Albert Einstein gilt als Genie und gilt als einer der größten Denker der Welt. Obwohl er nicht für Erfindungen bekannt ist, wie bei Thomas Edison oder Nikola Tesla, üben Einsteins Theorien und Ideen im Zusammenhang mit der Physik auch heute noch Einfluss aus.
Er verbrachte einen Großteil seines Lebens damit, Relativitätstheorien zu erforschen, Raum, Zeit, Materie und Energie zu untersuchen., Also, was waren Albert Einsteins bedeutendste Theorien? Wenn wir auf diesen innovativen Denker zurückblicken, sind hier einige der bedeutendsten Errungenschaften von Albert Einstein.
Quantentheorie des Lichts
Einstein schlug seine Lichttheorie vor und erklärte, dass alles Licht aus winzigen Energiepaketen besteht, die Photonen genannt werden. Er schlug vor, dass diese Photonen Teilchen waren, aber auch wellenartige Eigenschaften hatten, eine völlig neue Idee zu der Zeit.
Er verbrachte auch einige Zeit damit, die Emission von Elektronen aus Metallen zu skizzieren, als sie mit großen elektrischen Impulsen wie Blitzen getroffen wurden., Er erweiterte dieses Konzept des photoelektrischen Effekts, auf das wir später in diesem Artikel eingehen werden.
Spezielle Relativitätstheorie
In Einsteins Studien bemerkte er Inkonsistenzen der Newtonschen Mechanik in ihrer Beziehung zum Verständnis des Elektromagnetismus, insbesondere zu Maxwells Gleichungen., In einer im September 1905 veröffentlichten Arbeit schlug er eine neue Denkweise über die Mechanik von Objekten vor, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern.
Dieses Konzept wurde als Einsteins Spezielle Relativitätstheorie bekannt. Es veränderte das Verständnis der Physik zu der Zeit.
Einsteins Offenbarung war, dass Beobachter in relativer Bewegung die Zeit anders erleben. Er erkannte, dass es möglich ist, dass zwei Ereignisse gleichzeitig aus der Perspektive eines Beobachters geschehen, aber zu unterschiedlichen Zeiten aus der Perspektive des anderen auftreten. Und beide Beobachter hätten Recht.,
Das Verständnis der Speziellen Relativitätstheorie kann etwas schwierig sein, aber wir werden es auf eine einfache Situation reduzieren.
Er begann mit der Idee, dass Licht immer mit konstanten 300.000 km / s fährt, und fragte, was mit unseren Vorstellungen von Raum und Zeit passieren würde, wenn das der Fall wäre?
Stellen Sie sich nun vor, Sie haben wieder einen Beobachter auf einem Bahndamm, während ein Zug vorbeifährt, und dass jedes Ende des Zuges von einem Blitz getroffen wird, genau wie der Mittelpunkt des Zuges den Beobachter passiert., Da die Blitzeinschläge die gleiche Entfernung vom Beobachter haben, erreicht ihr Licht im selben Moment sein Auge. Der Beobachter würde also sagen, dass die beiden Streiks gleichzeitig stattfanden.
Es gibt jedoch einen anderen Beobachter, diesen im Zug, der genau an seinem Mittelpunkt sitzt. Da sich der Zug bewegt, muss das Licht, das vom Blitz im Heck kommt, weiter reisen, um aufzuholen, so dass es diesen Beobachter später erreicht als das Licht, das von vorne kommt. Dieser Beobachter würde zu dem Schluss kommen, dass der Vorfall tatsächlich zuerst passiert ist. Und beide Beobachter hätten Recht.,
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Einstein hat festgestellt, dass Bewegung durch den Raum auch als Bewegung durch die Zeit angesehen werden kann. Im Wesentlichen beeinflussen sich Raum und Zeit, beide sind relative Konzepte in Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit.
Avogadros Nummer
Für jeden, der es durch einen Chemieunterricht der High School geschafft hat, könnte Avogadros Nummer klingeln.,
Während Einstein daran arbeitete, sein mathematisches Modell zur Erklärung der Brownschen Bewegung, der unregelmäßigen Bewegung von Teilchen in einer Flüssigkeit, zu entwickeln, bewies er auch die Existenz von Atomen und legte den Grundstein für die Berechnung der Avogadro-Zahl, der Anzahl der Atome in einem Mol Molekül oder Element.
Einsteins Arbeit zur Brownschen Bewegung deutete auf die Existenz winziger, nicht unterscheidbarer Teilchen hin. Diese Theorie wurde später von Jean Perrin bewiesen, der Experimente mit einem hochpräzisen Mikroskop durchführte, um Einsteins mathematische Arbeit zu überprüfen., Dies erlaubte Perrin, Avogadros Zahl zu berechnen und die Existenz von Atomen zu beweisen — für die er 1926 den Nobelpreis erhielt.
Das Bose-Einstein-Kondensat
1924 erhielt Einstein eine Arbeit des Physikers Satyendra Nath Bose. Dieses Papier diskutiert eine detaillierte Art und Weise zu denken Photonen von Licht als gas. Einstein verallgemeinerte Boses Theorie auf ein ideales Gas identischer Atome oder Moleküle, für das die Anzahl der Teilchen erhalten bleibt.,
Mit Bose hat Einstein diese Idee auf Atome ausgedehnt, was zu einer Vorhersage für einen neuen Zustand der Materie führte: das Bose-Einstein-Kondensat. Das erste Beispiel für diesen Zustand wurde 1995 produziert.
Er sagte auch voraus, dass bei ausreichend niedrigen Temperaturen die Teilchen im niedrigsten Quantenzustand des Systems zusammengeschlossen würden. Dieses Phänomen wird Bose-Einstein-Kondensation genannt.,
Ein Bose-Einstein-Kondensat ist im Wesentlichen eine Gruppe von Atomen, die sehr nahe am absoluten Nullpunkt gekühlt werden. Wenn sie diese Temperatur erreichen, bewegen sie sich kaum in Beziehung zueinander. Sie beginnen zusammenzuklumpen und treten in genau die gleichen Energiezustände ein. Dies bedeutet, dass sich die Gruppe der Atome aus physikalischer Sicht so verhält, als wären sie ein einzelnes Atom.
Wir wissen jetzt, dass dies nur für „Bosonen“ geschieht — Teilchen mit einem Gesamtdrall, der ein ganzzahliges Vielfaches von h ist, der Planck-Konstante geteilt durch 2 pi.,
Allgemeine Relativitätstheorie
1916 veröffentlichte Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie. Dieses Papier verallgemeinert die Konzepte der speziellen Relativitätstheorie und des Newtonschen Gesetzes der universellen Gravitation und beschreibt die Schwerkraft als Eigenschaft von Raum und Zeit. Diese Theorie hat unser Verständnis davon unterstützt, wie die großräumige Struktur des Universums aufgebaut ist.
Die Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie lässt sich folgendermaßen erklären:
Newton half dabei, die Schwerkraft zwischen zwei Objekten als Zerren zweier Körper zu quantifizieren, unabhängig davon, wie massiv jeder einzelne ist oder wie weit sie voneinander entfernt sind.,
Einstein stellte fest, dass die Gesetze der Physik für alle nicht beschleunigenden Beobachter konstant sind, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, egal wie schnell sich der Beobachter bewegt. Er fand heraus, dass Raum und Zeit miteinander verwoben waren und dass Ereignisse, die zu einer Zeit für einen Beobachter auftreten, zu einer anderen Zeit für den nächsten auftreten könnten.
Dies führte zu seiner Theorie, dass massive Objekte im Weltraum die Raumzeit verzerren könnten.
Einsteins Vorhersagen haben modernen Physikern geholfen, Schwarze Löcher und Gravitationslinsen zu studieren und zu verstehen.,
Der Photoeffekt
, Einsteins Theorie des Photoelektrischen Effekts beschreibt die Emission von Elektronen aus Metallen, wenn Licht scheint auf es, wie wir bereits angedeutet vor. Wissenschaftler hatten dieses Phänomen beobachtet, konnten den Befund jedoch nicht mit Maxwells Wellentheorie des Lichts in Einklang bringen.
Seine Theorie der Photonen unterstützt das Verständnis dieses Phänomens. Er theoretisierte, dass beim Auftreffen von Licht auf ein Objekt eine Emission von Elektronen auftritt, die er als Photoelektronen betrachtete.,
Dieses Modell bildete die Grundlage für die Funktionsweise von Solarzellen-Licht bewirkt, dass Atome Elektronen freisetzen, die einen Strom erzeugen und so Strom erzeugen.
Wellen-Teilchen-Dualität
Albert Einsteins Arbeit an der Entwicklung der Quantentheorie war eine der wirkungsvollsten, die er je vollbracht hat. Während seiner frühen Karriere bestand Einstein darauf, dass Licht sowohl als Welle als auch als Teilchen behandelt werden sollte. Mit anderen Worten, Photonen können sich gleichzeitig als Teilchen und als Wellen verhalten. Dies wurde als Welle-Teilchen-Dualität bekannt.,
Er wird zu diesem Thema zitiert: „Wir stehen vor einer neuen Art von Schwierigkeiten. Wir haben zwei widersprüchliche Bilder der Realität; Getrennt davon erklärt keiner von ihnen die Phänomene des Lichts vollständig, aber zusammen tun sie es.“
Wenn wir über all Einsteins Arbeit nachdenken, müssen wir auch überlegen, wie sie diejenigen beeinflusst hat, die nach ihm kamen. Einsteins Arbeit hat die moderne Quantenmechanik, das Modell der physikalischen Zeit, das Verständnis von Licht, Sonnenkollektoren und sogar die moderne Chemie beeinflusst. Er hinterfragte unerbittlich die Welt um ihn herum., Das hat ihn großartig gemacht, seine unendliche Neugier auf die Welt.
Wichtig ist, nicht aufzuhören zu hinterfragen. „Neugier hat ihren eigenen Grund zu existieren“, bemerkte Einstein. Albert Einsteins Leistungen haben unser Verständnis der Physik, wie wir es heute kennen, eindeutig beeinflusst.