Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Cykl wykładów popularno-naukowych Rok akademicki 2004/2005; 9 III 2005 Coś ty ludziom uczynił, Einsteinie? Dr hab. inż. Włodzimierz Salejda, profesor nadzwyczajny.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Cykl wykładów popularno-naukowych Rok akademicki 2004/2005; 9 III 2005 Coś ty ludziom uczynił, Einsteinie? Dr hab. inż. Włodzimierz Salejda, profesor nadzwyczajny."— Zapis prezentacji:

1 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 Strona WWW Strona WWW

2 Plan wykładu o uczynkach AE 1.Biografia naukowa 2.O atomach, molekułach i ruchach Browna 3.STO 4.Fotoefekt 5.Zakończenie Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

3 Urodził się 14 marca 1879 w Ulm (Niemcy) Matka, Paulina Ojciec, Herman Biografia naukowa (1) 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, na co b ę dzie trzecia wojna światowa, ale czwarta b ę dzie na pewno na maczugi.

4 4.W latach 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) 10-letni AE, zdjęcie z 1889 AE w wieku 14 lat, 1883 r Prawdą jest to, co wytrzyma próbę doświadczenia. 1896

5 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 otrzymuje obywatelstwo szwajcarskie; 13 III zostaje uznany za niezdolnego do służby wojskowej z powodu płaskostopia i żylaków zatrudnienie na czas próbny na stanowisko eksperta technicznego trzeciej klasy w biurze patentowym w Bernie. Biografia naukowa (3) AE AD 1896 Z żoną Milewą i synem Hansem Urzędnik biura patentowego Wyobraźnia jest ważniejsza od wiedzy.

6 ślub z Milevą Maric mianowanie na stałe do pracy w biurze patentowym w Bernie. Biografia naukowa (3) Zdjęcie ślubne, 1903 Mając dwadzieścia lat myślałem tylko o kochaniu. Potem kochałem już tylko myśleć.

7 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, Biografia naukowa (4) Urzędnik biura patentowego w Bernie Najpiękniejszym, co możemy odkryć, jest tajemniczość.

8 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 2, §19 XII do redakcji AdP wpływa druga praca o ruchach Browna. Biografia naukowa (5) Biuro patentowe w Bernie Czysto logiczne rozumowanie nie da nam żadnej wiedzy o realnym świecie. student

9 awans na stanowisko eksperta technicznego drugiej klasy; XI kończy pierwszą pracę z zakresu kwantowej teorii ciała stałego dotyczącą ciepła właściwego ciał stałych odkrywa zasadę równoważności (powiedział o niej najszczęśliwsza myśl mojego życia) rozpoczyna pracę na stanowisku profesora nadzwyczajnego Uniwersytetu w Zurichu. Biografia naukowa (6) Dwie rzeczy są nieskończone Wszechświat i głupota ludzka. Co do tej pierwszej istnieją jeszcze wątpliwości.

10 zostaje mianowany dekretem 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 zostaje mianowany profesorem zwyczajnym Uniwersytetu w Zurichu; wspólnie z Grossmanem rozpoczyna pracę nad podstawami ogólnej teorii względności. Biografia naukowa (7) Świat Amerykanina jest tak wielki, jak jego gazeta

11 zostaje członkiem Pruskiej Akademii Nauk i profesorem Uniwersytetu w Berlinie §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. Biografia naukowa (8) Cóż to za smutna epoka, w której łatwiej rozbić atom, niż zniweczyć przesąd.

12 §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. Biografia naukowa (9) Im bardziej dana cywilizacja zrozumie, że jej obraz świata jest fikcją, tym wyższy jest jej poziom nauki.

13 §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. Biografia naukowa (10) Najbardziej niezrozumiałą kwestią dotyczącą świata jest to, że on jest zrozumiały.

14 §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. Biografia naukowa (11) Wyjaśnienia powinny być tak proste jak jest to możliwe, ale nie prostsze.

15 (9 XI) otrzymuje nagrodę Nobla za wyjątkowe zasługi w dziedzinie fizyki teoretycznej, a w szczególności za wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego. Biografia naukowa (12) for his services to Theoretical Physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect Dobry Bóg nie gra w kości. Noblista

16 odkrycie kondensacji Bosego Einsteina początek debaty z Bohrem na temat podstaw mechaniki kwantowej zostaje profesorem Instytutu Studiów Zaawansowanych w Princeton; opuszcza Niemcy i przenosi się do USA wysyła list do F.D. Franklina zwracając uwagę na militarne konsekwencje badań nad energią atomową. Biografia naukowa (13) Nauka uległaby stagnacji, gdyby miała służyć wyłącznie celom praktycznym.

17 Biografia naukowa (14) 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 fizyką, obejmuje całą grupę nauk przyrodniczych, które opierają swe teorie na pomiarach i których idee i twierdzenia dają się sformułować za pomocą matematyki.

18 Biografia naukowa (14) Bierze udział w kongresie Solvaya 1927

19 r otrzymuje obywatelstwo amerykańskie r wykrycie tętniaka aorty brzusznej r podpisuje i pieczętuje testament IV 1955 pęknięcie tętniaka aorty IV 1955 umiera w nocy o godzinie 1.15 w Princeton; powiedział na łożu śmierci: Ukończyłem swoje dzieło Biografia naukowa (15) Jednej rzeczy nauczyłem się w moim długim życiu: że cała nasza nauka w konfrontacji z rzeczywistością wydaje się prymitywna i dziecinna a jednak jest to najcenniejsza rzecz, jaką posiadamy.

20 Kim był? 1.Izrealitą, który przeżył holocaust. 2.Mężem (ślub 1903, rozwód 1919). 3.Ojcem (Hans , Eduard – ). 4.Mężem (drugi ślub 1919) i ojczymem (dwie córki drugiej żony z pierwszego małżeństwa). Biografia naukowa (16) Moralność człowieka zależy od zdolności współodczuwania z innymi ludźmi, wykształcenia oraz więzi i potrzeb społecznych; żadna religia nie jest do tego potrzebna.

21 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. Biografia naukowa (17) Człowiek byłby zaiste żałosną istotą, gdyby kierował się w życiu wyłącznie strachem przed karą i nadzieją na nagrodę po śmierci. 1920

22 Kim był? 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. Biografia naukowa (18) Nie potrafię wyobrazić sobie Boga, który nagradza i karze istoty przez siebie samego stworzone, którego zamysły przykrojone są na naszą miarę krótko mówiąc, Boga, który nie jest niczym innym, jak odbiciem ludzkich słabości.

23 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. Biografia naukowa (19) 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.

24 Kim był? 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. Biografia naukowa (20) Lata 20-te XX w; AE w Berlinie 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.

25 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; Biografia naukowa (21) Moje poglądy bliskie są poglądom Spinozy: podziw dla piękna oraz wiara w logiczną prostotę porządku i harmonii, które w naszej znikomości możemy pojąć jedynie w sposób bardzo niedoskonały. Uważam, że musimy się pogodzić z tą niedoskonałością naszej wiedzy i poznania oraz traktować wartości i powinności moralne jako problemy czysto ludzkie. 1931

26 Kim był? 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. Biografia naukowa (22) AE ad 1947 W kwestii istnienia Boga zajmuję stanowisko agnostyka.

27 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. Biografia naukowa (23) AE ad 1950 Problemem naszego wieku nie jest bomba atomowa, lecz serce ludzkie

28 Kim był? 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. Biografia naukowa (24) AE w Barcelonie ad 1923 W miarę jak rośnie moja sława, staję się coraz głupszy, co, oczywiście, jest zjawiskiem dość powszechnym.

29 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. Biografia naukowa (25) Aby ukarać mnie za moją pogardę dla autorytetów, los sprawił, że sam stałem się autorytetem.

30 Kim był? 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. Biografia naukowa (26) AE w Princeton Nie mam żadnych szczególnych uzdolnień. Cechuje mnie tylko niepohamowana ciekawość.

31 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). Biografia naukowa (27) Lata 40-te XX w Bóg dał mi upór muła i dość dobry węch

32 Kim nie był? §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). Biografia naukowa (28) Wygoda i przyjemności nigdy nie były dla mnie celem samym w sobie takie postawy etyczne nazwałbym ideałem dla świń

33 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. Biografia naukowa (29) Moje ciało ma zostać spalone, aby ludzie nie czcili moich kości.

34 Uczeni, których uważał za prekursorów 1.I. Newton ( ) – cenił za to, że był znakomitym 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 Biografia naukowa (30) 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

35 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: Pan Einstein jest jednym z najbardziej oryginalnych myślicieli, jakich znam; [...] Szczególnie musimy podziwiać łatwość, z jaką dostosowuje się do nowych koncepcji, oraz zdolność do wyciągania z nich wszelkich konsekwencji. Biografia naukowa (31) Upokorzenia i psychiczne gnębienie uczniów przez niedouczonych i egoistycznych nauczycieli sieje spustoszenie w młodych umysłach, powodując w późniejszym wieku opłakane skutki, których już nie da się naprawić (Lejda, 1934)

36 Fotografie uczonych, których A.E. uważał za prekursorów J.C. Maxwell ( ) Biografia naukowa (31)

37 Fotografie uczonych, których A.E. uważał za prekursorów Ersnt Mach ( ) Biografia naukowa (31) Hendrik Antoon Lorentz ( , nagroda Nobla 1902) Henri Poincare ( )

38 Fotografie uczonych, których A.E. uważał za prekursorów Max Karl Ernst Ludwig Planck ( ) Biografia naukowa (31) Od lewej: Niels Bohr ( , nagroda Nobla w 1922 r. i M. Planck (nagroda Nobla 1918)

39 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 Biografia naukowa (32) 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)

40 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 XII do redakcji czasopisma Annalen der Physik wpływa druga praca na temat ruchów Browna. Biografia naukowa (33) 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)

41 Rok 1905 Prace te dotyczyły podstawowych problemów fizyki z początków XX wieku: Istnienie (realność) atomów i cząstek; w jaki sposób można udowodnić ich istnienie? Biografia naukowa (34) 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

42 Realność atomów i cząsteczek Poglądy w XIX w Encyclopaedia Britannica, wydana przez w 1771 r. przez 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)

43 Realność atomów i cząsteczek Poglądy w XIX w John Dalton ( ) 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 Biografia naukowa (35) 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)

44 Realność atomów i cząsteczek Poglądy w XIX w. Amadeo Avogadra ( ) 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. Biografia naukowa (36) Wolność nauczania i wyrażania opinii w książkach i prasie stanowi podstawę zdrowego i naturalnego rozwoju społeczeństwa (1936)

45 Realność atomów i cząsteczek Poglądy chemików w XIX w. William Prout, lekarz i chemik z zamiłowania, w 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! Biografia naukowa (37) 40-latek Za największe zło kapitalizmu uważam okaleczanie osobowości. Złem tym jest dotknięty cały nasz system edukacyjny. Uczniom nazbyt silnie wpaja się ideę współzawodnictwa, każąc im uznawać żądzę odnoszenia sukcesów za podstawę przyszłej kariery (maj 1949)

46 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) Biografia naukowa (38) Nauka w szkołach powinna być prowadzona w taki sposób, aby uczniowie uważali ją za cenny dar, a nie za ciężki obowiązek (5 X 1952)

47 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, 35 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 Biografia naukowa (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

48 Poglądy fizyków w XIX w.; teoria kinetyczna gazów Mistrzowie kinetycznej teorii gazów byli atomistami i szybciej od chemików zaakceptowali realność 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 m; liczbie Avogadro przypisał wartość 0, 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 m. Biografia naukowa (40) Już jako młody chłopiec czułem, że wojskowa mentalność Niemiec jest mi obca

49 Poglądy fizyków w XIX w; teoria kinetyczna gazów Maxwell w 1873 r. uważał, że liczba Avogadro wynosi , średnica molekuły wodoru wynosi około 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 do m Biografia naukowa (41) 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)

50 Zjawisko osmozy, ciśnienie osmotyczne, prawa vant Hoffa (pierwsza nagroda Nobla w dziedzinie chemii w 1901 r) Rozważmy naczynie wypełnione cieczą – rozpuszczalnikiem (np. wodą). Pewna objętość V tego 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

51 Zjawisko osmozy, ciśnienie osmotyczne, prawa vant Hoffa (pierwsza nagroda Nobla w dziedzinie chemii 1901 r) AE w rozprawie doktorskiej ukończonej w 1905 roku (opublikowanej w 1906 r) wyprowadził prawo vant 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, , którą zweryfikował w 1906 do wartości N=4, , 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, Biografia naukowa (43) 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)

52 Ruchy Browna W 1828 r angielski botanik Robert Brown zaobserwował i opisał chaotyczny, zygzakowaty ruch pyłków roślin, sadzy, 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)

53 Ruchy Browna Poprawną analizę teoretyczną ruchów Browna podał AE w 1905 r. Pokazał, że średnia wartość przesunięcia drobiny po czasie t wynosi =RTt/(3 Na ), gdzie N – liczba Avogadro, a – rozmiar linowy drobin, - współczynnik lepkości. Znając z pomiarów, t, a oraz można wyznaczyć N! Ile wynosi ? Z zasady ekwipartycji energii =3RT/(Nm), co jest większe od 1/2/ t o wiele rzędów wielkości (dla wody o temperaturze 290 K, a=0,001 mm, 1/2/ t = 0,1 mikrometra/sekundę, gdy tymczasem 1/2 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)

54 STO – kolejny uczynek AE. Einstein, jak nikt przedtem, potrafił odkrywać cechy niezmienniczości Aby światło było widoczne, a dźwięk słyszalny, potrzebny jest 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 ( m/s). Jeśli eter spoczywa, to w eksperymencie Michelsona powinna wystąpić różnica czasu. Biografia naukowa (46)

55 STO – kolejny uczynek AE Einstein, jak nikt przedtem, potrafił odkrywać cechy niezmienniczości Albert Abraham Michelson, 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 ( 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.

56 AE zdemistyfikował, tj. uśmiercił, eter. 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.

57 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 Biografia naukowa (48) Strach i głupota zawsze leżały u podstaw większości ludzkiego działania(IV 1954)

58 AE zadawał sobie pytania: Co by się stało, gdyby ktoś potrafił poruszać 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 Arau

59 STO kolejny uczynek AE; najwybitniejsze osiągnięcie nauki XX w, 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

60 STO kolejny uczynek AE. Einstein, jak nikt przedtem, potrafił odkrywać cechy niezmienniczości Wybrane konsekwencje: 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 1 oraz t 2, w których światło przelatuje od drugiego do pierwszego końca pręta i z powrotem. Z pierwszego postulatu STO wynika, że t 1 = t 2. Dodatkowo Adam – w swoim układzie odniesienia – mierzy czas t 1 potrzebny na to, aby światło przeleciało z drugiego końca pręta A do pierwszego i z powrotem i otrzymuje wynik t 1 t 1. Biografia naukowa (50)

61 STO kolejny uczynek AE 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

62 STO kolejny uczynek AE Wybrane konsekwencje: Dylatacja czasu ( 0 czas własny) Biografia naukowa (51) Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić, i przychodzi taki jeden, który nie wie, że się nie da, i on właśnie to robi.

63 STO kolejny uczynek AE Wybrane konsekwencje: Kinematyczne skrócenie długości podłużnej (l 0 – długość własna) Biografia naukowa (52) Uczony jest człowiekiem, który wie o rzeczach nieznanych innym i nie ma pojęcia o tym, co znają wszyscy.

64 STO kolejny uczynek AE. Wybrane konsekwencje: Dodawanie prędkości lub Biografia naukowa (53) Nigdy nie myślę o przyszłości. Nadchodzi ona wystarczająco szybko.

65 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 Prawo zachowania masy jest szczególnym przypadkiem prawa zachowania energii (1906) Ze względu na bezwładność, masa m jest równoważna energii [...] mc 2. Wynik ten ma nadzwyczajne znaczenie, ponieważ wynika z niego, że masa bezwładna i energia układu fizycznego są równoważne (1907) Biografia naukowa (54)

66 STO nowy sposób myślenia STO otworzyła nowe drogi myślenia: 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. Biografia naukowa (55) Princeton, 1937

67 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. Biografia naukowa (56)

68 FOTOEFEKT kwant światła W 1859 roku: 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)

69 FOTOEFEKT kwant światła Prawo Kirchhoffa z 1859 r. ( ) 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)

70 FOTOEFEKT hipoteza AE o kwantowej naturze światła 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.

71 FOTOEFEKT zasada heurystyczna AE 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

72 FOTOEFEKT zasada heurystyczna AE o naturze oddziaływania światła z materią 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 (Caltech, II 1931)

73 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 max od częstości jest liniowa, a nachylenie prostej E max ( ) jest równe stałej Plancka.

74 FOTOEFEKT i R.A. Millikan ( , nagroda Nobla w 1923 r. Biografia naukowa (60) Robert Andrews Millikan nie dowierzał, wątpił i był przekonany, że interpretacja AE fotoefektu jest błędna. Prowadził od 1905 do 1915 r doświadczenia. W pracy z 1916 r. Millikan napisał: równanie Einsteina fotoefektu jest bardzo dobrze spełnione, a stała Plancka została wyznaczona i jej wartość wynosi h=6, Js, z niepewnością mniejszą od 5. Cała nauka nie jest niczym więcej niż wyrafinowanym myśleniem (III 1936)

75 FOTOEFEKT – kolejny uczynek AE Robert A. Millikan napisał na 70 lecie AE: Spędziłem dziesięć lat życia na sprawdzaniu równania Einsteina i wbrew wszystkim moim oczekiwaniom w 1915 r. musiałem uznać, że zostało jednoznacznie potwierdzone, mimo iż wydaje się zupełnie absurdalne jako na pozór sprzeczne ze wszystkim, co wiedzieliśmy na temat światła. Społeczność fizyków przyjęła hipotezę o kwantowej naturze światła z niedowierzaniem i sceptycyzmem graniczącym z szyderstwem. W okresie od 1905 do 1925 r był niemal jedynym fizykiem traktującym poważnie hipotezę o kwantowej naturze światła. Biografia naukowa (57) R.A. Millikan

76 Hipoteza kwantowania fali elektromagnetycznej i zjawisko Comptona Biografia naukowa (60) Arthur Holly Compton ( , nagroda Nobla w 1927 r.) badał rozpraszanie fotonów na swobodnych elektronach. Zakładając realność kwantów fali elektromagnetycznej, traktując zderzenie fotonu i elektronu jako idealnie sprężyste doszedł do wniosku, że długość fali rozproszonej jest inna niż padającej, a zmianę długości zderzenia fali z elektronem podczas określa wzór = (h/mc)(1– cos ), gdzie m to masa elektronu, a kąt rozproszenia fotonu. Compton przeprowadził (1922) doświadczenia, które potwierdziły powyższą zależność.

77 Hipoteza kwantowania fali elektromagnetycznej i zjawisko Comptona Biografia naukowa (60) Na łamach Berliner Tageblatt z 24 IV 1924 AE w napisał: Pozytywny wynik doświadczenia Comptona dowodzi, że promieniowanie zachowuje się tak, jakby składało się z dyskretnych pocisków, nie tylko ze względu na przenoszoną energię, ale również przenoszony pęd. Od lewej: Arthur Holly Compton, Niels Henrik David Bohr,

78 Hipoteza kwantowania fali elektromagnetycznej i zjawisko Comptona Biografia naukowa (60) Einstein był przekonany, że foton ma określoną: częstość, energię E= h, pęd, spełniony jest związek dyspersyjny: E=c|p|, spin równy 1 (jest bozonem). Nie przejmuj się, jeżeli masz problemy z matematyką. Zapewniam Cię, że ja mam jeszcze większe (z listu do uczennicy szkoły średniej, 7 I 1943)

79 FOTOEFEKT kolejny uczynek AE Prace AE dotyczące ruchów Browna i STO nieomalże natychmiast zdobyły sobie uznanie. Po 1925 r, kiedy to rozwinęła się mechanika kwantowa, AE był niemal jedynym fizykiem, który odnosił się do mechaniki kwantowej z głębokim sceptycyzmem. Biografia naukowa (58) Jeśli "a" oznacza szczęście, to a=x+y+z; x - to praca, y - rozrywki, z - umiejętność trzymania języka za zębami. 1933

80 Satyendra Nath Bose (1894– 1974) poprawnie wyprowadził funkcję rozkładu Plancka, traktując fotony jako gaz identycznych cząstek kwantowych wypełniających pewną objętość. Odkrył nowy rodzaj statystyki nazwanej statystyką Bosego–Einsteina. Dotyczy ona cząsteczek kwantowych o spinie całkowitym. Takimi są fotony, których liczba nie jest zachowana, a spin jest równy stałej Diraca (ħ).

81 Kondensacja Bosego– Einsteina (1996) Szwedzka Królewska Akademia Nauk przyznała w 2001 r. nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki dla Erica A. Cornella, Wolfganga Ketterle i Carla E. Wiemana za osiągnięcia w zakresie kondensacji Bosego– Einsteina atomów pierwiastków alkalicznych i za fundamentalne badania nad właściwościami kondensatu. Eric A. Cornell JILA and National Institute of Standards and Technology (NIST), Boulder, Colorado, USA. Carl E. Wieman JILA and University of Colorado, Boulder, Colorado, USA. Wolfgang Ketterle Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, USA.

82 AE i teoria kwantów oraz wzajemne wpływy Kirchhoff M Bunsen P M Balmer Wien M P P Bohr PlanckEinstein h – stała PlanckaP M P MBose HeisenbergP P L. de Broglie Schroedinger Dirac mechanikakwantowa mechanika macierzowateoria polafalowa Legenda: M – teoria materii, P – teoria promieniowania Biografia naukowa (61)

83 Uczynki naukowe AE STO Fizyka statystyczna Fizyka kwantowa Jednolita teoria pola (???) OTO Biografia naukowa (62)

84 O A. Einsteinie Cogito, ergo sum Myślę, więc jestem formuła francuskiego filozofa Kartezjusza (René Descartes, ) Nauka nie jest niczym więcej niż wyrafinowanym myśleniem (Albert Einstein, marzec 1936) A.Einstein miał odwagę myśleć inaczej niż inni. Nauczał ludzi myśleć w wyrafinowany sposób. Jego osiągnięcia (uczynki) są trwałymi elementami cywilizacji ziemskiej i najwybitniejszymi zdobyczami myśli ludzkiej.

85 Dziękuję za uwagę Za to co uczynił za życia pozostanie na zawsze w pamięci ludzi jako najwybitniejszy fizyk XX wieku Tylko życie poświęcone innym warte jest przeżycia

86 KONKURS Prof. zw. dr hab. inż. Tadeusz Luty, Rektor PWr, ogłosił konkurs pt. Prezentacja multimedialna odkrycia fizycznego. Nagrody: I nagroda – zł, II nagroda – zł, III nagroda – 500 zł. Indywidualna praca konkursowa powinna dotyczyć wybranego odkrycia lub wynalazku dokonanego przez fizyków lub przy ich udziale oraz zawierać opis jego zastosowania/zastosowań. Regulamin konkursu dostępny jest na stronie:

87 Literatura 1.Abraham Pais, Pan Bóg jest wyrafinowany, Prószyński i S-ka, Warszawa Alice Calaprice, Einstein w cytatach, Prószyński i S-ka, Warszawa Zasoby internetu

88


Pobierz ppt "Cykl wykładów popularno-naukowych Rok akademicki 2004/2005; 9 III 2005 Coś ty ludziom uczynił, Einsteinie? Dr hab. inż. Włodzimierz Salejda, profesor nadzwyczajny."

Podobne prezentacje


Reklamy Google