Mokslo ir technologijų pasaulis

Albertas Einšteinas (1879-1955) yra vienas garsiausių visų laikų mokslininkų, o jo vardas tapo žodžio „genijus“ sinonimu. Nors jo ekscentriška išvaizda gali sugluminti, indėlis į moderniąją fiziką yra nenuginčijamas. Štai keletas jo pateiktų konceptų, kurie visam laikui pakeitė mūsų visatos ir pasaulio suvokimą.

Atominė bomba

A.Einšteinas atliko praktiškai lemiamą vaidmenį kuriant pirmąsias atomines bombas. 1939 m. keli kolegos jį įspėjo apie branduolių dalijimosi galimybes ir siaubą, kuris kiltų nacistinei Vokietijai įsigijus tokį ginklą.

Galiausiai, pasak Atominio paveldo fondo (Atomic Heritage Foundation), jis buvo įtikintas perduoti šiuos nuogąstavimus laiške Jungtinių Valstijų prezidentui Franklinui D.Ruzveltui. Galutinis A.Einšteino laiško rezultatas buvo Manheteno projekto, kurio metu buvo sukurtos atominės bombos, panaudotos prieš Japoniją Antrojo pasaulinio karo pabaigoje, sukūrimas.

Tiesa, nors Manheteno projekte dirbo daug garsių fizikų, A.Einšteino tarp jų nebuvo. Pasak Amerikos gamtos istorijos muziejaus (AMNH), dėl kairiųjų politinių pažiūrų jam nebuvo suteiktas reikiamas leidimas dirbti su slapta informacija. Mokslininkui tai nebuvo didelis praradimas – jam rūpėjo tik tai, kad naciai neturėtų technologijų monopolio.

1947 m. A.Einšteinas žurnalui „Newsweek“ sakė: „Jei būčiau žinojęs, kad vokiečiams nepavyks sukurti atominės bombos, nebūčiau nė piršto pajudinęs“.

E=mc²

Energijos ir masės ekvivalentiškumą aprašanti A.Einšteino lygtis E = mc² yra tikriausiai vienintelė matematinė formulė, įgijusi kultūrinės ikonos statusą. Lygtis išreiškia masės (m) ir energijos (E) – dviejų fizikinių parametrų, kurie anksčiau buvo laikomi visiškai skirtingais, – lygiavertiškumą.

Tradicinėje fizikoje masė matuoja objekte esančios materijos kiekį, o energija yra objekto savybė, kurią jis turi dėl savo judėjimo ir jį veikiančių jėgų. Pagal A.Einšteino lygtį masė ir energija iš esmės yra tas pats dalykas, jei masę padauginsite iš c² – šviesos greičio kvadrato, kuris yra labai didelis skaičius – ir taip užtikrinsite, kad masė bus išreikšta tais pačiais vienetais kaip ir energija.

c²=89 875 517 873 681 764 m²/s²

Tai reiškia, kad objektas, judėdamas greičiau, įgauna vis didesnę masę paprasčiausiai todėl, kad įgauna vis daugiau energijos. Tai taip pat reiškia, kad net ir inertiškas, nejudantis objektas turi didžiulį energijos kiekį. Be to, kad ši koncepcija yra ne tik protu nesuvokiama, bet ir praktiškai pritaikoma didelės energijos dalelių fizikos pasaulyje.

Europos branduolinių tyrimų tarybos (CERN) duomenimis, jei pakankamai energingos dalelės susidaužia, susidūrimo energija gali sukurti naują medžiagą papildomų dalelių pavidalu.

Gravitacinės bangos

A.Einšteinas mirė 1955 m., tačiau jo didžiulis mokslinis palikimas net ir XXI amžiuje vis dar tebėra aktualus. Tai įspūdingai įvyko 2016 m. vasarį, paskelbus apie gravitacinių bangų – dar vienos bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmės – atradimą.

Gravitacinės bangos – tai mažytės bangos, sklindančios erdvėlaikio audiniu, ir dažnai tiesiai šviesiai sakoma, kad A.Einšteinas „numatė“ jų egzistavimą. Tačiau tikrovė nėra tokia vienareikšmiška.

A.Einšteinas taip ir neapsisprendė, ar gravitacines bangas jo teorija numatė, ar paneigė. O astronomams prireikė dešimtmečių ieškojimų, kad nuspręstų vienu ar kitu klausimu.

Galiausiai jiems tai pavyko, pasitelkus tokius milžiniškus įrenginius kaip Lazerinės interferometrijos gravitacinių bangų observatorija (LIGO). Gravitacinių bangų atradimas yra ne tik dar vienas Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos triumfas (nors jis pats dėl jos nebuvo labai tikras), bet ir nauja priemonė astronomams stebėti visatą, įskaitant tokius retus įvykius, kaip, tarkime, juodųjų skylių susijungimus.

Lazeriai

Lazeriai yra esminis šiuolaikinių technologijų komponentas, naudojamas visose srityse – nuo brūkšninių kodų skaitytuvų ir lazerinių rodyklių, hologramų ar šviesolaidinio ryšio. Nors lazeriai paprastai nesiejami su A.Einšteinu, tačiau būtent jo darbas leido juos panaudoti.

Žodis „lazeris“, sukurtas 1959 m., reiškia „šviesos stiprinimą stimuliuojant spinduliuotės emisiją“, o stimuliuojamos emisijos sąvoką A.Einšteinas sukūrė daugiau nei 40 metų anksčiau, kaip teigia Amerikos fizikų draugija. 1917 m. fizikos genijus parašė straipsnį apie kvantinę spinduliuotės teoriją, kuriame, be kita ko, aprašė, kaip šviesos fotonas, prasiskverbęs pro medžiagą, gali skatinti kitų fotonų emisiją.

A.Einšteinas suprato, kad nauji fotonai sklinda ta pačia kryptimi, tuo pačiu dažniu ir ta pačia faze kaip ir pradinis fotonas. Dėl to atsiranda kaskadinis efektas, nes susidaro vis daugiau praktiškai vienodų fotonų.

Būdamas teoretikas, A.Einšteinas šios idėjos toliau neanalizavo, o kiti mokslininkai neskubėjo pripažinti didžiulių praktinių stimuliuotos emisijos galimybių. Tačiau galiausiai pasaulis tai suprato, ir šiandien žmonės vis dar randa naujų lazerių pritaikymo būdų – nuo kovos su dronais ginklų iki itin greitų kompiuterių.

Besiplečianti visata

Vienas pirmųjų dalykų, kuriuos 1915 m. A.Einšteinas padarė su savo bendrojo reliatyvumo lygtimis, buvo jų pritaikymas visai visatai. Tačiau gautas atsakymas jam pasirodė neteisingas. Jis reiškė, kad pati erdvė nuolat plečiasi ir traukia galaktikas kartu su savimi, todėl atstumai tarp jų nuolat didėja.

Sveikas protas mokslininkui sakė, kad tai negali būti tiesa, todėl jis į savo lygtis įtraukė vadinamąją kosmologinę konstantą, kad gautų gerai besilaikančią statišką visatą.

Tačiau 1929 m. Edvinas Hubble, stebėdamas kitas galaktikas, nustatė, kad visata iš tikrųjų plečiasi, matyt, būtent taip, kaip numatė A.Einšteino pirminės lygtys. Šia klaidą A.Einšteinas vėliau pavadino didžiausia savo gyvenimo klaida.