3 ПОВСЕДНЕВНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЯ, КОТОРЫЕ СДЕЛАЛ ЭЙНШТЕЙН ВОЗМОЖНЫМИ

[Brother]

Что изобрел Альберт Эйнштейн?
Альберт Эйнштейн не был изобретателем в смысле да Винчи, Белла или Эдисона.

Тем не менее, он признан одним из величайших физиков всех времен и для многих гением.

Этот талантливый и чрезвычайно независимый математик и мыслитель изменил наше видение Вселенной с помощью своих теорий и видения физики.

В ноябре 1915 года Альберт Эйнштейн прочитал серию лекций по своей общей теории относительности в Королевской прусской академии наук в Берлине.

Это стало кульминацией многолетней работы, начатой в 1905 году с четырех новаторских работ:

• О его квантовой теории света (свет - это частица или фотон);
• О существовании атомов (броуновское движение);
• О его специальной теории относительности (длина и время не фиксированы и зависят от системы координат наблюдателя);
• E = MC 2 (эта энергия связана с массой и скоростью света) в уравнении, которым он наиболее известен). Крошечная частица материи может создать огромное количество энергии, в частности, основу ядерной энергетики.

Просто подумай об этом.

Он опубликовал эти статьи, когда ему было всего 26 лет.

Наука никогда не будет прежней.

Десять лет спустя Эйнштейн еще больше потряс мир физики, предположив, что пространство и время динамичны и искажены, влияя на движение объектов и света.

Это предположение было его общей теорией относительности - его единым описанием гравитации.

(Здесь можно найти простой английский учебник по его основным теориям.)

Три главных изобретения, основанных на открытиях Эйнштейна
Но эти теории не ограничивались лабораторией.

С тех пор, как Эйнштейн читал свои лекции, какое влияние его открытия оказали на нашу повседневную жизнь в этом веке?

1. Спутниковая навигация и карты Google
В наши дни трудно заблудиться из-за GPS - это то, что позволяет нашим спутниковым навигационным системам и картографическим приложениям для смартфонов указывать нам самый быстрый маршрут до ресторана или пляжа.

Но если бы не общая теория относительности Эйнштейна, мы бы не знали, как учитывать эффекты относительности при синхронизации сети спутников Глобальной системы позиционирования (GPS), вращающихся вокруг Земли.

Это означает, что их данные будут содержать ошибки, что сделает GPS более или менее бесполезным.

2. Часы вашего телефона
Большинство интернет-провайдеров и мачт мобильных телефонов используют GPS для установки времени . А поскольку каждый спутник GPS содержит несколько атомных часов, часы на вашем компьютере и мобильном телефоне являются сверхточными.

Без этой точности вы, вероятно, опаздывали бы (или раньше) на каждую встречу.

Есть больше.

3. Лазеры

• Что заставляет двери супермаркета автоматически открываться при вашем приближении?
• Почему домашние системы безопасности предупреждают вас о присутствии злоумышленника?
• Как дымовые извещатели обнаруживают возгорание?

Лазеры имеют решающее значение для всех этих и многих других изобретений.

Открытие Эйнштейном в 1916 году физического принципа было ответственно за усиление света за счет вынужденного излучения излучения (длинный способ сказать «лазер»), что сделало эти устройства возможными.

Это всего лишь три примера - практически нет ни одного раздела науки и техники, который бы не испытал эффекта Эйнштейна, от суперкомпьютеров и сверхновых до ядерного оружия и Большого взрыва.

И в нашем все более цифровом мире то, что происходит в лаборатории, всегда близко к повседневной жизни.

Оставайтесь с нами и узнайте удивительные факты об этом гении в видео ниже.

Давайте откроем для себя Альберта Эйнштейна: 22 удивительных факта о нем.

 

[chushpan]

Давайте раскроем эту фундаментальную тему подробно и структурно.

Введение: Теоретик, а не изобретатель​

Ключ к пониманию роли Альберта Эйнштейна в технологическом прогрессе лежит в осознании простого факта: он был теоретическим физиком. Он не конструировал приборы и не работал в лаборатории над созданием конкретных устройств. Его инструментами были мысленные эксперименты, бумага и чернила. Эйнштейн открыл новые фундаментальные законы природы и радикально переосмыслил уже существующие. Эти законы стали той самой научной основой, без которой множество современных технологий были бы попросту невозможны или появились бы гораздо позже.

Его главные теоретические прорывы, которые привели к технологическим революциям, это:

1. Специальная теория относительности (1905 г.) с ее знаменитым уравнением E=mc².
2. Общая теория относительности (1915 г.) — теория гравитации, искривляющей пространство-время.
3. Объяснение фотоэффекта (1905 г.), за которое он получил Нобелевскую премию, заложившее один из краеугольных камней квантовой механики.

Давайте детально разберем, как каждая из этих теорий материализовалась в технологиях, окружающих нас сегодня.

1. E=mc²: Высвобождение энергии атома​

Теория: В 1905 году в статье "Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?" Эйнштейн вывел свое самое известное уравнение. Оно утверждает, что энергия (E) и масса (m) эквивалентны. Коэффициентом преобразования является квадрат скорости света (c²) — астрономически огромное число. Это означает, что даже в крошечном количестве вещества заключена колоссальная энергия.

Как теория стала технологией:

• Принцип деления ядра: Уравнение E=mc² дало теоретическое объяснение тому, что происходит при ядерных реакциях. Когда тяжелое ядро урана или плутония расщепляется (делится), суммарная масса продуктов деления оказывается меньше массы исходного ядра. Эта "исчезнувшая" масса (дефект массы) и превращается в огромное количество энергии, согласно формуле Эйнштейна.
• От письма Рузвельту до Манхэттенского проекта: В 1939 году, понимая опасность того, что нацистская Германия может создать атомное оружие, Эйнштейн подписал письмо президенту США Франклину Рузвельту. Это письмо инициировало американскую ядерную программу, известную как "Манхэттенский проект". Хотя сам Эйнштейн не участвовал в разработке бомбы, его теория и политическое влияние стали катализатором процесса.

Что стало возможным:

• Атомное оружие: Первое и самое трагическое применение формулы. Цепная реакция неуправляемого деления ядер высвобождает чудовищную разрушительную энергию.
• Ядерная энергетика: Мирное применение того же принципа. В ядерных реакторах цепная реакция управляется, и выделяемая энергия используется для нагрева воды, создания пара и вращения турбин генераторов, производящих электричество. Сегодня АЭС — значительный источник низкоуглеродной энергии для многих стран.
• Ядерная медицина: Диагностика и лечение рака (радиотерапия) используют радиоактивные изотопы, распад которых также описывается принципами, уходящими корнями в E=mc².

2. Фотоэффект: От квантов света к цифровому миру​

Теория: В том же "году чудес" (1905) Эйнштейн объяснил фотоэффект — явление, когда свет, падающий на металл, выбивает из него электроны. Существовавшая волновая теория света не могла объяснить все особенности этого явления. Эйнштейн смело предположил, что свет состоит из дискретных порций — квантов (позже названных фотонами). Энергия каждого фотона пропорциональна частоте света. Это объяснило, почему фотоэффект возникает только при определенной частоте света, а не при любой интенсивности.

Как теория стала технологией:

• Принцип "частицы света": Эта работа Эйнштейна стала одним из краеугольных камней квантовой механики. Она напрямую привела к пониманию вынужденного излучения — физического процесса, при котором фотон, сталкиваясь с возбужденным атомом, вызывает испускание второго такого же фотона.

Что стало возможным:

• Солнечные батареи (фотовольтаика): Это прямое применение фотоэффекта. Фотоны солнечного света падают на полупроводниковый материал (например, кремний) и выбивают электроны, создавая направленный поток электрического заряда, то есть электрический ток.
• Лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation): Первый рабочий лазер был создан в 1960 году. Лазер — это устройство, которое генерирует когерентный, монохроматический и узконаправленный пучок света именно за счет процесса вынужденного излучения, теоретически обоснованного Эйнштейном.
  • Применение лазеров: Без лазеров немыслима современная жизнь. Они используются в:
    • Медицине: лазерная хирургия, коррекция зрения.
    • Связи: волоконно-оптические линии передают информацию с помощью лазерного света.
    • Промышленности: резка, сварка, гравировка.
    • Бытовой технике: лазерные принтеры, CD/DVD/Blu-ray приводы.
    • Науке: спектроскопия, точные измерения.
• Цифровые изображения (ПЗС- и КМОП-матрицы): Сердце любой цифровой камеры, от смартфона до телескопа "Хаббл" — это светочувствительная матрица. Она состоит из миллионов пикселей. Каждый пиксель — это, по сути, фотоэлемент, работающий на принципе фотоэффекта: фотоны света попадают на него, генерируя электрический заряд, который затем преобразуется в цифровой сигнал, формирующий изображение.

3. Общая теория относительности: Космос на службе у навигации​

Теория: Общая теория относительности (ОТО) переосмыслила гравитацию. Ньютон считал ее силой притяжения на расстоянии. Эйнштейн же показал, что гравитация — это искривление пространства-времени массивными телами (такими как Земля, Солнце). Одним из следствий этой теории является то, что время течет по-разному в гравитационных полях разной силы.

Как теория стала технологией:

• Гравитационное замедление времени: Согласно ОТО, чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее течет время. Часы на поверхности Земли (где гравитация сильнее) идут медленнее, чем часы на орбите (где гравитация слабее).
• Проблема для спутников: Спутники системы GPS находятся на высоте около 20 000 км и движутся с огромной скоростью. Из-за меньшей гравитации их атомные часы убегают вперед примерно на +45 микросекунд в день (эффект ОТО). Но из-за их высокой скорости (специальная теория относительности) они, наоборот, отстают на -7 микросекунд в день. Суммарно их часы идут быстрее земных на 38 микросекунд в сутки.

Что стало возможным:

• Корректная работа GPS/ГЛОНАСС: Если бы инженеры не встроили поправки на обе теории относительности в программное обеспечение спутников и наземных станций, ошибка в определении координат накапливалась бы со скоростью более 10 километров в день! Система стала бы полностью бесполезной. Таким образом, точная навигация в автомобилях, смартфонах, авиации и мореплавании существует благодаря тому, что мы учитываем предсказания Эйнштейна об искривлении пространства-времени.

Заключение: Невидимая основа цивилизации​

Альберт Эйнштейн не изобретал конкретные устройства, но он сделал возможным само мышление, необходимое для их создания. Он предоставил человечеству новый, более глубокий "язык", на котором описывается Вселенная.

• Его E=mc² показала, где искать самый концентрированный источник энергии.
• Его объяснение фотоэффекта открыло дорогу к управлению светом и электричеством на квантовом уровне, породив лазеры и цифровые технологии.
• Его общая теория относительности позволила нам "договориться о времени" со спутниками, чтобы точно определять свое место на планете.

Таким образом, отвечая на вопрос "Какие изобретения сделал возможными Эйнштейн?", можно смело сказать: от ядерной энергетики до смартфона в вашем кармане, который точно показывает ваше местоположение и может снимать видео, — все это в той или иной степени стоит на фундаменте, заложенном гением этого теоретика. Его наследие — это не конкретный артефакт, а сама архитектура современного технологического мира.