Vivaldiego, Scarlattiego,

Schuberta (uwielbiał), nie cierpiał Wagnera.

10. Po mistrzowsku władającym

językiem niemieckim; wszystkie prace napisał po niemiecku, był mistrzem opisu i niuansów.

Nie potrafi

Nie potrafięę wyobrazi wyobrazićć sobie Boga, który nagradza i karze istoty przez siebie samego sobie Boga, który nagradza i karze istoty przez siebie samego stworzone, którego zamys

stworzone, którego zamysłły przykrojone sy przykrojone sąą na nasz na nasząą miar miaręę — krótko mówi — krótko mówiąc, Boga, ąc, Boga, który nie jest niczym innym, jak odbiciem ludzkich s

który nie jest niczym innym, jak odbiciem ludzkich słłaboabośści.ci.

Kim był?

11. Genialnym naukowcem,

najwybitniejszym uczonym XX w.

12. Żywą legendą — znajomi w jego towarzystwie czuli się dobrze

i swobodnie, nie umacniał swojej legendy, która nie napawała go nawet radością.

Tym niemniej podczas sympozjum zorganizowanym w Princeton

19 marca 1949 rok z okazji

siedemdziesiątych urodzin, gdy AE Einstein wszedł na salę wszyscy

obecni wstali z miejsc.

Przy wpajaniu ludziom tego, co moralnie słuszne, kaznodzieje powinni zdobyć się na odwagę i odrzucić doktrynę osobowego Boga, to znaczy nie powoływać się dłużej na owo źródło strachu

i nadziei, dzięki któremu w przeszłości kapłani skupiali w swych rękach tak ogromną władzę.

Irytował się, gdy ktoś

wykorzystywał jego pozycję; profesor X w rozmowie z Einsteinem usłyszał od niego opinię: Pana wyniki byłyby bardzo ważne, gdyby były

poprawne. Profesor X, w celu podniesienia własnej reputacji i uniwersytetu, przekazał do prasy zniekształconą i skróconą opinię Einsteina nie zawierającą słów po przecinku będących ważnym

zastrzeżeniem. Einstein już nigdy nie

przyjął profesora X.

Jestem przekonany, że aby uświadomić sobie zasadnicze znaczenie zasad moralnych w czynieniu naszego życia lepszym i szlachetniejszym, nie musimy odwoływać się do idei osobowego prawodawcy, zwłaszcza takiego, który

karze nagradza. Osobowość kształtuje się nie przez piękne słowa lecz pracą i własnym wysiłkiem.

Kim był?

13. Filozofem; dużą wagę przykładał do epistemologii; studiował przez całe życie dzieła filozoficzne; dużą wagę przykładał do epistemologii: Nauka bez epistemologii jest prymitywna i niejasna.

Ale uczonych zbyt mocno

przywiązanych do określonej

koncepcji epistemologicznej ostrzegał słowami:

Uczony epistemologom jawi się jako pozbawiony skrupułów oportunista.

Zdaniem epistemologa uczony jest:

 realistą, gdy dąży do opisania świata niezależnego od aktów percepcji;

Moje pogl

Moje pogląądy bliskie są pogldy bliskie są pogląądomdom Spinozy Spinozy: podziw dla pi: podziw dla pięękna oraz wiara w logicznkna oraz wiara w logicznąą prostot prostotęę porząporządku i harmonii, które w naszej znikomodku i harmonii, które w naszej znikomośści możci możemy pojemy pojąćąć jedynie w sposób bardzo jedynie w sposób bardzo

niedoskona

niedoskonałły. Uway. Uważżam, am, żże musimy sie musimy sięę pogodzi pogodzićć z t z tąą niedoskona niedoskonałłoośściciąą naszej wiedzy naszej wiedzy i poznania oraz traktowa

i poznania oraz traktowaćć wartoś wartości i powci i powiinnonnośści moralne jako problemy czysto ludzkie.ci moralne jako problemy czysto ludzkie.

19311931

Uczony epistemologom jawi się jako pozbawiony skrupułów oportunista.

Zdaniem epistemologa uczony jest:

 idealistą, gdy uważa pojęcia i teorie za swobodne wytwory ludzkiego umysłu, których nie można logicznie wywieść z danych doświadczalnych;

 pozytywistą, gdy traktuje swoje pojęcia i teorie jako uzasadnione tylko wówczas, gdy dostarczają logicznej reprezentacji związków między spostrzeżeniami

zmysłowymi;

 platonikiem lub pitagorejczykiem, gdy uważa postulat logicznej prostoty za nieodzowne i skuteczne narzędzie badawcze.

AE ad 1947

W kwestii istnienia Boga zajmuję stanowisko agnostyka.

Kim był?

14. Był filozofem dogmatycznie

broniącym koncepcji obiektywnej rzeczywistości.

Dzisiaj wiemy, że z powodów

zasadniczych nie ma powrotu do newtonowskiej przyczynowości.

Nadzieje Einsteina dotyczące

przyczynowości w mikroświecie, w fizyce kwantowej były

nieziszczoną mrzonką i marzeniem.

AE ad 1950

Problemem naszego wieku nie jest bomba atomowa, lecz serce ludzkie Problemem naszego wieku nie jest bomba atomowa, lecz serce ludzkie

Pytał siebie i innych:

Czy Księżyc istnieje tylko wtedy, gdy na niego patrzymy?

Mechanika kwantowa to teoria prowizoryczna

i tymczasowa, którą AE zaakceptował.

Brak przyczynowości

w mechanice kwantowej niepokoił go najbardziej.

AE w Barcelonie ad 1923

W miarę jak rośnie moja sława, staję się coraz głupszy, co, oczywiście, jest W miarę jak rośnie moja sława, staję się coraz głupszy, co, oczywiście, jest

zjawiskiem dość powszechnym.

zjawiskiem dość powszechnym.

Kim był?

Ideał, paradygmat, koncepcja

dziewiętnastowiecznej przyczynowości była mu bliska.

W tym sensie był konserwatystą

i wyznawcą newtonowskiej mechaniki, gdzie znajomość warunków

początkowych i równań ruchu

determinuje przeszłość, teraźniejszość i przyszłość.

Wskazał na zasadniczy problem, którym był wedle niego brak przyczynowości w fizyce kwantowej.

Aby ukarać mnie za moją pogardę dla autorytetów, los sprawił, że sam Aby ukarać mnie za moją pogardę dla autorytetów, los sprawił, że sam

stałem się autorytetem.

stałem się autorytetem.

Mechanika kwantowa budziła w nim namiętne

uczucia graniczące z manią prześladowczą; dużo czasu i wysiłku poświęcił koncepcji komplementarności

i obiektywnej rzeczywistości.

Poświęciłem sto razy więcej czasu problemom mechaniki kwantowej niż ogólnej teorii

względności.

Nie mam żadnych szczególnych uzdolnień. Cechuje mnie tylko Nie mam żadnych szczególnych uzdolnień. Cechuje mnie tylko

niepohamowana ciekawość.

niepohamowana ciekawość.

Kim nie był?

 Rewolucjonistą — cenił Lenina:

Szanuję Lenina jako człowieka, który oddał wszystkie swoje siły walce o sprawiedliwość społeczną.

Nie uważam natomiast, by jego metody były właściwe.

 Politykiem ani buntownikiem —

zdobycie władzy nigdy nie było jego celem; uznawał władzę rozumu.

 Promotorem pracy doktorskiej.

 Nie był dobrym wykładowcą, ponieważ nie lubił wykładać.

 Współpracownikiem lub

współautorem ważnych prac naukowych (napisał je

samodzielnie).

Lata 40-te XX w

Bóg dał mi upór muła i dość Bóg dał mi upór muła i dość

dobry węch

dobry węch

 Człowiekiem wierzącym — nie zwykł modlić się ani uwielbiać Boga.

 Wierzył głęboko w istnienie praw

Natury, które należy odkrywać; temu poświęcił całe swoje życie.

 Świadczy o tym stwierdzenie: Pan Bóg jest wyrafinowany, lecz nie perfidny, co miało znaczyć: Przyroda skrywa swoje tajemnice, ponieważ jest

wyniosła, a nie dlatego, że chce nas wywieść w pole.

 Nauka bez religii jest ułomna, religia bez nauki jest ślepa; religią dla AE była głęboka wiara w ... (patrz wyżej).

Wygoda i przyjemności nigdy nie były dla mnie celem samym w sobie — takie

postawy etyczne nazwałbym ideałem dla świń

Tym niemniej dla ludzi i nauki uczynił bardzo wiele:

1. STO — stanowi dopełnienie elektrodynamiki

2. OTW — jest dopełnieniem prawa

powszechnego ciążenia; urzeczywistnia koncepcję względności wszelkiego ruchu.

Dzieła naukowe AE stanowiły

ukoronowanie badań poprzedników;

doprowadził zastaną fizykę do

doskonałości i wskazał przyszłe pola zainteresowań fizyków.

Był pionierem fizyki kwantowej razem z N. Bohrem, M. Planckiem — nowej,

nieznanej wcześniej dziedziny, co nie było rozwinięciem żadnej wcześniej istniejącej teorii.

Moje ciało ma zostać spalone, aby ludzie nie czcili moich kości.

eksperymentatorem, teoretykiem, mechanikiem, artystą ekspozycji (demonstracji, pokazów)

Hypotheses non fingo (nie stawiam hipotez, nie snuję domysłów): Pod adresem Newtona napisał: Wybacz mi Newtonie [...] Pojęcia, które stworzyłeś, nadal kierują naszym myśleniem o fizyce, aczkolwiek wiemy już, że w dążeniu do głębszego zrozumienia związków

będziemy musieli zastąpić je pojęciami bardziej

oderwanymi od sfery bezpośredniego doświadczenia.

Pozostał wierny Newtonowi w odniesieniu do zasady przyczynowości.

Dopiero w teorii kwantów traci sens stosowanie rachunku różniczkowego Newtona i zawodzi nas ścisła

przyczynowość. Ostatnie słowo nie zostało jednak jeszcze powiedziane. Oby duch metody Newtona dał nam moc przywrócenia zgodności między

rzeczywistością fizyczną i fundamentem teorii Newtona

— ścisłą przyczynowością

AE przyjmuje obywatelstwo USA, 1940 r

Fakty nie są najważniejsze. Zresztą, aby je poznać, nie trzeba wcale studiować na uczelni — można się ich nauczyć z książek. Istota kształcenia w szkole wyższej nie polega zatem na wpajaniu wiedzy faktograficznej, lecz na ćwiczeniu umysłu w dochodzeniu do tego, czego nie

da się znaleźć w podręcznikach

Uczeni, których uważał za prekursorów

2. J.C. Maxwell 3. E. Mach

4. M. Planck

5. K. Lorentz — Podziwiam go jak nikogo innego, powiedziałbym nawet, że go kocham.

6. H. Poincare — nie przepadali za sobą; Poincare o AE:

myślicieli, jakich znam; [...] Szczególnie musimy podziwiać łatwość, z jaką

dostosowuje się do nowych koncepcji, oraz zdolność do wyciągania z nich wszelkich konsekwencji.

Upokorzenia i psychiczne gnębienie uczniów przez niedouczonych i egoistycznych Upokorzenia i psychiczne gnębienie uczniów przez niedouczonych i egoistycznych nauczycieli sieje spustoszenie w młodych umysłach, powodując w późniejszym wieku nauczycieli sieje spustoszenie w młodych umysłach, powodując w późniejszym wieku

opłakane skutki, których już nie da się naprawić (Lejda, 1934) opłakane skutki, których już nie da się naprawić (Lejda, 1934)

J.C. Maxwell (1831-79)

Fotografie uczonych, których A.E. uważał za prekursorów Ersnt Mach

(1838-1916)

Hendrik Antoon Lorentz (1853-1929, nagroda Nobla 1902)

Henri Poincare (1854-1912)

Fotografie

uczonych, których A.E. uważał za

prekursorów Max Karl Ernst Ludwig Planck

(1858-1947)

Od lewej: Niels Bohr (1885- 1962, nagroda Nobla w 1922 r.

i M. Planck (nagroda Nobla 1918)

Uczynki AE w 1905 r

1. 17 III kończy pracę na temat kwantów światła i fotoefektu, za którą otrzymał nagrodę Nobla

2. 30 III kończy rozprawę doktorską na temat sposobu określenia rozmiarów atomów i cząsteczek

3. 11 V do redakcji czasopisma Annalen der Physik dociera praca na temat ruchów Browna

Najgorzej, gdy szkoła ucieka się do takich metod, jak zastraszanie, przemoc, sztuczny autorytet. Metody te niszczą u uczniów naturalne odruchy, szczerość i wiarę w siebie,

czyniąc z nich ludzi uległych (Albana, NY, 15 X 1936)

Uczynki AE w 1905 r

4. 30 VI redakcja w/w czasopisma otrzymuje pierwszą pracę o STO 5. 27 IX redakcja w/w czasopisma otrzymuje drugą pracę o STO

zawierającą najsłynniejszy wzór XX wieku: E = mc

.

6. 27 XII do redakcji czasopisma Annalen der Physik wpływa druga praca na temat ruchów Browna.

Zadaniem systemu edukacyjnego powinno być kształtowanie niezależnie myślących i działających jednostek, które jednakże uznawałyby służbę dobru ogólnemu za swój

najwyższy cel w życiu (Albana, NY, 15 X 1936)

Rok 1905

Prace te dotyczyły podstawowych problemów fizyki z początków XX wieku:

 Istnienie (realność) atomów i cząstek; w jaki sposób można udowodnić ich istnienie?

Śmierć nie jest kresem naszego istnienia – żyjemy w naszych dzieciach

i następnych pokoleniach. Albowiem oni to dalej my, a nasze ciała to zwiędłe liście na drzewie życia

Towarzystwo Dżentelmenów w Szkocji , William Smellie autor hasła, znany z zamiłowania do nauki i whisky,

napisał

Atom. W filozofii, cząsteczka tak mała, że nie dopuszcza dalszego podziału. Atomy są najmniejszymi ciałami i

uważa się je za podstawowe części składowe wszystkich obiektów fizycznych

AE z rodziną nad Wielkim Kanionem

Biografia naukowa (34)

Realność atomów i cząsteczek

Poglądy w XIX w

 John Dalton (1766-1844) w 1808 r.

wydaje książkę New System of Chemical Philosophy, co oznacza narodziny nowoczesnej chemii, zgodnie z którą materie jest

zbudowana ze skończonej liczby różnych atomów (znano 18

pierwiastków); pisał wszystkie atomy tego samego rodzaju, proste czy

złożone (dzisiaj są to obiekty nazywane molekułami lub

cząsteczkami), musza być identyczne pod względem kształtu, ciężaru i

wszelkich cech innych

Szkoła powinna dążyć do tego, by młody człowiek opuszczał ją jako harmonijna osobowość, a nie jako specjalista. (Albana, NY, 15 X 1936) W przeciwnym razie człowiek taki — z całą swą specjalistyczną wiedzą — przypomina bardziej wytresowanego psa niż harmonijnie ukształtowaną osobę

(New York Times, 5 X 1952)

 Amadeo Avogadra (1776-1856) w 1811 r. wysuwa hipotezę:

w ustalonej temperaturze i ciśnieniu równe objętości

różnych gazów zawierają tyle samo cząsteczek; tej hipotezy J. Dalton nie zaakceptował jak wielu innych; hipoteza ta jest najstarszym prawem

fizykochemicznym, opartym na założeniu o realności molekuł.

Wolność nauczania i wyrażania opinii w książkach i prasie stanowi podstawę Wolność nauczania i wyrażania opinii w książkach i prasie stanowi podstawę

zdrowego i naturalnego rozwoju społeczeństwa (1936) zdrowego i naturalnego rozwoju społeczeństwa (1936)

Realność atomów i cząsteczek

Poglądy chemików w XIX w.

 William Prout, lekarz i chemik z zamiłowania, w 1815 — 16 roku dowodził, że ciężar

poszczególnych atomów można wyrazić w postaci całkowitej wielokrotności podstawowej jednostki, którą jest ciężar atomowy wodoru; nie uważał jednak, że jego odkrycie

przemawia na rzecz realności atomów!

40-latek

Za największe zło kapitalizmu uważam okaleczanie osobowości. Złem tym jest dotknięty cały Za największe zło kapitalizmu uważam okaleczanie osobowości. Złem tym jest dotknięty cały nasz system edukacyjny. Uczniom nazbyt silnie wpaja się ideę współzawodnictwa, każąc im nasz system edukacyjny. Uczniom nazbyt silnie wpaja się ideę współzawodnictwa, każąc im

uznawać żądzę odnoszenia sukcesów za podstawę przyszłej kariery (maj 1949) uznawać żądzę odnoszenia sukcesów za podstawę przyszłej kariery (maj 1949)

Realność atomów i cząsteczek

Poglądy chemików w XIX w

 Thomas Young w 1816 r. stwierdził, że średnica lub długość cząsteczki wody mieści się między dwoma

tysiącami i dziesięcioma tysiącami milionowych części cala (cal=25,4 mm)

Nauka w szkołach powinna być prowadzona w taki sposób, aby uczniowie uważali ją za cenny dar, a nie za ciężki obowiązek (5 X 1952)

Realność atomów i cząsteczek

Poglądy chemików w XIX w



Przez cały XIX wiek panował w Europie wśród chemików terminologiczny chaos;

na pierwszej w dziejach międzynarodowej konferencji naukowej (Karlsruhe, 3—

5 IX 1860; był to Międzynarodowy Kongres Chemików) dyskutowano na temat, czy należy rozróżniać terminy atom i molekuła? Hipoteza Avogadro zyskała większą popularność i podbiła umysły wszystkich uczestników Kongresu; wielu wybitnych chemików uważało teorię atomistyczną za niewiarygodną i

niepotrzebną i zbędną

(39)

Przez wolność akademicką rozumiem prawo poszukiwania prawdy oraz publikowania i nauczania tego, co uważa się za prawdę. Prawo to wiąże się także z pewnym obowiązkiem

— nikomu nie wolno ukrywać żadnej części tego, co uznaje za prawdziwe. W oczywisty sposób wszelkie ograniczenia wolności akademickiej hamują proces upowszechniania wiedzy

w społeczeństwie, a tym samym upośledzają zdolności prawidłowego osądu i działania

atomów i molekuł.

 Gazy składają się z cząsteczek; ciśnienie gazu jest wynikiem zderzeń cząsteczek ze ściankami naczynia (Daniel Bernoulli)

 Clausius w 1857 r. wyjaśniał różnice między ciałami stałymi, cieczami i gazami wskazując na różne typy ruchów cząsteczek w tych ciałach

 W 1866 r Loschmidt oszacował średnicę cząsteczek powietrza na 10

m; liczbie Avogadro przypisał

wartość 0,5  10

.

 W 1870 r. lord Kelvin, który uważał, że

potwierdzonym faktem naukowym jest, że gazy

składają się z poruszających się molekuł, oszacował średnicę cząsteczki gazu, która nie jest mniejsza od 210

m.

Biografia naukowa (40)

Już jako młody chłopiec czułem, że wojskowa mentalność Niemiec jest mi obca

 Maxwell w 1873 r. uważał, że liczba Avogadro wynosi 4  10²³ , średnica molekuły wodoru wynosi około

610^-10 m i napisał: Choć przez wieki na niebie wydarzały się i wydarzać się będą wielkie

katastrofy, choć dawne systemy rozpadają się i w ich miejsce powstają nowe, molekuły, z których systemy te (układ słoneczny) są zbudowane – fundamentalne cegiełki materialnego Wszechświata – pozostają niezmienne i niezniszczalne, istnieją do dziś tak jak zostały stworzone – doskonałe pod względem liczby, miary i wagi.

 Zwolennikiem atomistycznej budowy materii był

Ludwig Boltzmann, którego poglądy i innych zwalczali zwolennicy E. Macha W. Ostwalda, którzy uważali, że podstawową wielkością fizyczna jest energia, a atomy są matematyczną fikcją, mnemotechniczne narzędzie.

 W roku 1880 średnicę molekuły wodoru szacowano na od 10^-8 do 210^-8 m

Niemcy jako cały naród odpowiadają za te masowe morderstwa i jako cały naród musza za nie ponieść karę. [..] Naród niemiecki popierał partię narodowosocjalistyczną

i obrał Hitlera kanclerzem, pomimo iż w swojej książce i przemówieniach przedstawiał on swe haniebne zamiary tak jasno, że nie można ich było nie zrozumieć

(o bojownikach getta warszawskiego, NY 1944)

rozpuszczalnika jest otoczona (tj. zamknięta) membraną, która całkowicie przepuszcza

rozpuszczalnik. Do objętości cieczy pod membraną dodajemy substancji rozpuszczanej (np. cukru). Jeśli membrana jest całkowicie nieprzepuszczalna dla

substancji rozpuszczonej, to rozpuszczalnik przepływa do zamkniętej objętości V dopóki nie ustali się

równowaga (do V wpływa i wypływa w jednostce czasu tyle samo rozpuszczalnika). Jeśli membrana jest

sztywna, to działa na nią ze strony układu

(ciecz+substancja rozpuszczona) zamkniętego w

objętości V ciśnienie p zwane osmotycznym, przy czym pV=nRT,

gdzie T – temperatura układu ciecz+substancja

rozpuszczona, R – uniwersalna stała gazowa, n – liczba moli rozpuszczonej substancji.

Uwagi: (1) Jednoprocentowy roztwór cukru wywiera ciśnienie (2/3) ciśnienia atmosferycznego. (2) Prawo stosuje się do roztworów doskonałych, tj. o małym stężeniu. (3) Dzięki tym odkryciom pojęcie molekuły w chemii zostało ostatecznie potwierdzone i uznane.

Biografia naukowa (42)

AE ad 1933

Zjawisko osmozy, ciśnienie osmotyczne, prawa van’t Hoffa (pierwsza nagroda Nobla w dziedzinie chemii 1901 r)

AE w rozprawie doktorskiej ukończonej w 1905 roku (opublikowanej w 1906 r) wyprowadził prawo van’t

Hoffa dla roztworów doskonałych: pV=nRT, co pozwoliło mu podać nowe metody teoretyczne wyznaczania

rozmiarów molekuł i liczby Avogadro, dla której znalazł najpierw wartość (z danych na temat wodnych roztworów cukru)

N=2,1  10

,

którą zweryfikował w 1906 do wartości N=4,15  10

,

co było wynikiem pojawienia się lepszych danych doświadczalnych.

Teoria AE zjawiska osmozy została ponownie poprawiona w 1911 r. i nowe obliczenia liczby Avogadro doprowadziły do wartości

N=6,6  10

.

Zbrodnia Niemców jest zaiste najbardziej odrażającym czynem, jaki zna historia tzw.

narodów cywilizowanych. Niemieccy intelektualiści – jako grupa – zachowali się nie lepiej niż motłoch (w liście do Otto Hahna, 28 I 1949)

kurzu, miału skalnego w wodzie.

Dzisiaj wiemy, że Brown obserwował skutek uderzeń

cząsteczek wody, wykonujących chaotyczny ruch cieplny, z zawieszonymi w niej drobinami. Ruchy stają się

gwałtowniejsze, w miarę malenia: (1) liniowych

rozmiarów drobin (dla drobin o promieniu mniejszym od jednego mikrometra ruchy są niezauważalne) i (2)

lepkości oraz przy wzroście temperatury.

Przypuszczano, że ruchy Browna są konsekwencją:

istnienia drobnoustrojów, gradientu temperatury, drgań i zaburzeń mechanicznych, zjawiska kapilarnego,

napromieniowania cieczy, prądów konwekcyjnych

Spekulowano o możliwości wykorzystania ruchów Browna do zbudowania perpetuum mobile drugiego rodzaju, tj.

silnika cieplnego napędzanego przez chaotyczny ruch cieplny drobin. W historii fizyki nazwano to demonem Maxwella. Podważano tym samym stosowalność II zasady termodynamiki do układów o rozmiarach mniejszych od jednego mikrona.

Poprawną analizę teoretyczną ruchów Browna podał AE w1905 r.

Biografia naukowa (44)

Poprawną analizę teoretyczną ruchów Browna podał AE w 1905 r.

Pokazał, że średnia wartość przesunięcia drobiny po czasie t wynosi

<x

>=RTt/(3Na),

gdzie N – liczba Avogadro, a – rozmiar linowy drobin,  - współczynnik lepkości.

Znając z pomiarów <x

>, t, a oraz  można wyznaczyć N!

Ile wynosi <v

>? Z zasady ekwipartycji energii

<v

>=3RT/(Nm),

co jest większe od <x

>

t o wiele rzędów wielkości (dla wody o temperaturze 290 K, a=0,001 mm, <x

>

t = 0,1 mikrometra/sekundę, gdy tymczasem <v

>

jest rzędu 100 m/s).

Wytłumaczenie: prędkość drobiny zmienia kierunek i wartość około 10 mln razy na sekundę, co uniemożliwia jej

wyznaczenie.

Dokładne pomiary Jeana Perrina (nagroda Nobla w 1926 r za badania nad ruchami Browna), podsumowane w 1913 roku, potwierdziły w pełni przewidywania teoretyczne AE. W ten sposób teoria atomowa zatriumfowała; uczynek AE

spełniony.

Biografia naukowa (45)

ośrodek przenoszący fale

Hipoteza eteru: Eter to ośrodek w stanie absolutnego

spoczynku względem gwiazd stałych, w którym rozchodzi się światło, w którym Ziemia porusza się tak, jakby był dla niej zupełnie przezroczysty.

Każdy wielki uczony z tego okresu miał swój eter (Fresnel, Cauchy, Kelvin, Planck, Maxwell, Hertz, Lorentz, Larmor i inni)

J.C. Maxwell (1878): Nie ma żadnych wątpliwości, że

przestrzeń międzyplanetarna i międzygwiezdna nie jest pusta, lecz wypełnia ją materialna substancja lub ciało, które z pewnością jest największym i zapewne

najbardziej jednorodnym ciałem, jakie znamy.

Albert Abraham Michelson (nagroda Nobla z fizyki 1907 r dla pierwszego amerykanina), za pomocą skonstruowanego przez siebie interferometru, mierzy czas jaki potrzebuje światło do przebycia takiej samej drogi w kierunku

równoległym i prostopadłym do prędkości orbitalnej Ziemi (30 000 m/s). Jeśli eter spoczywa, to w eksperymencie Michelsona powinna wystąpić różnica czasu.

Biografia naukowa (46)

Einstein, jak nikt przedtem,

potrafił odkrywać cechy niezmienniczości Albert Abraham Michelson, za pomocą

skonstruowanego przez siebie

interferometru, mierzy (1880-1881) czas jaki potrzebuje światło do

przebycia takiej samej drogi w kierunku równoległym i prostopadłym do

prędkości orbitalnej Ziemi (30 000 m/s).

Jeśli eter spoczywa, to w eksperymencie Michelsona powinna wystąpić różnica

czasu.

Konkluzja A.A. Michelsona:

Zostało wykazane, że wnioski wynikające z teorii spoczywającego eteru są

błędne, a z tego nieuchronnie wynika, że błędna jest sama hipoteza.

Biografia naukowa (47) Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

Zdrowy rozsądek to zbiór uprzedzeń nabytych do osiemnastego roku życia.

Potwierdzeniem są negatywne wyniki doświadczeń Alberta

Michelsona (1852–1931, nagroda Nobla 1907), który urodził się w Strzelnie na Kujawach, rodzina wyemigrowała w 1855 r. do USA, gdzie przybyli 1856 r.; był

najwybitniejszym mierniczym prędkości światła.

A. Michelson

Nie spotkałem dotąd dziewczyny, której urok nie potrzebowałby wspólnej płaszczyzny naukowej.

Nie spotkałem dotąd dziewczyny, której urok nie potrzebowałby wspólnej płaszczyzny naukowej.

STO – kolejny uczynek AE Einstein, jak nikt przedtem,

potrafił odkrywać cechy niezmienniczości

AE wierzył w istnienie eteru co najmniej do 1901 r.

Albert Einstein zaproponował całkowicie nowe rozwiązania wprowadzając nową kinematykę, co wynikało z bardzo gruntownej analizy pomiarów.

Problem AE z Aarau (1895-6): Jeśli ktoś biegnie w ślad za falą świetlną z prędkością światła, to powinien widzieć niezależny od czasu front falowy. A jednak wydaje się, że coś takiego nie istnieje!

AE w 1949 r napisał: po dziesięciu latach rozważań wyłoniła się STO z paradoksu, na który natknąłem się w wieku szesnastu lat

Strach i głupota zawsze leżały u podstaw większości ludzkiego działania(IV 1954) Strach i głupota zawsze leżały u podstaw większości ludzkiego działania(IV 1954)

się obok promienia światła z

prędkością światła? Czy widziałby wówczas swe odbicie w lustrze trzymanym w ręce?

Rozwiązanie: prędkość światła nie zależy ani od prędkości

źródła ani od prędkości

odbiorcy; jest stała względem dowolnego inercjalnego

układu odniesienia.

Aforyzm AE: Jeśli coś nie ma ceny, nie ma również wartości Aforyzm AE: Jeśli coś nie ma ceny, nie ma również wartości

ArauArau

zarówno ze względu na zawartość, jak i na styl.Einstein, jak nikt przedtem, potrafił odkrywać cechy niezmienniczości

Estetyczne źródła STO; powstała w okresie od 10 maja do 15 czerwca 1905 r (pięć tygodni)

AE kierował się przy tym dążeniem do prostoty (argument estetyczny) Szczególna, ponieważ odnosi się do inercjalnych układów odniesienia Uczynki AE w dziedzinie STO

1. Odrzuca idee eteru, jako koncepcję zbyteczną, co oznacza, że nie istnieje absolutny układ odniesienia

2. Uogólnia transformacje Galileusza na wszystkie zjawiska i prawa fizyczne i przyjmuje postulat I STO: Prawa fizyki mają taką samą postać we wszystkich układach inercjalnych

3. Postulat II: W dowolnym układzie inercjalnym światło rozchodzi się z taka samą prędkością c, niezależnie od tego, czy jest emitowane

przez ciało pozostające w spoczynku czy poruszające się ruchem jednostajnym prostoliniowym

Biografia naukowa (49)

Najcenniejszych rzeczy w życiu nie nabywa się za pieniądze Najcenniejszych rzeczy w życiu nie nabywa się za pieniądze

 Postulaty STO mają treść fizyczną tylko wtedy, gdy podamy reguły operacyjne mierzenia położenia i czasu.

 Czas nie jest pojęciem absolutnym; każdy układ inercjalny ma swój czas, zwany czasem własnym, innymi słowy istnieje tyle czasów, ile układów odniesienia

 Warunki pomiaru rozmiarów obiektów będących w ruchu jednostajnym prostoliniowym wskazują na kinematyczne (ale nie dynamiczne)

skrócenie ich rozmiarów podłużnych (w stosunku do prędkości)

 Jednoczesność jest pojęciem względnym, tj. zależy od obserwatora Przykład: dwa identyczne pręty A i A’ znajdują się w tym samym układzie odniesienia K, w którym obserwatorzy Adam i Antoni

zsynchronizowali zegarki. Adam wraz z prętem pozostaje w układzie K, natomiast Antoni wraz z prętem A’ przenosi się do ruchomego układu inercjalnego K’ (trzymając pręt A’ wskakuje do przejeżdżającego mimo pojazdu). Adam i Antoni mierzą – w swoich układach odniesienia – czasy t

oraz t

, w których światło przelatuje od drugiego do pierwszego końca pręta i z powrotem. Z pierwszego postulatu STO wynika, że t

= t

.

Dodatkowo Adam – w swoim układzie odniesienia – mierzy czas t

’ potrzebny na to, aby światło przeleciało z drugiego końca pręta A’ do pierwszego i z powrotem i otrzymuje wynik t

’  t

.

Biografia naukowa (50)

Powszechnie znana maksyma mówi, że

"wszystko jest względne". Teoria Einsteina nie jest jednak powtórzeniem tego filozoficznego banału, ale precyzyjnym matematycznym

twierdzeniem, określającym względność pomiarów naukowych. Oczywiste jest, że

subiektywne postrzeganie czasu i przestrzeni zależy od obserwatora. Jednakże przed

Einsteinem większość ludzi uważała, że za tymi subiektywnymi wrażeniami kryje się czas

absolutny i rzeczywiste odległości, które można mierzyć w sposób obiektywny za pomocą

dokładnych przyrządów pomiarowych. Einstein odrzucił pojęcie czasu absolutnego, co

spowodowało rewolucję w nauce.

Tekst znaleziony w Internecie

Biografia naukowa (50)

Kto chce znaleźć w życiu szczęście, powinien związać się z jakimś celem, a nie z ludźmi lub rzeczami

Doktorat w Oxfordzie, 1931 Doktorat w Oxfordzie, 1931

Wybrane konsekwencje:

 Dylatacja czasu ^{( }

— czas własny)

 ₀ 

'

2 0

K do

K z

1





 



 

 



 



c V

Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić, i przychodzi taki jeden, który nie wie, że się nie da, i on właśnie to robi.

STO — kolejny uczynek AE Wybrane konsekwencje:

 Kinematyczne skrócenie długości podłużnej ^(l

– długość własna)

 ₀ 

'

2 0

K do

K z

1

l l

c l V

l



 

 



 



Uczony jest człowiekiem, który wie o rzeczach nieznanych innym i nie ma

pojęcia o tym, co znają wszyscy.

Dodawanie prędkości

lub

' 2

K do

K z

1 ' '

c V v

V v v



 

' 2

K do

K z

1 '

c vV

V v v



 

Nigdy nie myślę o przyszłości. Nadchodzi ona wystarczająco szybko.

STO — kolejny uczynek AE Wybrane konsekwencje

 Masa ciała jest miarą zawartej w nim

energii – do takiego wniosku doszedł we wrześniu 1905 r. AE – ekspert techniczny III kategorii urzędu patentowego w Bernie

mc 2

E 

Prawo zachowania masy jest szczególnym przypadkiem prawa zachowania energii (1906)

Ze względu na bezwładność, masa m jest równoważna energii [...] mc

. Wynik ten ma nadzwyczajne

znaczenie, ponieważ wynika z niego, że masa

bezwładna i energia układu fizycznego są równoważne

(1907)

1. Pomiar odległości i czasu wymagają dokładnej specyfikacji

2. Prawa mechaniki klasycznej obowiązuje dla małych prędkości

3. Chemiczne prawo zachowania masy Lavoisiera obowiązuje tylko w przybliżeniu

(konwencjonalna chemia nie wymaga zauważalnych zmian)

4. O metodzie fizyki teoretycznej: Jestem przekonany, że czyste konstrukcje

matematyczne pozwalają nam odkryć pojęcia i wiążące je prawa, stanowiące klucz do

zrozumienia zjawisk przyrody; wydaje się, że przeceniał jednak zdolności ludzkiego umysłu;

poleganie tylko na formalnych argumentach jest niebezpieczne i może się okazać fatalne w

skutkach. Tego doświadczył AE, gdy nie udało mu się sformułować jednolitej teorii grawitacji i mechaniki kwantowej.

Princeton, 1937 Princeton, 1937

STO — kolejny uczynek AE

Co świat uczynił AE po 1905 r?

 Po opublikowaniu w 1905 r. pracy na temat STO zapadła głucha cisza; sfery naukowe

przyjęły postawę: poczekamy, zobaczymy.

 Milczenie przerwał M. Planck, ówczesny wielki autorytet naukowy.

 Reputacja naukowa AE zaczęła gwałtownie rosnąć około 1908 r; Wilhelm Wien (nagroda Nobla w 1911 r) wysuwa po raz pierwszy

kandydaturę AE do Nagrody Nobla za 1912 r pisząc: Z czysto logicznego punktu widzenia zasadę względności należy uznać za jedno z najważniejszych osiągnięć fizyki

teoretycznej.

 12 września francuski astronom Le Verrier odkrywa przesunięcie peryhelium Merkurego,

wyjaśnione przez AE w ramach OTO w 1915 r,

 24 listopada Charles Robert

Darwin wydaje w Londynie dzieło pt. O pochodzeniu gatunków

wskutek doboru naturalnego,

 Gustav Kirchhoff formułuje prawo nazwane później jego imieniem dotyczące promieniowania

cieplnego ciał będącego w

równowadze termodynamicznej z tym promieniowaniem

Biografia naukowa (59)

FOTOEFEKT — kwant światła

Prawo Kirchhoffa z 1859 r. (1824-1887)

 

   

1 exp

1 , 2

, ,

2 2 CDC

 



 



 



 



 



T k

c h T h

T e A

T E

B

Wyrażenie po prawej stronie to funkcja rozkładu promieniowania CDC, którą odgadnął w 1900 r.

M. Planck. Funkcja ta została przedstawiona na dwóch posiedzeniach Niemieckiego Towarzystwa Fizycznego 18 października i 14 grudnia 1900 r w Berlinie. Rok 1900 jest uznawany za rok

narodzin fizyki kwantowej

Biografia naukowa (60)

Biografia naukowa (60)

Schemat stanowiska do pomiaru fotoefektu.

Nazwa foton, na

określenie kwantu światła, została wprowadzona w

1926 r.

Albert Einstein — w marcu 1905 r. pisze rewolucyjne słowa:

monochromatyczne

promieniowanie [...] zachowuje [...] się tak, jakby składało się z wzajemnie niezależnych

kwantów energii o wartości h  . Podstawowe hipoteza AE

dotycząca interpretacji

fotoefektu: kwanty energii

światła to cząstki, korpuskuły, a wybijanie elektronów z

powierzchni metalu, to wynik

sprężystych zderzeń cząstek

światła (kwantów światła) z

elektronami.

o naturze oddziaływania światła z materią

Biografia naukowa (60)

Albert Einstein — w marcu 1905 r. pisze inne rewolucyjne słowa: Jeśli [..] monochromatyczne

promieniowanie [...] zachowuje [...] się jak ośrodek

składający się z dyskretnych kwantów energii o wartości h  , to sugeruje to podjęcie badań, czy prawa emisji i

absorpcji światła również mają taką postać, jakby światło składało się z tego rodzaju kwantów energii.

Innymi słowy AE sugeruje, że w oddziaływaniu

promieniowania elektromagnetycznego z materią powinny uwidocznić się kwantowe właściwości światła.

Nauka uległaby stagnacji, gdyby miała służyć wyłącznie celom praktycznym Nauka uległaby stagnacji, gdyby miała służyć wyłącznie celom praktycznym

Biografia naukowa (60)

Albert Einstein — analizując wyprowadzenie Plancka prawa promieniowania CDC doszedł do następującego wniosku: Musimy uznać, że teoria

promieniowania Plancka opiera się na twierdzeniu:

energia oscylatora Plancka może mieć tylko

wartości będące całkowitymi wielokrotnościami h  ; podczas procesów emisji i absorpcji

promieniowania energia oscylatora zmienia się skokowo, przy czym zmiany są równe

wielokrotności h  .

Dobro człowieka musi zawsze stanowić najważniejsze cele wszelkiego postępu technicznego Dobro człowieka musi zawsze stanowić najważniejsze cele wszelkiego postępu technicznego

(Caltech, II 1931) (Caltech, II 1931)

FOTOEFEKT — zasada heurystyczna AE

Biografia naukowa (60)

Albert Einstein zinterpretował fotoefekt w

następujący sposób: kwant światła przekazuje całą swoją energię elektronowi, przy czym przekazana energia nie zależy od obecności innych kwantów i zapisał

E _max = h  – W,

gdzie W – praca wyjścia.

Wnioski: (1) energia elektronu jest

proporcjonalna do częstości  ; (2) zależność E

od częstości  jest liniowa, a nachylenie prostej

E

(  ) jest równe stałej Plancka.