مرورى بر زندگى و تلاش هاى علمى آلبرت اينشتين

مرورى بر زندگى و تلاش هاى علمى آلبرت اينشتين

اينشتين در سال 1905سه نظريه مهم «نسبيت خاص»،«كوآنتومى بودن نور» و «حركت براونى ذرات» را ارايه كرد كه هركدام تحول بسيار مهمى در حوزه خود ايجاد كرده اند.به همين مناسبت انجمن بين المللى فيزيك محض و كاربردى سال 2005 را به مناسبت يكصدمين سال ارائه اين نظريه ها و پنجاهمين سال درگذشت وى سال جهانى فيزيك نامگذارى كرد تا توجه جهانيان به اهميت فيزيك جلب شود و تلاش هايى براى ترويج اين علم صورت گيرد. در ايران نيز درسال 1384 برنامه هايى براى بزرگداشت سال فيزيك برگزار مى شود. به همين مناسبت خلاصه اى از زندگى نامه اينشتين را از خبرگزارى ايسنا انتخاب كرديم كه از نظرتان مى گذرد.

 

آلبرت اينشتين در 24 اسفندماه سال 1258 هجرى شمسى در شهر اولم (ulm) آلمان به دنيا آمد. «هرمان» پدر وى يك مهندس برق بود كه تبحر چندانى در امور اقتصادى نداشت. مادرش «پائولين» نيز زنى خانه دار بود كه گاهى ويولن تدريس مى كرد. خانواده آلبرت يك سال بعد از تولد او به مونيخ مهاجرت كردند. اينشتين در 9 سالگى (1267) تحصيلات خود را در مدرسه «لوئيت پولد» مونيخ آغاز كرد و با وجود مهاجرت خانواده اش در سال 1273 به ايتاليا در اين مدرسه شبانه روزى ماند.

اينشتين يك سال بعد به خانواده اش در «پاويا» ملحق شد و سپس به مدرسه «كانتونال» در شهر «آرا» واقع در سوئيس رفت. آلبرت 17 ساله در سال 1275 رسماً به تابعيت سوئيس درآمد و در همان سال پس از اخذ ديپلم در مركز صنعتى فدرال ETH در شهر زوريخ در رشته رياضى و فيزيك نام نويسى كرد. وى چهار سال بعد موفق به دريافت ديپلم از اين مركز شد و در سال 1280 در سن 22 سالگى شهروند سوئيس شد. اينشتين در سن 23 سالگى (1281) در موسسه ثبت اختراعات در شهر برن استخدام شد و در همان سال پدرش را از دست داد. وى در سال 1282 با «ميلوا ماريك» ازدواج كرد كه حاصل آن دو پسر به نام هاى هانس آلبرت (1352-1283) و ادوارد (1344-1289) بود. پسر بزرگ آنها بعدها در رشته مهندسى مكانيك (هيدروليك) تحصيل كرد و يك مهندس موفق شد. ادوارد فرزند ديگر آنها به بيمارى شيزوفرنى علاج ناپذيرى دچار بود. آنها يك دخترخوانده به نام «ليزرل» نيز داشتند كه قبل از ازدواج آنها از پدر و مادر ديگرى به دنيا آمده بود. اينشتين در سال 1284 مقاله هاى متعددى را در زمينه كوانتوم هاى نور و اثر فوتوالكتريك، هم ارزى انرژى و جرم، نسبيت خاص، حركت براونى ذرات در نظريه اتمى، نظريه كوانتومى براى مواد حالت جامد و اصول نسبيت عام در مجله Annalen der physik آلمان به چاپ رساند. وى در سال 1288 در سى سالگى دانشيار دانشگاه زوريخ شد و تحقيقات بيشترى روى نظريه كوانتومى خود انجام داد. اينشتين دو سال بعد هنگامى كه به عنوان استاد در دانشگاه «كارل فرديناند» شهر پراگ مشغول كار بود، خميدگى نور (نور ستاره ها) در هنگام خورشيدگرفتگى را پيش بينى كرد.

وى در سال 1291 در سن 33 سالگى با رتبه استادى به ETH مركزى كه چهار سال در آن تحصيل كرده بود، رفت. اينشتين دو سال بعد همزمان با آغاز جنگ جهانى اول به استادى دانشگاه برلين رسيد. اينشتين از جمله امضاكنندگان بيانيه موسوم به «بيانيه اى به اروپائيان» در سال 1294 بود كه براساس آن برائت خود از نظامى گرى دولت آلمان را اعلام كرد. وى در همان سال مقاله مشهور معادلات نسبيت عام را به چاپ رسانيد و سال بعد كتابى در مورد همين نظريه منتشر كرد. اينشتين در سال 1295 به رياست انجمن فيزيك آلمان رسيد. محاسبه تكانه كوانتوم هاى نورى از جمله موفقيت هاى علمى وى در آن سال بود. اين فيزيكدان برجسته در سال 1296 به مديريت مركز «سزار ويلهلم» آلمان كه موسسه حمايت كننده تحقيقات در آن كشور بود، منصوب شد. وى در همان سال مقاله هاى معادلات كيهان شناسى و تكانه كوانتومى را منتشر كرد. اينشتين در سال 1298 در سن چهل سالگى از همسر اول خود جدا شد و با دختر خاله اش «الزا» ازدواج كرد. وى از شوهر سابقش دو دختر به نام هاى «اليزه» و «مارگوت» داشت كه بنابر قانون پس از ازدواج نام فاميلى اينشتين را اخذ كردند. در همان سال بود كه نظريه هاى وى در مورد خميدگى نور به عينه اثبات شد. در سال 1299 با اوج گرفتن تبليغات ضديهودى اذهان عمومى شديداً نسبت به اينشتين و نظريه نسبيت عام وى تحريك شده بود. اينشتين سال بعد براى اولين بار به آمريكا سفر كرد و در سال 1301 ضمن كار بر روى نظريه ميدان هاى واحد به پاس تحقيقات فراوانش در زمينه فيزيك نظرى و به ويژه كشف قانونمندى اثر فوتوالكتريك موفق به دريافت جايزه نوبل فيزيك شد. در سال 1303 مركز اينشتين در برج اينشتين در «پوتردام» افتتاح شد. در همان سال مقاله اينشتين – بوز (فيزيكدان هندى) در باب افت و خيزهاى آمارى به چاپ رسيد. وى پنج سال بعد براى آگاهى اذهان عمومى مقاله ديگرى در مورد نظريه وحدت ميدان گرانشى و ميدان الكترومغناطيسى منتشر كرد.

اينشتين در سال 1309 (در سن 51 سالگى) بار ديگر در ميان استقبال گسترده مردم آمريكا به آن كشور سفر كرد. در سال 1311 با حفظ سمت استادى نيمه وقت در دانشگاه برلين تدريس در مركز تحقيقات و مطالعات پيشرفته «پرينستون» را پذيرفت. وى سال بعد همزمان با به قدرت رسيدن نازى ها، آلمان را ترك كرد و پس از مدتى اقامت در انگلستان براى هميشه رهسپار آمريكا شد. اينشتين در سال 1314 مقاله مشهور خود با عنوان «آيا توصيف مكانيك كوانتومى از حقيقت واقعى مى تواند كامل باشد؟» را با همكارى «ب. پوزولسكى» و «نيلس بور» منتشر كرد. وى در سال 1318 همزمان با آغاز جنگ جهانى دوم به تشويق دو تن از استادان فيزيك دانشگاه كلمبيا نامه آنها به «روزولت» رئيس جمهورى وقت آمريكا را كه در آن نسبت به تلاش دانشمندان نازى در دستيابى به بمب اتمى هشدار داده شده بود امضا كرد. اين كار براى اينشتين كه عمرى در خدمت صلح جهانى فعاليت كرده بود بسيار دشوار بود ولى به هر حال از ترس تبعات ناگوار دستيابى نازى ها به سلاح هاى هسته اى حاضر به امضاى آن نامه شد. پس از آن اينشتين تا آخر عمر بابت اين كه «دكمه را فشار داده است» ملامت شد. هر چند سعى مى كرد توضيح بدهد كه او پدر بمب اتمى نبوده وmc2 = E فرمول ساخت اين جنگ افزار هولناك نيست. سال بعد وى با حفظ تابعيت سوئيسى خود، تابعيت آمريكا را پذيرفت. در سال 1324 نخستين بمب هاى اتمى بر شهرهاى هيروشيما و ناكازاكى فرود آمد. اينشتين سال بعد در سن 67 سالگى به عنوان سرگروه كميته فورى دانشمندان اتمى خدمت كرد. در سال 1327 مقاله معروف «تعميم نسبيت عام» از سوى وى منتشر شد. آلبرت اينشتين سرانجام در 30 فروردين ماه سال 1334 به دنبال بروز يك حمله قلبى در سن 76 سالگى در شهر پرينستون آمريكا در گذشت.

وى در وصيت نامه اش نوشته بود كه دلش نمى خواهد استخوان هايش را عبادت كنند و خواسته بود جسدش را بسوزانند..

منبع :www.sharghnewspaper.com

 

 

****************************************************************************

 

 

انقلاب نسبیت

آلبرت انیشتیندر چهاردهم مارس 1879 در شهراولم که شهر متوسطی از ناحیه وورتمبرگآلمان بودمتولّد شد . امّا شهر مزبور در زندگی او اهمیتی نداشته است. زیرا یکسال بعد ازتولّد او خانواده وی از اولم عازممونیخ گردید.

پدر آلبرت، هرمان انیشتین کارخانه‌ی کوچکی برای تولید محصولاتالکتروشیمیایی داشت و با کمک برادرش که مدیر فنی کارخانهبود از آن بهره‌برداری می‌کرد. گر چه در کار معاملات بصیرت کامل نداشت. پدر آلبرتاز لحاظ عقاید سیاسی نیز مانند بسیاری از مردم آلمان گر چه با حکومت پروسی‌هامخالفت داشت امّا امپراتوری جدید آلمان را ستایش می‌کرد و صدراعظم آن «بیسمارک» و ژنرال «مولتکه» وامپراتور پیر یعنی «ویلهم اول» را گرامی می‌داشت.

مادر انیشتین که قبل از ازدواج پائولین کوخ نام داشت بیش از پدر زندگی راجدی می‌گرفت و زنی بود از اهل هنر و صاحب احساساتی که خاصّ هنرمندان است و بزرگترینعامل خوشی او در زندگی و وسیله تسلای وی از علم روزگار موسیقی بود.

آلبرتکوچولو به هیچ مفهوم کودک عجوبه‌ای نبود و حتّی مدّت زیادی طول کشید تا سخن گفتنآموخت بطوریکه پدر و مادرش وحشت زده شدند که مبادا فرزندشان ناقص و غیرعادی باشدامّا بالاخره شروع به حرف زدن کرد ولی غالباً ساکت و خاموش بود و هرگز بازیهای عادیرا که ما بین کودکان انجام می‌گرفت و موجب سرگرمی کودک و محبّت فی ما بین می شود رادوست نداشت.

آلبرت مرتباً و هر سال از پس سال دیگر طبق تعالیمکاتولیک تحصیل کرد و از آن لذّتفراوان و بود وحتّی در مواردی از دروس که بهشرعیات و قوانین مذهبی کاتولیک بستگیداشت چنان قوی شد که می توانست در هر مورد که همشاگردانش قادر نبودند به سوألهایمعلّم جواب دهند او به آنها کمک می کرد.

انیشتین جوان در ده سالگی مدرسهابتدائی را ترک کرد و در شهر مونیخ به مدرسه متوسطه «لوئیت پول» وارد شد . در مدرسهمتوسطه اگر مرتکب خطایی می شدند راه و رسم تنبیه ایشان آن بود که می بایست بعد ازاتمام درس ، تحت نظر یکی از معلّمان ، در کلاس توقیف شوند و با درنظر گرفتن وضعنابهنجار و نفرت انگیز کلاسهای درس ، این اضافه ماندن شکنجه ای واقعی محسوب می شد.

ذوق هنری

ذوق هنری انیشتین چنان بود که او وقتی پنج ساله روزی پدرشقطب نمایی جیبیرا به وی نشان داد . خاصّیت اسرار آمیز عقربهمغناطیسی در کوکتأثیر عمیقی گذاشت با وجود آنکه هیچ عامل مرئی در حرکت عقربه تأثیری نداشت کودکچنین نتیجه گرفت در فضای خالی باید عاملی وجود داشته باشد کهاجسام را جذب کند.

وقتی کهانیشتین پانزده ساله بود حادثه ای اتفاق افتاد که جریان زندگی او را به راه جدیدیمنحرف ساخت : هرمان پدر او در کار تجارت خویش با مشکلاتی مواجه شد و در پی آن صلاحرا در آن دیدند که کارخانه خود را در مونیخ بفروشد و جای دیگری را برای کسب و کارخود ترتیب دهند. از آن جا که وی خوش بین و علاقمند به کسب لذّتهای بود تصمیم گرفتکه به کشوری مهاجرت کند که زندگی در آن با سعادت بیشتری همراه باشد و به این منظورایتالیا را انتخاب کرد و در شهر میلان مؤسسه ی مشابهی را ایجاد کرد. هنگامیکه واردشهر میلان شدند آلبرت به پدر خود گفت که قصد دارد تابعیت کشور آلمان را ترک گوید. آقای هرمان به وی تذکر داد که این کار زشت ونابهنجار است .

دوران دانشجویی

در این دوران مشهورترین مؤسسه فنی در اروپا مرکزی به استثنای آلمان ،مدرسه ی دارالفنون سوئیس در شهر زوریخ بوده است. آلبرت در امتحان داوطلبان شرکت کردولی بخاطر اینکه درعلوم طبیعی اطلاّعاتی وسیع نداشت درامتحان پذیرفته نشد. با اینحال مدیر دارالفنون زوریخ تحت تأثیر اطلاّعات وسیع او در ریاضیات واقع شد و از اودرخواست کرد که دیپلم متوسطه ای را که برای ورود به دارالفنون لازم است در یک مدرسهسوئیسی بدست آورد و او را به مدرسه ممتاز شهر کوچک «آآرائو»که با روش جدیدی ادارهمی شد معرفی کرد. بعد از یک سال اقامت در مدرسه مذبور دیپلم لازم را بدست آورد و درنتیجه بدون امتحان در دارالفنون زوریخ پذیرفته شد. با این که درس هایفیزیک دارالفنونآمیخته با هیچ گونه عمق فکری نبود باز هم حضور در آنها آلبرت را تحریک کرد که کتبجستجوکنندگان بزرگ این را مورد مطالعه قرار دهد. او، آثار استادان کلاسیکفیزیک نظری ازقبیل: بولترمان،ماکسول و هوتز را با حرص عجیبی مطالعه کرد. شب و روز اوقات او بامطالعه این کتابها می گذشت و ضمن مطالعه آنها با هنر استادانه ای آشنا شد که چگونهبنیان ریاضی مستحکمی ساخت. او درست در خاتمه قرن 19 تحصیلات خود راپایان داد و بهمسأله مهم تهیه شغل مواجه شد.

از آنجا که نتوانست مقام تدریسی در مدرسهپولی تکنیک بدست آورد تنها راهی باقی ماند وآن این بود که چنین شغل و مقامی درمدرسه ی متوسطه ای جستجو کند.

اکنون سال 1910 شروع شده و آلبرت بیست و یکسال داشت و تابعیت سوئیس را بدست آورده بود. او در هنگام داوطلب شغل معلّمی خصوصیگردید و پذیرفته شد. انیشتین از کار خود راضی و حتّی خوشبخت بود که می تواند بهپرورش جوانان بپردازد امّا بزودی متوجّه شد که معلمّان دیگر نیکی را او می کاردضایع و فاسد می کنند و این شغل را ترک کرد. بعد از این دوران تاریک ، ناگهان نوریدرخشید و بعد از مدّتی در دفتر ثبتاختراعات مشغولبه کار شد و به شهر«برن» انتقال یافت. کمی بعد از انتقال به شهر برن انیشتین بامیلواماریچ همشاگرد قدیم خود در مدرسه ی پولی تکنیک ازدواج کرد و حاصل آن دو پسر پیدر پی بود که اسم پسر بزرگتر را آلبرت گذاشتند. کار انیشتین در دفتراختراعات خالی از لطف نبود و حتّیبسیار جالب می نمود وظیفه ی وی آن بود کهاختراعات را کهبه دفتر مذبور می آوردند موردآزمایش اوّلیهقرار می داد.

شاید تمرین در همین کار موجب شده بود که وی با قدرت خارقالعاده و بی مانند بتواند همواره نتایج اصلی و اساسی هر فرض ونظریه جدیدی را با سرعت درک واستخراج کند. چون انیشتین به خصوص به قوانین کلیفیزیک علاقهداشت و به حقیقت در صدد بود که با کمک محدودی میدان وسیع تجارت را به وجهی منطقیاستنتاج کند.در اواخر سال 1910 کرسیفیزیک نظری دردانشگاه آلمانی پراگ خالی شد. انتصاب استادان این قبیل دانشگاهها طبق پیشنهاددانشکده بوسیله ی امپراتور اتریش انجام می گرفت که معمولاً حقّ انتخاب خویش را بهوزیر فرهنگ وا می گذاشت. تصمیم قطعی برای انتخاب داوطلب ، قبل از همه ، بر عهده یفیزیکدانی بهنام« آنتون لامپا » بود و او برای انتخاب استاد دو نفر را مدّ نظر داشت که یکی ازآنها «کوستاویائومان» و دیگری«انیشتین» بود. «یائومان» آن را نپذیرفت و پس از کش وقوسها فراوان انیشتین این مقام را پذیرفت.

وی صاحب دو ویژگی بود که موجبگردید وی استاد زبردستی گررد. اوّلین آنها این بود که علاقه ی فراوان داشت تا برایعدّه ی بیشتری از همنوعان خود وبخصوص کسانیکه در حول وحوش او می زیسته اند مفیدباشد. ویژگی دوّم او ذوق هنریش بود که انیشتین را وا می داشت که نه فقط افکار عمومیخود را به نحوی روشن و منطقی مرتّب سازد بلکه روش تنظیم و بیهن آنها به نحوی باشدکه چه خود او و چه مستهعان از نظر جهان شناسی نیز لذّت می برند. هدف انیشتین اینبود که فضای مطلق را ازفیزیک براندازدنظریه نسبیتسال 1905 که در آن انیشتین فقط بهحرکت مستقیم الخط متشابه پرداخته بود انیشتین با کمک ازاصلتعادل پدیده های جدیدی را در مبحث نور پیش بینی کندکه قابل مشاهده بوده اند و می توانست صحتنظریه جدید اورا از لحاظ تجربی تأیید کرد.

عزیمت از پراگ

در مدّتی که انیشتین درپراگ تدریس می کرد نه فقطنظریه جدید خودرا درباره غیر وی بنا نهاد بلکه با شدّت بیشترینظریه ی خود را درباره یکوآنتوم نو را که در شهر برن شروعکرده بود ، توسعه داد. با همه ی این تفاصیل انیشتین به دانشگاه پراگ اطّلاع دادکهدر خاتمه دوره تابستانی سال 1912 خدمت این دانشگاه را ترک کرد. عزیمت ناگهانیانیشتین از شهر پراگ موجب سر وصدای بسیار در این شهر شد در سر مقاله بزرگترینروزنامه ی آلمانی شهر پراگ نوشته شد:«که نبوغ و شهرت فوق العاده انیشیتن باعث شد کههمکارانش او را مورد شکنجه و آزار قرار دهند و به ناچار شهر پراگ ترک کرد.» انیشتینعازم شهر زوریخ گردید و در پایان سال 1912 با سمت استادی مدرسه ی پولی تکنیک زوریخمشغول به کار شد شهرت انیشتین به تدریج تا آنجا رسیده بود که بسیاری از مؤسسات وسازمانهای علمی جهان علاقه داشتند که وی بعنوان عضو وابسته با مؤسسه ایشان درارتباط یابد. سالها بود که مقامات رسمی آلمان کوشش می کردند که شهر برلن نه فقطمرکز قدرت سیاسی و اقتصادی باشد بلکه در عین حال کانون فعّالیّت هنری و علمی نیزمحسوب گردد به همین جهت از انیشتین دعوت بعمل آوردند. مدّت کمی بعد از ورود انیشتینبه برلن ، انیشتین از زوجه ی خویش هیلوا که از جنبه های مختلف با او عدم توافق داشتجدا گردید و زندگی را با تجرد می گذارند. هنگامیکه به عضویت آکادمی پاشاهی انتخابشد سی و چهار سال سن داشت و نسبت به همکاران خود که از او مسن تر بودند بیش از حدجوان می نمود. در این حال همه انیشتین را در وهله ی اوّل مردی مؤدب ودوست داشتنی بهنظر می آوردند.فعّالیّت اصلی انیشتین در برلن این بود که با همکاران خویش و یادانشجویان رشته یفیزیک درباره یکارهای علمی مصاحبه و مذاکره کند وآنها را در تهیه برنامه ی جستجوی علمی راهنماییکند. هنوز یکسال از اقامت انیشتین در برلن نگذشته بود که ماه اوت 1914 جنگ جهانیشروع شد.

در مدّت جنگ جهانی اوّل، روزنامه های برلن همه روزه از وقایع جنگو شروع فتوحات ارتش آلمان بود. در عین حال انیشتین در منزل خود با دختر عمه ی خویشالزا آشنایی پیدا کر. الزا زنی مهربان و خونگرم بود و همچنین او از شوهر مرحوم سابقخود دو دختر داشت با اینحال انیشتین با او ازدواج کرد. جنگ بین المللی و شرایطمعرفت النفسی که در نتیجه ی آن بر دنیای علم تحصیل گردید مانع از آن نشد که انیشتینبا حرارت فوق العاده به توسعه وتکمیلنظریه ی ثقلخویش بپردازد. وی با پیمودن راه تفکّری که در پراگ و زوریخ پیش گرفته بود توانست درسال 1916نظریه ای برایثقل بپردازد. وجاذبه ی عمومی بنا نهد که بلکی مستقلازنظریه های گذشته و از نظر منطقیدارای وحدت کامل بود.

اهّمیّتنظریه جدید بهزودی مورد تأیید و توجّهدانشمندانی واقعگردید که دارای قدرت خلاق علمی بودند تأیید تجربینظریه انیشتین توجّه عموم مردم را بهشدّت جلب کرده بود از این پس دیگر انیشتین مردی نبود که فقط مورد توجّهدانشمندان باشد و بس. به زودی وی نیزهمچون زمامداران مشهور ممالک ، بازیگران بزرگ سینما و تئاتر شهرت عام بدست آورد.

مسافرتهای انیشتین

تبلیغات مخالف و حملاتی کهعلیه انیشتین می شد موجب گردید که در تمام ممالک جهان و در همه ی طبقات اجتماعیتوجّه عموم مردم به سوی نظریههای او جلب شود. مفاهیمی که برای تودههای مردم هیچگونهاهّمیّتی نداشته است وعامه ی ایشان تقریبأ چیزی از آن درک نمی کردند موضوع مباحثسیاسی گردید. انیشتین دراین زمان سفرهای خود را آغاز کرد ابتدا به هلند، بعد بهکشورهای چک و اسلواکی، اسپانیا، فرانسه، روسیه، اتریش، انگلیس، آمریکا و بسیاریکشورهای دیگر. امّا نکته قابل توجّه این است که وقتی انیشتین و همسر او به بندرگاهنیویورک شدند با استقبال شدید و تظاهرات پر شوری مواجه شدند که به احتمال قوی نظیرآن هرگز هنگام ورود یکی ازدانشمندان رخ نداده بود .

انیشتین به آسیا وبه کشورهای چین، ژاپن و فلسطین سفر کرده است و این خاتمهی سفرهای او بود. درسال 1924 بعد از مسافرتهای متعدد به اکناف جهان انیشتین باردیگر در برلن مستقر گردید. حملات همچنان بر او ادامه داشت و نظریات او را بعنوانبیان افکار قوم یهود و به سوی فاشیسم می دانستند به این دلیل انیشتین به شهرپرنیستون در آمریکا می رود. بعد از چندی همسرش الزا در سال 1936 از دنیای می رود وخواهر انیشتین که در فلورانس بود به شهر پرنیستون نزد برادرش آمد. در همین دورانانیشتین تابیعت کشور آمریکا را می پذیرد. انیشتین در سال 1945 طبق قانون بازنشستگیمقام استادی مؤسسه مطالعات عالی پرنیستون را ترک کرد ولی این تغییر سمت رسمی ،تغییری در روش زندگی و کار او به وجود نیاورد وی کماکان در پنیستون بسر می برد و درمؤسسه ی مذبور تجسّسات خود را ادامه دهد.

آخرین سالهای زندگی انیشتین

این دوران تجسّس در نیمه انزوای شهر پرنیستون به تدری با اصطراب واحتشاش آمیخته می شد. هنوز ده سال دیگر از زندگی انیشتین باقی مانده بود لیکن ایندوره ی ده ساله درست مصادف با هنگامی بود که عهدبمب اتمیشروع میگردید و بشریّت تمرین و آموزش خویش را در این زمینه آغاز می کرد. بنابراین مسألهواقعی که برای او مطرح شد موضوع چگونگی پیدایشبمب اتمینبود باوجود اینکه منظور ما در این جا دادن چشم اندازی مختصر از روابط انیشتین با حوادثبزرگ سیاسی آخرین سالهای زندگی او می باشد باز هم اگر از دو موضوع اساسی یاد نکنیمهمین چشم انداز هم ناقص خواهد بود یکی از آنها نامه ی مشهور است که وی می بایستبرای همکاری خود در شوروی بفرشد و دوّم شرح وقایعی است که در اوضاع و احوالفیزیکدانان آمریکایی، خاصهدانشمنداناتمی، در داخل مملکت خودشان تغییربسیار ایجاد کرد.

اکنون می توانیم بصورت شایسته تری همه ی آنچه را که گهگاهموجب تیره شدن پایان زندگی وی می شد مشاهده کنیم و سرانجام روز هجدهم آوریل 1955بزرگتریندانشمند و متفکر قرن بیستم، پیغمبرصلح و حامی و مدافع محنت دیدگان جهان، مردی که احتمالأ همراه با ناپلئون و بتهوونمشهورتر از همه‌ی مردان جهان بوده است، در شهر پرنیستون واقع در ممالک متحدهآمریکای شمالی از زندگی وتفکر و مبارزه دست کشید و از دار دنیا رفت و در گذشت
انقلاب نسبیت
.در دهه اول قرن بیستم انقلابی در فلسفه طبیعی پیش آمد کهبسیاری آن را از حیث عمق معنا و درهم ریزی احکام جزمی پذیرفته شده ، نسبت به انقلابکوپرنیکی _گالیله ای ،برتر به شمار می آورند . در این فاصله زمانی دو نظریه بسیارمهمی پا به عرصه رقابت نهادند ، نظریه نسبیت و کوانتمی که نسبت به کار هایدانشمندان پیشین از جمله ماکسول ،سارین کلوین وکلازیوس به نحو چشمگیری متفاوت بودند .این نظریه های جدید نیز ،با میکانیک نیوتونی در بعضی از اصول و فرضهای بنیادیاختلاف شدیدی داشتند . این نظریه علاوه بر اینکه در بر گیرنده پیچیدگی های ریاضیست،تصور ذهنی و فهم آن ،بسیار دشوار است .
البته شایان ذکر است که انیشتین در مقاله 1905 خود که برای اولین بار بهنسبیت خاص خود پرداخت از معادلات ریاضی ساده استفاده کرد اما در مقاله 1919 که بهنسبیت عام پرداخت ،بر خلاف مقاله بیشین از فرمول های پیجیده ی ریاضی استفاده کرد .
نسبیت از ریشه نسبی گرفته شدهاست ، یعنی هر کدام از واحد های فیزیکی شناخته شده برای توصیف پدیده های طبیعی ،نسبی هستند . یعنی وزن ،سرعت ،شتاب و حتی زمان که برای ما تعریف می شوند ، نسبیهستند . برای درک این بهتر است چند مثالی بزنم . در میکانیک نیوتنی ،نیروی وزن شیءدر کره زمین را مقدار نیرویی که از زمین بر شیء وارد می شود و آن را با شتابgبه سمت خود می کشاند ، تعریف کرده اند . اگر از شخصیبپرسید که وزنتان چقدر است ؟ او احتمالاً می گوید : در کجا ؟ . وزن شخص در آسانسوریکه با شتاب به سمت پایین می رود در مقایسه با هنگامی که آن آسانسور با همان شتاب بهسمت بالا می رود ، فرق می کند .
حال به مثال دیگری می پردازیم :
مجید و فرهاد دو دوست هستند که سوار بر اتومبیل پراید ، با سرعت ثابتVدر حال حرکت هستندومقصد آن ها ، منزل احمد ، است . در این هنگام احمد از پشت بام منزلشان ، اتومبیلمجید را مشاهده می کند . وی در آنجا ، با انجام محاسباتی توسط دستگاهش ، سرعت مجیدو فرهاد راVبدست می آورد (معادلسرعت اتومبیل) . در این لحظه ، اتومبیل پدر احمد ، با سرعت ثابتPاز کنار اتومبیل مجیدمی گذرد ، در آن لحظه ی عبور ، دستگاه تعبئه شده در اتومبیل پدر احمد ، سرعت مجیدوفرهاد راU=V+Pنشان می دهد . در آن لحظه عبور ، احمد با مجید تماس می گیرد و از او می پرسد که سرعت فرهاد رااندازه گیری کند . مجید با شنیدن سخنان احمد ، تعجب می کند و می گوید :” این دیگرچه سوال بی خودی است . می بینی که فرهاد در کنار من ساکن نشسته است ، پس باید سرعتاو صفر باشد “. احمد گوشی را می بندد و به پدرش زنگ می زند و از او می پرسد کهدستگاه محاسبه گر تو ، سرعت مجید و فرهاد را چند بدست آورده است ؟ پدر می گوید : “سرعت مجید و فرهادU=V+Pاست ” .
احمد در این هنگام با خود فکر میکند که چگونه فردی در درون اتومبیل با سرعت ثابت ، بنشیند و در حالی که خود دارایسه سرعت کاملاً متفاوتی باشد . احمد با مبنای سینماتیک آشنایی زیادیندارد.پس سرعت هم نسبی است .
مسئله نسبی بودن سرعت ، از نظر انیشتین ، آن قدر که بهاعتبار اصل نسبیت مربوط می شد به اتر و حرکت سوقی ربطی نداشت .
طبق اصل نسبیت : قوانین طبیعتدر تمام چارچوب های مرجع لخت یکسان اند .
انیشتین پس از مطرح کردن اصل نسبیت ، به دو موضوع بنیادی پرداخت :
1)اصل نسبیت در تمام رویداد های طبیعی صحیح و صادقاست.
2)سرعت نور در خلاء ،در هر چارچوب لختی که اندازه گیری میشود با صرفه نظر از حرکت منبع نور ، معادلcاست .
اصل موضوعی دوم انیشتین ، درواقع اندیشه میکانیکی نیوتنی و سینماتیکی گالیله ای را زیر پا می گذارد . طبق اصولسینماتیک ، اگر دو جسم متحرک با سرعت ثابت ، در حال حرکت به سمت یکدیگر باشند ،سرعت هر یک از آن ها در نقطه بر خورد ، برابر با مجموع سرعتشان است .
اما درنسبیت انیشتینایگنونه نیست . اگر در نقطه ای نوری را گسیل کنیم ، ناظرساکن و ناظر متحرک که با سرعتvدرحال حرکت به سمت منبع است ، سرعت نور راcمحاسبه می کنند .
این دواصل سه نتیجه ی حیرت آوری به همراه دارد :
الف) همزمانی اتساع زمان . ب) پارادوکس دو قلوهاپ) انقباضجرالد-لورنتس .

الف) همزمانی اتساع زمان :
مطابق میکانیک نیوتنی ، زمان مطلق است ، یعنی زمان در تمام نقاط جهان و بدونوابستگی به شرایط حاکم بر محیط ، به طور یکنواخت جریان دارد .
اما انیشتین خلاف آن را معتقداست ، و در واقع اینجاست که نیوتن و انیشتین از هم جدا می شوند .
انیشتین برای اثبات گفته هایخود در مورد عدم مطلق بودن زمان ، به اصل موضوعی دوم خود پناه می برد . برای اثباتفرضیه ی انیشتین ، دو لامپ فلاش در نقاطAوBداریم . فردی درمیانه یBAقرار می گیرد . ومشاهده می کند که دو فلاشAوBهمزمان به او می رسد، اما اگر فرد به نقطه Aنزدیکتر باشد ،مشاهده می کند که نور گسیل شده ازAزودتر ازBبه او می رسد ، امااگر فرد به نقطهBنزدیکتر باشد ،مشاهده می کند که نور گسیل شده ازBزودتر ازAبه او می رسد . پساین رویداد ها همزمان نیستند .
اکنون یکی از معروفترین پیامدهای این نظریه ، یعنی اتساع زمان ، را بررسی میکنیم .
منظور از اتساع زمان اینستکه ، ساعت در چارچوب های لختی متحرک نسبت به چارچوب های لختی ساکن ، کند کار می کند .
برای روشن کردن بحث اتساع زمان , یک جفت ساعت کاملاً متشابه به هم را تهیه نموده ایم . در این ساعت ، در آینه بهطور موازی و به فاصله یdاز یکدیگر قرار دارند . در یکی از آینه ها نقطه ای وجود دارد که از آن نوری گسیل می شود و آن نور پس ازانعکاس از آینه دومی ، به همان نقطه تابش خود برمی گردد . این ساعت به گونه ای کارمی کند که واحد زمان را معادل ، زمان رفت و برگشت نور بین دو آینه ، نشان می دهد . یعنی واحد زمانی که این ساعت نشان می دهد برابرt =2d/c است .
یکی از ساعت ها در چاچوب مرجع ساکن لختی قرار می دهیم ، و مشاهده می کنیم کهواحد زمان محاسبه شده معادلtمی باشد .
ساعت دیگر را در چارچوب متحرکلختی که با سرعت فوق العادهu حرکت می کند، قرارمی دهیم . در این چارچوب مسیر رفت و برگشت نور ، بیشتر از2dاست . زیرا این ساعت با سرعتuدر حال حرکت است . پس مکان این آینه پیوسته در حال تغییراست به همین دلیل نور در این مسیر رفت و برگشت خود ، یک مسیر شکسته ( به صورت 8 است ) طی می کند . پس واحد زمان در چارچوب متحرک لختی بزرگتر از واحد زمان در یک چارچوبساکن لختی است . به همین دلیل ساعت ها در چارچوب متحرک لختی نسبت به چارچوب ساکنلختی کند کار می کنند .

ب) پارادوکس دوقلو ها :
اتساع زمان در نظریه نسبیت ما را به پارادوکس دو قلو ها می کشاند ، اینپارادوکس بیش از 50 سال بعد از انتشار نظریه نسبیت انیشتین ، مورد بحث میاندانشمندان بوده است . که خلاصه این داستان بدین شرح است که : یکی از دو قلوه هاتصمیم می گیرد که با یک فضاپیما که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند , به یکسیاره دور برود . این مسافرت 70 سال زمینی طول می کشد . هنگامی که او بر می گردد میبیند که برادرش به سن 90 سالگی رسیده ودر حالی که او 29 سال بیشتر سن ندارد .
پ) انقباضلورنتس-جرالد :
اتساع زمان که یکی از مهمتریننتایج نظریه نسبیت است ، موجب شد که انقباض لورنتس-جرالد ، قدم به صحنه رقابتبگذارد .
ناظرoدر چارچوب ساکن لختیقرار دارد و می خواهد طول لوله ای را محاسبه کند . روش اندازه گیری او ، اینگونهاست که یک شیء را با سرعت ثابتv،از یک سر لوله پرتاب می کند و با ثبت مدت زمانی که آن شیء به آن سر لوله می رسد ، وبا استفاده از فومول های سینماتیک ، طول لوله را می یابد . او طول لوله راLمحاسبه می کند .(L=t .v)
ناظرZ واقع در چارچوب متحرک لختینیز می خواهد طول همان لوله را محاسبه کند . او برای محاسبه طول لوله از شیوه یناظرOاستفاده می کند وطول لوله راL`می یابد .(L`=t` .v` )
طبق نتایج قبلی نسبیت ( اتساع زمان ) ، به این نتیجه رسیدیم که زمان درچارچوب متحرک نسبت به چارچوب ساکن ، کندتر می گذرد . پسt > t`بنابراینL > L`، که نشان دهنده انقباض طول لوله در چارچوب متحرک است . درک چنین واقعیتیبسیار دشوار و سخت است . اما لورنتس علت آن را تغییر در نیروی الکترومغناطیسی اتمها در سرعت های بالا می داند.
اما متاسفانه تا کنون دانشمندان موفق نشده اند که انقباض لورنتس-جرالد را درحد آزمایش عملی کند .
یک ازنتایج نسبیت خاص ، که با سینماتیک در تضاد است جمع سرعت هاست که در خور مسائلریاضیست .

E=MC^2

یکی از معادلات زیبا و پراهمیتی که انیشتین آن را در مقاله ی علمی با استدلال زیبا و دور از هرگونه پیچیدگی های ریاضی استنتاج کرد ، معادله هم ارزی جرم-انرژی است . وی در مقاله ی خود می نویسد :” اگر جسمی انرژی Eرا بصورت تابش از دست بدهد ، جرمش به اندازه ی E/C^2، کم می شود “.
اگر جسمی ، مقداری از جرم خود را از دست بدهد ، انرژی به اندازه ی Eکه معادلE=MC^2 ، می باشذ به صورت تابشی آزاد می کند و Mمقدار جرم از دست رفته است .
در واکنش های هسته ای ، مشاهده شده است که در طی شکافت هسته ، مقداری از جرم هسته کاهش و به انرژی تابشی تبدیل می شود . البته عکس این معادله نیز صادق است ، یعنی می توان با فراهم آوردن مقدار انرژی به اندازه کافی ، جسمی پر جرم را به وجود آورد .
یکی از نتایج مهم هم ارزی جرم-انرژی ، تغییر جرم جسم در سرعت های نزدیک به سرعت نور است .
جرم جسم متحرک با سرعت نزدیک به سرعت نور ، نسبت به همان جسم ولی در حال سکون ، بیشتر است .
امروزه در آزمایشگاه ها ، با دادن انرژی به الکترون ها ، توانسته اند سرعت آن ها را نزدیک به سرعت نور ، برسانند . در این آزمایش ها مشاهده شده که جرم الکترون ها مطابق با فرمول نسبیت ، افزایش پیدا کرده است . و همچنین با استفاده از ساعت های اتمی (سزیم ) ،کندی گذر زمان در چارچوب متحرک نسبت به چارچوب ساکن را مشاهده کرده اند .
انیشتین در سال 1919 ، با ترمیم و تعمیم نسبیت خود , نسبیت عام را مطرح کرد . نسبیت عام برخلاف نسبیت خاص ، در برگیرنده معادلات و پیچیدگی های ریاضی بود .
یکی از پیش بینی های این نظریه آن بود که ساعت ها در میدان گرانشی بسیار قوی ، کندتر کار می کنند و همچنین نور در میدان گرانشی بسیا قوی ، در مسیر مستقیم خود منحرف می شوند . این نظریه توانست به بسیاری از معما های کیهان شناسی در مورد سیاهچاله ها ، عمر کرات وسیارات ، انرژی ستاره ها وکهکشان ها ، چگالی جهان و … پاسخ دهد .

 

آزمون تئوري نسبيت : حق با انيشتين بود

دقيق ترين ژيروسكوپ جهان براي آزمايش تئوري اينشتين آماده شده است. يك فضاپيمايناسا كه براي آزمودن دو پيش بيني مهم تئوري نسبيت عام اينشتين طراحي شده است برايپرتاب در ماه جاري آماده مي شود. ماموريت كاوشگر گرانش B Gravity Probe B mission از چهار ژيروسكوپ بسيار دقيق استفاده مي كند تا تئوري اينشتين را كه در سال 1916ارائه شده است در بوته آزموني ديگر قرار دهد. طبق اين تئوري اينشتين، فضا و زمان دراطراف اجسام بسيار سنگين تغيير شكل يافته و خميده مي شود. اين ماموريت توسط ناساطراحي شده است و مركز مارشال اجراي آن را بر عهده دارد.

يك فضاپيماي ناساكه براي آزمايش دو پيش بيني مهم تئوري نسبيت عام آلبرت اينشتين طراحي شده است درتاريخ 17 آوريل 19 فروردين سال جاري از پايگاه نيروي هوايي واندنبرگ كاليفرنيا بهفضا پرتاب مي شود. ماموريت كاوشگر گرانش ناسا كه GP_B نيز ناميده مي شود، از چهارژيروسكوپ بسيار دقيق استفاده مي كند. اين ژيروسكوپ ها در يك ماهواره ويژه در مداريبه دور زمين مي چرخند و دو قسمت از پيشگويي هاي غيرمعمول تئوري اينشتين را كه درسال 1916 ارائه شده است عملاً مورد آزمايش قرار مي دهند. در اين تئوري اينشتين پيشبيني كرده است كه فضا و زمان به دليل وجود اجسام بسيار سنگين خميده مي شود. دو اثريكه قرار است در اين برنامه آزمايش شوند عبارتند از: اثر ژئودتيك (geodetic effect) كه نشان دهنده ميزاني از انحناي فضازمان اطراف زمين در حالت سكون و اثر كشش چارچوب frame dragging كه نشان دهنده ميزان كشش فضازمان اطراف زمين به دليل چرخش آن است.

دكتر آن كيني (A.Kinney) مديربخش اخترشناسي و فيزيك در دفتر علوم فضاييناسا در واشنگتن مي گويد: «كاوشگر گرانش B اين توانايي را دارد كه خواص بنيادينجهان نامريي را بر ما آشكار مي سازد، جهاني كه در مقايسه با انتظارهاي روزمره مابسيار عجيب و ناآشناست و اينشتين يك قرن پيش سعي كرد رازهاي آن را بر ما آشكارسازد. آزمودن جنبه هاي اساسي تئوري اينشتين- مثل همين آزمايش هايي كه GP_B انجامخواهد داد، اطلاعات بنيادي را براي پيشبرد علم فراهم خواهد آورد. نظير چنين پيشرفتهايي پيش از اين به طراحان كمك كرده است تا از دستاوردهاي فناورانه براي طراحيابزارهاي مورد نياز براي چنين ابزارهاي فوق العاده دقيقي استفاده كنند.»

وقتي كه اين فضاپيما در مدار قطبي زمين در ارتفاع 640 كيلومتري زمين قرارگيرد، در هر 5/97 دقيقه از هر دو قطب زمين گذشته و يكبار زمين را دور مي زند. دربرنامه ريزي هاي انجام شده درجه بندي و كنترل تجهيزات در مدار حدود 40 تا 60 روزطول مي كشد و پس از آن دوره جمع آوري اطلاعات علمي فرامي رسد كه حدود 13 ماه است. GP_B براي آزمايش تئوري نسبيت عام، هر تغييري در محور چرخش ژيروسكوپ را نسبت بهستاره IM پگاسي 8703 HR كه ستاره راهنماي آن محسوب مي شود، اندازه مي گيرد. انتظارمي رود براي اين دوره آزمون كه بيش از يك سال طول مي كشد، تغيير در محور چرخش بهدليل اثر ژئودتيك بسيار كوچك و حدود 6/6614 هزارم ثانيه قوسي باشد و تغيير در محورچرخش كه توسط اثر كشش چارچوب ايجاد مي شود، از اين مقدار هم كوچك تر و در حدود 9/40هزارم ثانيه قوسي است. براي آنكه تصوري از مقدار اين زاويه داشته باشيد، فرض كنيد 100 كيلومتر از شيب 9/40 هزارم ثانيه قوسي را طي كنيد، آن وقت ارتفاع شما نسبت بهارتفاع اوليه مسير حدود 5/1 سانتي متر است.

طي اين ماموريت اطلاعات حاصل از GP_B حداقل دوبار در روز ارسال مي شود. ايستگاه هاي مستقر در زمين يا ماهواره ايارسال اطلاعات ناسا مي توانند اين اطلاعات را دريافت كنند.

گردانندگان اينآزمايش مي توانند از طريق مركز عمليات ماموريت كه در دانشگاه استنفورد واقع است با GP_B ارتباط برقرار كنند. اين اطلاعات همان طور كه حاوي اندازه گيري هاي بسيار دقيقاز تغيير جهت محور چرخش ژيروسكوپ است مي تواند گزارش هايي از نحوه عملكرد تجهيزات وفضاپيما را نيز در برداشته باشد. ماموريت GP_B در سال 2005 كامل مي شود و برايتجزيه و تحليل علمي اين اطلاعات دوره يك ساله اي در نظر گرفته شده است.

پروفسور فرانسيس اوريت (F.Everitt) از دانشگاه استنفورد و محقق ارشد GP_B مي گويد: «ساخت GP_B كاري بسيار پرزحمت و دشوار و نيازمند تلفيق ماهرانه گسترهبسيار وسيع و غيرمعمولي از فناوري هاي جديد است. حيرت انگيز است كه توانستيم خود رابراي پرتاب كاوشگر آماده كنيم.»

مركز پروازهاي فضايي مارشال در هانتسويلآلاباما مديريت برنامه GP_B را بر عهده دارد. دانشگاه استنفورد پيمانكار اصلي ناسابراي اين ماموريت، آزمايش ها را انجام مي دهد و مسئوليت طراحي و توليد تجهيزات علميرا علاوه بر انجام ماموريت و تحليل اطلاعات بر عهده دارد. لاكهيد مارتين يكي ازپيمانكاران مهم ديگر طراحي، ساخت و توليد فضاپيما و بعضي از تجهيزات داخلي آن را برعهده داشت. مركز فضايي كندي ناسا و شركت بوئينگ مسئوليت پرتاب دلتاي 2، موشك حاملكاوشگر را بر عهده دارند.

پرتاب موشك از پايگاه واندنبرگ به طور زنده ازشبكه تلويزيوني ناسا پخش مي شود. اطلاعات در مورد مراحل پرواز در وب سايت ناسا باعنوان مركز مجازي كنترل پرتاب به نشاني:

www. ksc. nasa. gov / elvnew / gpb / vlcc. Htm

در دسترس است.براي اطلاعات بيشتر در مورد ماموريت GP _ B در اينترنت به نشاني هاي زير

einstein. stanford. edu

www. gravityprobeb. Com

مراجعه كنيد.

www. msfc. nasa. Gov

GP _ A نام آزمايش ديگر در مورد گرانش و نسبيت بود كه ناسا در سال 1976 انجام داد. طبقتئوري نسبيت عام و خاص اينشتين، تغيير در گرانش و سرعت حركت باعث مي شود سرعت گذرزمان تغيير كند. در آن سال ناسا براي آزمودن اين تئوري از ساعتي استفاده كرد كه دقتآن در حد يك ثانيه در 3 ميليون سال بود. يك نمونه از اين ساعت در زمين ماند و ديگريبه ارتفاع 100 هزار كيلومتري مدار زمين رفت كه شدت گرانش در آنجا بسيار كمتر اززمين است. با مقايسه زمان اندازه گيري شده توسط اين ساعت مشخص شد كه تئوري اينشتين با دقت 7 در يك ميليون صحيح است.