События в истории 21 ноября

Статья Альберта Эйнштейна, которая приводит к формуле эквивалентности массы и энергии E = mc², опубликована в журнале Annalen der Physik.

В физике эквивалентность массы-энергии - это отношение между массой и энергией в системе отсчета покоя системы, где эти два значения отличаются только константой и единицами измерения. Этот принцип описывается знаменитой формулой физика Альберта Эйнштейна:







Е

знак равно

м



с



2









{\ Displaystyle Е = мк ^ {2}}

.Эта формула определяет энергию E частицы в системе покоя как произведение массы (m) на квадрат скорости света (c2). Поскольку скорость света представляет собой большое число в повседневных единицах (примерно 300 000 км/с или 186 000 миль/с), формула подразумевает, что небольшое количество «массы покоя», измеренное, когда система находится в состоянии покоя, соответствует огромному количество энергии, которое не зависит от состава вещества.

Масса покоя, также называемая инвариантной массой, является фундаментальным физическим свойством, которое не зависит от импульса даже при экстремальных скоростях, приближающихся к скорости света. Его значение одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Безмассовые частицы, такие как фотоны, имеют нулевую инвариантную массу, но безмассовые свободные частицы обладают как импульсом, так и энергией.

Принцип эквивалентности подразумевает, что когда энергия теряется в химических реакциях, ядерных реакциях и других преобразованиях энергии, система также теряет соответствующее количество массы. Энергия и масса могут выделяться в окружающую среду в виде лучистой энергии, такой как свет, или в виде тепловой энергии. Этот принцип является фундаментальным для многих областей физики, включая ядерную физику и физику элементарных частиц.

Эквивалентность масс-энергии возникла из специальной теории относительности как парадокс, описанный французским эрудитом Анри Пуанкаре (1854–1912). Эйнштейн был первым, кто предложил эквивалентность массы и энергии как общий принцип и следствие симметрии пространства и времени. Этот принцип впервые появился в одной из его статей annus mirabilis «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?», опубликованной 21 ноября 1905 года. Формула и ее связь с импульсом, описанные соотношением энергии-импульса, были позже развитые другими физиками.

Альберт Эйнштейн ( EYEN-styne ; немецкий: [ˈalbɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn] (слушай); 14 марта 1879 г. - 18 апреля 1955 г.) был физиком-теоретиком немецкого происхождения, широко признанным одним из величайших физиков всех времен. Эйнштейн наиболее известен разработкой теории относительности, но он также внес важный вклад в развитие теории квантовой механики. Теория относительности и квантовая механика вместе составляют два столпа современной физики. Его формула эквивалентности массы и энергии E = mc2, вытекающая из теории относительности, была названа «самым известным уравнением в мире». Его работы также известны своим влиянием на философию науки. Он получил Нобелевскую премию по физике 1921 года «за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта», что стало поворотным шагом в развитии квантовой теории. Его интеллектуальные достижения и оригинальность привели к тому, что «Эйнштейн» стал синонимом «гениальности». В 1905 году, год, который иногда называют его annus mirabilis («чудесный год»), Эйнштейн опубликовал четыре новаторских статьи. Они изложили теорию фотоэффекта, объяснили броуновское движение, ввели специальную теорию относительности и продемонстрировали эквивалентность массы и энергии. Эйнштейн считал, что законы классической механики больше нельзя согласовать с законами электромагнитного поля, что привело его к разработке специальной теории относительности. Затем он распространил теорию на гравитационные поля; в 1916 году он опубликовал статью по общей теории относительности, в которой представил свою теорию гравитации. В 1917 году он применил общую теорию относительности для моделирования структуры Вселенной. Он продолжал заниматься проблемами статистической механики и квантовой теории, что привело к его объяснениям теории частиц и движения молекул. Он также исследовал тепловые свойства света и квантовую теорию излучения, заложившую основу фотонной теории света.

Однако на протяжении большей части более поздней части своей карьеры он работал над двумя в конечном итоге безуспешными попытками. Во-первых, несмотря на его большой вклад в квантовую механику, он выступал против того, во что она превратилась, возражая, что природа «не играет в кости». Во-вторых, он попытался разработать единую теорию поля, обобщив свою геометрическую теорию гравитации, включив в нее электромагнетизм. В результате он все больше изолировался от основного течения современной физики.

Эйнштейн родился в Германской империи, но переехал в Швейцарию в 1895 году, отказавшись от своего немецкого гражданства (как подданного королевства Вюртемберг) в следующем году. В 1897 году, в возрасте 17 лет, он поступил на диплом преподавателя математики и физики в Швейцарской федеральной политехнической школе в Цюрихе, которую окончил в 1900 году. В 1901 году он получил швейцарское гражданство, которое сохранил до конца своей жизни. а в 1903 году он получил постоянную должность в Швейцарском патентном бюро в Берне. В 1905 году Цюрихский университет присвоил ему степень доктора философии. В 1914 году Эйнштейн переехал в Берлин, чтобы поступить в Прусскую академию наук и Берлинский университет имени Гумбольдта. В 1917 году Эйнштейн стал директором Физического института кайзера Вильгельма; он также снова стал гражданином Германии, на этот раз прусским.

В 1933 году, когда Эйнштейн находился с визитом в США, к власти в Германии пришел Адольф Гитлер. Эйнштейн, еврей по происхождению, возражал против политики новоизбранного нацистского правительства; он поселился в Соединенных Штатах и ​​стал американским гражданином в 1940 году. Накануне Второй мировой войны он подписал письмо президенту Франклину Д. Рузвельту, в котором предупреждал его о потенциальной программе создания ядерного оружия Германией и рекомендовал США начать аналогичные исследования. Эйнштейн поддерживал союзников, но в целом осуждал идею ядерного оружия.