Cztery rękopisy, co zmieniły świat


W 1905 roku, niejaki A. Einstein, ekspert tech-niczny III klasy w Szwajcarskim Biurze Patentowym publikuje w 17 tomie "Annalen der Physik" trzy arty-kuły, pisane w dwumiesięcznych odstępach: w marcu o emisji i transformacji światła [1], w maju o ruchu termicznym zawiesin w cieczy [2], w końcu czerwca o elektrodynamice ciał w ruchu [3], a w tomie 18, pisany we wrześniu tekst o masie ciał w ruchu [4].

Nie były to pierwsze prace Einsteina: w 1901 roku pisał o kapilarności, w latach 1902-1904 o termodynamice. W 1907 roku [5] wracając do pracy Plancka napisał: "...Pan Planck wprowadził nowy hipotetyczny element do fizyki - hipotezę fotonów". Ale prace z 1905 roku były niezwykłe: mało kto i kiedy, może chyba tylko Newton w 1701 roku zapisał tyle nowych idei w tak krótkim czasie.

Cztery rękopisy z 1905 roku zmieniły nasze rozumienie fizyki, a licząc, że relatywistyczny efekt masy - to energia atomowa, a rozważania o populacji fotonów - to laser - rękopisy te zmieniły cały nasz współczesny świat.


[1] Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffendedn heuristichen Gesichtspunkt, Annalen der Physik 17 (1905) 133-148 [O emisji i transformacji światła, z punktu widzenia heurestycznego]
[2] Über die von molekularkinetichen Theori der Wärma gefordert Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen, Annalen der Physik 17 (1905) 549-560 [O rychu termicznym cząstek zawieszonych w nieruchomych cieczach, w oparciu o molekularną teorię ciepła.]
[3] Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Annalen der Physik 17 (1905) 891-921 [O elektrodynamice ciał w ruchu]
[4] Ist die Trägheit eines Körpes von seinem Energieinhalt abhänging, Annalen der Physik 18 (1906) 639-641 [Czy inercja ciał zależy od posiadanej przez nie energii?]

[1] Pierwszy z tekstów z 1905 roku, wyjaśniający efekt fotoelektryczny, przyniósł Einsteinowi nagrodę Nobla. Nie jest to tekst powstały "z głowy - czyli z niczego". W 6-ciu paragrafach Einstein dyskutuje wyniki Plancka, w 7-mym regułę Stokesa, dlaczego widmo emisji jest przesunięte w stosunku do widma absorpcji. Dopiero na końcowych stonach, opierając się na nowych wynikach Lenarda, który pokazał (w 1902 r.), że energia fotoelektronów nie zależy od natężenia światła, Einstein pisze wzór na potencjał wyjścia.

[2] Drugi tekst dotyczy ruchów Browna. Zakładając, że zawiesina w cieczy ma postać kulek o promieniu P, średnia droga przebyta przez jedną cząstkę w czasie t zależy od temperatury T , lepkości cieczy k i liczby Avogadro N

Einstein wyjaśnia zjawisko znane prawie sto lat: nie tylko pokazuje, że coś niezmiernie małego (atomy) mogą powodować makroskopowe (jak sam wylicza 0,8m/sek ruchy) ale tym samym udowadnia istnienie atomów i jak pisze, "podaje nowy sposób na wyznaczenie ich wielkości".

[3] "O elektrodynamice ciał w ruchu", to klasyczny dziś wykład szczególnej teorii względności. Zakładając stałość prędkości światła w różnych układach odniesienia, Einstein wyprowadza transformacje Lorentza układu współrzędnych przestrzennych i czasu. Udowadnia niezmienniczość praw Maxwella dla tych transformacji; rozważa też efekt Dopplera i dynamikę elektronu w ruchu. Artykuł ten stanowi podstawę teorii względności, choć jej nie wyczerpuje.

[4] W tej pracy, wychodząc ponownie ze stałości prędkości światła, Einstein wyprowadza zmianę masy ciała, które wypromieniowało energię L. Zmiana ta wynosi, według użytych przez Einsteina symboli, L/V2.


© GK