كيف حارب ألبرت أينشتاين من أجل السلام الأوروبي والفيزياء النظرية

2024 مؤلف: Malcolm Clapton | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 03:46

حول كيفية ارتباط العلم ارتباطًا وثيقًا بالسياسة.

في بداية القرن العشرين ، حدثت اكتشافات هائلة في الفيزياء ، ينتمي عدد منها إلى ألبرت أينشتاين ، مبتكر النظرية العامة للنسبية.

كان العلماء على وشك رؤية جديدة تمامًا للكون ، الأمر الذي تطلب منهم شجاعة فكرية ، واستعدادًا للانغماس في النظرية والمهارات في التعامل مع جهاز رياضي معقد. لم يقبل الجميع التحدي ، وكما يحدث أحيانًا ، تم فرض الخلافات العلمية على الاختلافات السياسية التي سببتها الحرب العالمية الأولى أولاً ، ثم وصول هتلر إلى السلطة في ألمانيا. كان أينشتاين أيضًا شخصية رئيسية كانت الرماح تنكسر حولها.

أينشتاين ضد الجميع

رافق اندلاع الحرب العالمية الأولى تصاعد وطني بين سكان الدول المشاركة ، بمن فيهم العلماء.

في ألمانيا عام 1914 ، نشر 93 عالمًا وشخصية ثقافية ، بما في ذلك ماكس بلانك وفريتز هابر وويلهلم رونتجن ، بيانًا يعبر عن دعمهم الكامل للدولة والحرب التي تخوضها: العالم الثقافي بأسره ضد الأكاذيب والافتراءات التي يحاول أعداؤنا بها تلويث قضية ألمانيا العادلة في الكفاح الشاق من أجل البقاء المفروض عليها. بدون العسكرية الألمانية ، كانت الثقافة الألمانية ستدمر منذ فترة طويلة في بدايتها. إن النزعة العسكرية الألمانية هي نتاج الثقافة الألمانية ، وقد وُلدت في بلد تعرض ، مثله مثل أي بلد آخر في العالم ، لغارات مفترسة لقرون.

ومع ذلك ، كان هناك عالم ألماني تحدث بحدة ضد مثل هذه الأفكار. نشر ألبرت أينشتاين بيانًا للرد بعنوان "إلى الأوروبيين" في عام 1915: "لم يحدث من قبل أن أدت الحرب إلى إزعاج التفاعل بين الثقافات. ومن واجب الاوروبيين المثقفين وذوي النوايا الحسنة عدم ترك اوروبا تستسلم ". ومع ذلك ، فإن هذا النداء ، إلى جانب أينشتاين نفسه ، تم توقيعه من قبل ثلاثة أشخاص فقط.

أصبح أينشتاين عالمًا ألمانيًا مؤخرًا ، رغم أنه ولد في ألمانيا. تخرج من المدرسة والجامعة في سويسرا ، وبعد ذلك لمدة عشر سنوات تقريبًا رفضت العديد من الجامعات في أوروبا تعيينه. كان هذا جزئيًا بسبب الطريقة التي تعامل بها أينشتاين مع الطلب للنظر في ترشيحه.

لذلك ، في رسالة إلى Paul Drude ، مبتكر النظرية الإلكترونية للمعادن ، أشار أولاً إلى خطأين واردتين في نظريته ، وبعد ذلك فقط طلب تعيينه.

نتيجة لذلك ، اضطر أينشتاين إلى الحصول على وظيفة في مكتب براءات الاختراع السويسري في برن ، وفي نهاية عام 1909 فقط كان قادرًا على الحصول على وظيفة في جامعة زيورخ. وبالفعل في عام 1913 ، ماكس بلانك نفسه ، جنبًا إلى جنب مع الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء في المستقبل والتر نيرنست ، جاء شخصياً إلى زيورخ لإقناع أينشتاين بقبول الجنسية الألمانية ، والانتقال إلى برلين والانضمام إلى الأكاديمية البروسية للعلوم ومدير المعهد. الفيزياء.

وجد أينشتاين عمله في مكتب براءات الاختراع مثمرًا بشكل مذهل من وجهة نظر علمية. يتذكر قائلاً: "عندما يمر شخص ما ، كنت أضع ملاحظاتي في الدرج وأتظاهر بأنني أقوم بعمل براءات الاختراع". دخلت سنة 1905 في تاريخ العلم "سنة المعجزات".

في هذا العام ، نشرت مجلة Annalen der Physik أربعة مقالات لأينشتاين ، حيث كان قادرًا على وصف الحركة البراونية نظريًا ، وشرح ، باستخدام فكرة Planckian للكميات الضوئية ، أو تأثير الضوء ، أو تأثير الإلكترونات الهاربة من معدن عندما يتم تشعيعه بالضوء (في مثل هذه التجربة اكتشف JJ Thomson الإلكترون) ، ويقدم مساهمة حاسمة في إنشاء نظرية النسبية الخاصة.

صدفة مذهلة: ظهرت نظرية النسبية بشكل متزامن تقريبًا مع نظرية الكوانتا كما غيرت أسس الفيزياء بشكل غير متوقع ولا رجعة فيه.

في القرن التاسع عشر ، تم ترسيخ الطبيعة الموجية للضوء ، وكان العلماء مهتمين بكيفية ترتيب المادة التي تنتشر فيها هذه الموجات.

على الرغم من حقيقة أنه لم يلاحظ أحد بعد الأثير (هذا هو اسم هذه المادة) بشكل مباشر ، إلا أن الشك في أنه موجود ويتغلغل في الكون بأكمله لم يظهر: كان من الواضح أن الموجة يجب أن تنتشر في نوع من الوسط المرن ، عن طريق القياس بدوائر من حجر تم إلقاؤه على الماء: يبدأ سطح الماء عند نقطة سقوط الحجر في التأرجح ، وبما أنه مرن ، تنتقل التذبذبات إلى النقاط المجاورة ، ومنهم إلى النقاط المجاورة ، وهكذا تشغيل. بعد اكتشاف الذرات والإلكترونات ، لم يفاجئ أحد أيضًا وجود أشياء مادية لا يمكن رؤيتها بالأدوات الموجودة.

أحد الأسئلة البسيطة التي لم تجد الفيزياء الكلاسيكية إجابة لها هو: هل الأثير يحمله الأجسام المتحركة فيه؟ بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، أظهرت بعض التجارب بشكل مقنع أن الأثير قد تم نقله بعيدًا تمامًا عن طريق الأجسام المتحركة ، في حين أن البعض الآخر ، وليس بشكل أقل إقناعًا ، تم نقله جزئيًا فقط.

الدوائر على الماء هي مثال على موجة في وسط مرن. إذا لم يحمل الجسم المتحرك الأثير ، فإن سرعة الضوء بالنسبة إلى الجسم ستكون مجموع سرعة الضوء بالنسبة إلى الأثير وسرعة الجسم نفسه. إذا امتص الأثير تمامًا (كما يحدث عند التحرك في سائل لزج) ، فإن سرعة الضوء بالنسبة للجسم ستكون مساوية لسرعة الضوء بالنسبة للأثير ولن تعتمد بأي شكل من الأشكال على سرعة الضوء. الجسم نفسه.

أوضح الفيزيائي الفرنسي لويس فيزو في عام 1851 أن الأثير يُحمل جزئيًا بعيدًا عن طريق تيار الماء المتحرك. في سلسلة من التجارب من عام 1880 إلى 1887 ، أكد الأمريكان ألبرت ميكلسون وإدوارد مورلي ، من جهة ، استنتاج فيزو بدقة أعلى ، ومن جهة أخرى ، اكتشفوا أن الأرض تدور حول الشمس تمامًا. الأثير معها ، أي أن سرعة الضوء على الأرض مستقلة عن كيفية تحركها.

لتحديد كيفية تحرك الأرض بالنسبة للأثير ، أنشأ ميكلسون ومورلي أداة خاصة ، مقياس التداخل (انظر الرسم البياني أدناه). يسقط الضوء من المصدر على اللوحة شبه الشفافة ، حيث ينعكس جزئيًا في المرآة 1 ويمر جزئيًا إلى المرآة 2 (توجد المرايا على نفس المسافة من اللوحة). تنعكس الأشعة من المرايا ثم تسقط مرة أخرى على الصفيحة شبه الشفافة وتصل منها معًا إلى الكاشف ، حيث ينشأ نمط التداخل.

إذا تحركت الأرض بالنسبة إلى الأثير ، على سبيل المثال ، في اتجاه المرآة 2 ، فلن تتطابق سرعة الضوء في الاتجاهين الأفقي والرأسي ، مما يؤدي إلى تحول طور للموجات المنعكسة من مرايا مختلفة على كاشف (على سبيل المثال ، كما هو موضح في الرسم البياني ، أسفل اليمين). في الواقع ، لم يلاحظ أي إزاحة (انظر أسفل اليسار).

اينشتاين مقابل نيوتن

في محاولاتهم لفهم حركة الأثير وانتشار الضوء فيه ، كان على لورينتز وعالم الرياضيات الفرنسي هنري بوانكاريه أن يفترضوا أن أبعاد الأجسام المتحركة تتغير مقارنة بأبعاد الأجسام الثابتة ، وعلاوة على ذلك ، حان الوقت ل تتحرك الأجسام المتحركة بشكل أبطأ. من الصعب أن نتخيل - وقد تعامل لورنتز مع هذه الافتراضات على أنها خدعة رياضية أكثر من كونها تأثيرًا فيزيائيًا - لكنها سمحت بالتوفيق بين الميكانيكا والنظرية الكهرومغناطيسية للضوء والبيانات التجريبية.

تمكن أينشتاين ، في مقالتين عام 1905 ، على أساس هذه الاعتبارات البديهية ، من إنشاء نظرية متماسكة تكون فيها كل هذه التأثيرات المذهلة نتيجة لمسلمين:

• سرعة الضوء ثابتة ولا تعتمد على كيفية تحرك المصدر والمستقبل (وتساوي حوالي 300000 كيلومتر في الثانية) ؛
• بالنسبة لأي نظام فيزيائي ، تعمل القوانين الفيزيائية بنفس الطريقة ، بغض النظر عما إذا كان يتحرك بدون تسارع (بأي سرعة) أو في حالة راحة.

وقد اشتق أشهر صيغة فيزيائية - E = mc²! بالإضافة إلى ذلك ، بسبب الافتراض الأول ، توقفت حركة الأثير عن كونها مادة ، وتخلي عنها أينشتاين ببساطة - يمكن للضوء أن ينتشر في الفراغ.

إن تأثير تمدد الوقت ، على وجه الخصوص ، يؤدي إلى "مفارقة التوائم" الشهيرة. إذا ذهب أحد التوأمين ، إيفان ، على متن سفينة فضاء إلى النجوم ، وظل الثاني ، بيتر ، ينتظره على الأرض ، فبعد عودته سيتضح أن عمر إيفان أقل من بيتر ، منذ ذلك الحين. كانت سفينته الفضائية سريعة الحركة تتدفق ببطء أكثر من الأرض.

هذا التأثير ، بالإضافة إلى الاختلافات الأخرى بين نظرية النسبية والميكانيكا العادية ، يتجلى فقط بسرعة هائلة للحركة ، يمكن مقارنتها بسرعة الضوء ، وبالتالي فإننا لا نواجهها أبدًا في الحياة اليومية. بالنسبة للسرعات المعتادة التي نلتقي بها على الأرض ، فإن الكسر v / c (تذكر ، c = 300000 كيلومتر في الثانية) يختلف قليلاً عن الصفر ، ونعود إلى عالم ميكانيكا المدرسة المألوف والمريح.

ومع ذلك ، يجب أن تؤخذ تأثيرات نظرية النسبية في الاعتبار ، على سبيل المثال ، عند مزامنة الساعات على أقمار GPS الصناعية مع تلك الأرضية من أجل التشغيل الدقيق لنظام تحديد المواقع. بالإضافة إلى ذلك ، يتجلى تأثير تمدد الوقت في دراسة الجسيمات الأولية. كثير منهم غير مستقر ويتحولون إلى آخرين في غضون وقت قصير للغاية. ومع ذلك ، فإنهم عادة ما يتحركون بسرعة ، ونتيجة لذلك ، يتم تمديد الوقت قبل تحولهم من وجهة نظر المراقب ، مما يجعل من الممكن تسجيلهم ودراستهم.

نشأت النظرية النسبية الخاصة من الحاجة إلى التوفيق بين النظرية الكهرومغناطيسية للضوء وميكانيكا الأجسام المتحركة بسرعة (وبسرعة ثابتة). بعد انتقاله إلى ألمانيا ، أكمل أينشتاين نظريته العامة في النسبية (GTR) ، حيث أضاف الجاذبية إلى الظواهر الكهرومغناطيسية والميكانيكية. اتضح أن مجال الجاذبية يمكن وصفه بأنه تشوه بواسطة جسم هائل من المكان والزمان.

أحد نتائج النسبية العامة هو انحناء مسار الشعاع عندما يمر الضوء بالقرب من كتلة كبيرة. كانت المحاولة الأولى للتحقق التجريبي من النسبية العامة جرت في صيف عام 1914 عند رصد كسوف للشمس في شبه جزيرة القرم. ومع ذلك ، تم اعتقال فريق من علماء الفلك الألمان بسبب اندلاع الحرب. هذا ، إلى حد ما ، حفظ سمعة النسبية العامة ، لأنه في تلك اللحظة احتوت النظرية على أخطاء وأعطت تنبؤًا غير صحيح بزاوية انحراف الحزمة.

في عام 1919 ، تمكن الفيزيائي الإنجليزي آرثر إدينجتون ، عند ملاحظة كسوف للشمس في جزيرة برينسيبي قبالة الساحل الغربي لإفريقيا ، من تأكيد أن ضوء النجم (أصبح مرئيًا بسبب حقيقة أن الشمس لم تحجبه) ، مرورًا بالشمس ، ينحرف بالضبط بنفس الزاوية التي تنبأت بها معادلات أينشتاين.

جعل اكتشاف إدينجتون أينشتاين نجماً.

في 7 تشرين الثاني (نوفمبر) 1919 ، في خضم مؤتمر باريس للسلام ، عندما بدا أن كل الاهتمام يتركز على كيفية وجود العالم بعد الحرب العالمية الأولى ، نشرت صحيفة The Times اللندنية افتتاحية: "ثورة في العلوم: A نظرية الكون الجديدة ، هُزمت أفكار نيوتن ".

طارد الصحفيون أينشتاين في كل مكان ، مما أزعجه بطلبات لشرح نظرية النسبية باختصار ، وكانت القاعات التي ألقى فيها محاضرات عامة مكتظة (في الوقت نفسه ، بناءً على تقييمات معاصريه ، لم يكن أينشتاين محاضرًا جيدًا جدًا ؛ لم يفهم الجمهور جوهر المحاضرة ، لكنهم جاءوا لرؤية المشاهير).

في عام 1921 ، ذهب أينشتاين ، مع عالم الكيمياء الحيوية الإنجليزي ورئيس إسرائيل المستقبلي ، حاييم وايزمان ، في جولة محاضرة في الولايات المتحدة لجمع الأموال لدعم المستوطنات اليهودية في فلسطين. وفقًا لصحيفة نيويورك تايمز ، "تم نقل كل مقعد في أوبرا متروبوليتان ، من حفرة الأوركسترا إلى الصف الأخير من المعرض ، وقف مئات الأشخاص في الممرات".وأكد مراسل الصحيفة: "أينشتاين كان يتحدث الألمانية ، لكنه حريص على رؤية وسماع رجل يكمل المفهوم العلمي للكون بنظرية جديدة في المكان والزمان والحركة ، وشغل جميع المقاعد في القاعة".

على الرغم من النجاح مع عامة الناس ، فقد تم قبول نظرية النسبية بصعوبة كبيرة في المجتمع العلمي.

من عام 1910 إلى عام 1921 ، رشح الزملاء ذوو التفكير التقدمي أينشتاين لجائزة نوبل في الفيزياء عشر مرات ، لكن لجنة نوبل المحافظة رفضت في كل مرة ، مشيرة إلى حقيقة أن نظرية النسبية لم تتلق بعد تأكيدًا تجريبيًا كافيًا.

بعد رحلة إدينجتون ، بدأ هذا الأمر يبدو فاضحًا أكثر فأكثر ، وفي عام 1921 ، وما زال غير مقتنع ، اتخذ أعضاء اللجنة قرارًا رائعًا - بمنح جائزة أينشتاين ، دون ذكر نظرية النسبية على الإطلاق ، وهي: خدمات للفيزياء النظرية ، وخاصة لاكتشافه لقانون التأثير الكهروضوئي.

الفيزياء الآرية مقابل أينشتاين

أثارت شعبية أينشتاين في الغرب رد فعل مؤلمًا من زملائه في ألمانيا ، الذين وجدوا أنفسهم عمليًا معزولين بعد البيان العسكري لعام 1914 والهزيمة في الحرب العالمية الأولى. في عام 1921 ، كان أينشتاين العالم الألماني الوحيد الذي تلقى دعوة لحضور المؤتمر العالمي للفيزياء في سولفاي في بروكسل (ومع ذلك ، تجاهلها لصالح رحلة إلى الولايات المتحدة مع وايزمان).

في الوقت نفسه ، على الرغم من الاختلافات الأيديولوجية ، تمكن أينشتاين من الحفاظ على علاقات ودية مع معظم زملائه الوطنيين. لكن من الجناح اليميني المتطرف لطلاب الجامعات والأكاديميين ، اكتسب أينشتاين سمعة كخائن يقود العلوم الألمانية في الضلال.

كان أحد ممثلي هذا الجناح فيليب ليونارد. على الرغم من حقيقة أنه في عام 1905 حصل لينارد على جائزة نوبل في الفيزياء للدراسة التجريبية للإلكترونات الناتجة عن التأثير الكهروضوئي ، فقد عانى طوال الوقت بسبب حقيقة أن مساهمته في العلم لم يتم الاعتراف بها بشكل كافٍ.

أولاً ، في عام 1893 قام بإعارة أنبوب تفريغ من مصنعه الخاص إلى رونتجن ، وفي عام 1895 اكتشف رونتجن أن أنابيب التفريغ تنبعث منها أشعة لا تزال مجهولة للعلم. اعتقد لينارد أن الاكتشاف يجب أن يعتبر مشتركًا على الأقل ، لكن كل مجد الاكتشاف وجائزة نوبل في الفيزياء في عام 1901 ذهب إلى رونتجن وحده. كان لينارد ساخطًا وأعلن أنه كان أم الأشعة ، بينما رونتجن كان مجرد قابلة. في الوقت نفسه ، على ما يبدو ، لم يستخدم رونتجن أنبوب لينارد في تجارب حاسمة.

أنبوب التفريغ الذي درس به لينارد الإلكترونات في التأثير الكهروضوئي ، واكتشف رونتجن إشعاعه

أنبوب التفريغ الذي درس به لينارد الإلكترونات في التأثير الكهروضوئي ، واكتشف رونتجن إشعاعه

ثانياً ، كان لينارد مستاءً للغاية من الفيزياء البريطانية. عارض أولوية اكتشاف طومسون للإلكترون واتهم العالم الإنجليزي بالإشارة بشكل غير صحيح إلى عمله. ابتكر لينارد نموذجًا للذرة ، يمكن اعتباره سلفًا لنموذج رذرفورد ، لكن هذا لم يُلاحظ بشكل صحيح. ليس من المستغرب أن يطلق لينارد على البريطانيين أمة من المرتزقة والتجار المخادعين ، والألمان على العكس من ذلك ، أمة الأبطال ، وبعد اندلاع الحرب العالمية الأولى اقترح ترتيب حصار قاري فكري على بريطانيا العظمى..

ثالثًا ، كان أينشتاين قادرًا على شرح التأثير الكهروضوئي نظريًا ، وقد أوصى لينارد في عام 1913 ، حتى قبل الخلافات المتعلقة بالحرب ، بتوليه منصب أستاذ. لكن جائزة نوبل لاكتشاف قانون التأثير الكهروضوئي في عام 1921 مُنحت لأينشتاين وحده.

كانت أوائل العشرينات من القرن الماضي وقتًا عصيبًا بشكل عام بالنسبة للينارد. اصطدم مع طلاب يساريين متحمسين وتعرض للإهانة علانية عندما رفض ، بعد اغتيال السياسي الليبرالي من أصل يهودي ووزير الخارجية الألماني والتر راثيناو ، إنزال العلم على مبنى معهده في هايدلبرغ.

انهكت مدخراته ، المستثمرة في الدين الحكومي ، بسبب التضخم ، وفي عام 1922 توفي ابنه الوحيد من آثار سوء التغذية خلال الحرب. أصبح لينارد يميل إلى الاعتقاد بأن مشاكل ألمانيا (بما في ذلك العلوم الألمانية) هي نتيجة مؤامرة يهودية.

كان يوهانس ستارك ، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1919 ، أحد المقربين من لينارد في ذلك الوقت ، وكان يميل أيضًا إلى إلقاء اللوم على مكائد اليهود في إخفاقاته. بعد الحرب ، نظم ستارك ، في معارضة لجمعية الفيزياء الليبرالية ، "المجتمع المهني الألماني لمعلمي الجامعات" ، الذي حاول بمساعدته التحكم في تمويل البحث والتعيينات في المناصب العلمية والتدريسية ، لكنه لم ينجح.. بعد دفاع فاشل عن طالب دراسات عليا في عام 1922 ، أعلن ستارك أنه كان محاطًا بمعجبين بآينشتاين ، واستقال من منصبه كأستاذ في الجامعة.

في عام 1924 ، بعد ستة أشهر من انقلاب البيرة ، نشرت صحيفة جروس دويتشه تسايتونج مقالًا بقلم لينارد وستارك بعنوان "روح هتلر والعلم". قارن المؤلفون هتلر بعمالقة العلم مثل جاليليو وكبلر ونيوتن وفاراداي ("يا لها من نعمة أن هذه العبقرية في الجسد تعيش بيننا!") ، كما أشادوا بالعبقرية الآرية وأدانوا فساد اليهودية.

وفقًا للينارد وستارك ، في العلم ، تجلى التأثير اليهودي الخبيث في اتجاهات جديدة للفيزياء النظرية - ميكانيكا الكم ونظرية النسبية ، التي طالبت برفض المفاهيم القديمة واستخدمت جهازًا رياضيًا معقدًا وغير مألوف.

بالنسبة للعلماء الأكبر سنًا ، حتى أولئك الموهوبين مثل لينارد ، كان هذا تحديًا لم يتمكن سوى القليل من قبوله.

قارن لينارد الفيزياء "اليهودية" ، أي النظرية ، مع "الآرية" ، أي التجريبية ، وطالب بأن يركز العلم الألماني على الأخير. في مقدمة الكتاب المدرسي "الفيزياء الألمانية" كتب: "الفيزياء الألمانية؟ - سيسأل الناس. يمكنني أيضًا أن أقول الفيزياء الآرية ، أو فيزياء الشعوب الاسكندنافية ، وفيزياء الباحثين عن الحقيقة ، وفيزياء أولئك الذين أسسوا البحث العلمي ".

لفترة طويلة ، ظلت "الفيزياء الآرية" للينارد وستارك ظاهرة هامشية ، وانخرط علماء الفيزياء من أصول مختلفة في البحث النظري والتجريبي على أعلى مستوى في ألمانيا.

تغير كل هذا عندما أصبح أدولف هتلر مستشارًا لألمانيا في عام 1933. تخلى أينشتاين ، الذي كان في ذلك الوقت في الولايات المتحدة ، عن الجنسية الألمانية وعضويته في أكاديمية العلوم ، ورحب رئيس الأكاديمية ماكس بلانك بهذا القرار: على الرغم من الهوة العميقة التي تفرق بين وجهات نظرنا السياسية ، فإن صداقاتنا الشخصية ستبقى دائمًا على حالها. ، أكد أنه مراسلات أينشتاين الشخصية. في الوقت نفسه ، انزعج بعض أعضاء الأكاديمية من أن أينشتاين لم يُطرد منها ظاهريًا.

سرعان ما أصبح يوهانس ستارك رئيسًا لمعهد الفيزياء والتكنولوجيا وجمعية الأبحاث الألمانية. خلال العام التالي ، غادر ربع الفيزيائيين ونصف الفيزيائيين النظريين ألمانيا.