Porträt von Albert Einstein um 1939.
(Bild: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein wird oft als einer der einflussreichsten Wissenschaftler des 20. Jahrhunderts bezeichnet. Seine Arbeit hilft Astronomen weiterhin dabei, alles von Gravitationswellen bis zur Umlaufbahn von Merkur zu untersuchen.
Die Gleichung des Wissenschaftlers, die zur Erklärung der speziellen Relativitätstheorie beigetragen hat - E = mc ^ 2 - ist selbst unter denen berühmt, die die zugrunde liegende Physik nicht verstehen. Einstein ist auch bekannt für seine Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie (eine Erklärung der Schwerkraft) und den photoelektrischen Effekt (der das Verhalten von Elektronen unter bestimmten Umständen erklärt); Seine Arbeit an letzterem brachte ihm 1921 einen Nobelpreis für Physik ein.
Einstein versuchte auch vergeblich, alle Kräfte des Universums in einer einzigen Theorie oder einer Theorie von allem zu vereinen, an der er zum Zeitpunkt seines Todes noch arbeitete.
Frühe Jahre
Einstein wurde am 14. März 1879 in Ulm geboren, einer Stadt mit heute nur noch mehr als 120.000 Einwohnern. Es gibt eine kleine Gedenktafel an der Stelle, an der sein Haus stand (es wurde im Zweiten Weltkrieg zerstört). Die Familie zog kurz nach seiner Geburt nach München und später nach Italien, als sein Vater Probleme hatte, sein eigenes Geschäft zu führen. Einsteins Vater Hermann leitete eine elektrochemische Fabrik und seine Mutter Pauline kümmerte sich um Albert und seine jüngere Schwester Maria.
Einstein schrieb in seinen Memoiren, dass zwei "Wunder" seine frühen Jahre tief beeinflusst hätten, so Hans-Josef Küpper, ein Albert-Einstein-Gelehrter. Der junge Einstein begegnete seinem ersten Wunder - einem Kompass - im Alter von 5 Jahren: Das war ihm ein Rätsel unsichtbare Kräfte könnte die Nadel ablenken. Dies würde zu einer lebenslangen Faszination für unsichtbare Kräfte führen. Das zweite Wunder kam im Alter von 12 Jahren, als er ein Buch der Geometrie entdeckte, das er verehrte und das er sein "heiliges Geometriebuch" nannte.
Entgegen der landläufigen Meinung, Der junge Albert war ein guter Schüler. Er war ein hervorragender Physiker und Mathematiker, in anderen Fächern jedoch ein "gemäßigterer" Schüler, schrieb Küpper auf seiner Website. Einstein lehnte sich jedoch gegen die autoritäre Haltung einiger seiner Lehrer auf und brach die Schule mit 16 Jahren ab. Später legte er eine Aufnahmeprüfung für die Eidgenössische Polytechnische Hochschule in Zürich ab, und während seine Leistungen in Physik und Mathematik ausgezeichnet waren, waren seine Noten in andere Bereiche waren unterdurchschnittlich, und er bestand die Prüfung nicht. Der angehende Physiker belegte zusätzliche Kurse, um seine Wissenslücke zu schließen. Er wurde 1896 an die Schweizerische Polytechnik zugelassen und erhielt 1901 sein Diplom als Lehrer für Physik und Mathematik.
Einstein konnte jedoch keine Lehrstelle finden und begann 1901 laut seiner Nobelpreis-Biografie in einem Berner Patentamt zu arbeiten. Dort entwickelte er zwischen der Analyse von Patentanmeldungen seine Arbeit in der speziellen Relativitätstheorie und anderen Bereichen der Physik, die ihn später berühmt machten.
Einstein heiratete 1903 Mileva Maric, eine langjährige Liebe von ihm aus Zürich. Ihre Kinder Hans Albert und Eduard wurden 1904 und 1910 geboren. (Das Schicksal eines Kindes, das ihnen 1902 vor ihrer Heirat geboren wurde, Lieserl, ist unbekannt .) Einstein ließ sich 1919 von Maric scheiden und heiratete bald darauf Elsa Löwenthal. Löwenthal starb 1933.
Karrierehöhepunkte
Einsteins Karriere schickte ihn in mehrere Länder. Er promovierte 1905 an der Universität Zürich und übernahm anschließend erneut Professorpositionen in Zürich (1909), Prag (1911) und Zürich (1912). Anschließend zog er nach Berlin, um Direktor des Kaiser-Wilhelm-Physikalischen Instituts und Professor an der Universität Berlin (1914) zu werden. Er wurde auch deutscher Staatsbürger.
EIN Hauptvalidierung von Einsteins Arbeit kam 1919, als Sir Arthur Eddington, Sekretär der Royal Astronomical Society, eine Expedition nach Afrika leitete, bei der die Position von Sternen während einer totalen Sonnenfinsternis gemessen wurde. Die Gruppe stellte fest, dass sich die Position der Sterne aufgrund der Biegung des Lichts um die Sonne verschoben hatte. (2008 dramatisierte eine BBC / HBO-Produktion die Geschichte in "Einstein and Eddington".)
Einstein blieb in Deutschland bis 1933, als Diktator Adolf Hitler an die Macht kam. Der Physiker gab daraufhin seine deutsche Staatsbürgerschaft auf und zog in die USA, um Professor für theoretische Physik in Princeton zu werden. Er wurde 1940 US-amerikanischer Staatsbürger und ging 1945 in den Ruhestand.
Einstein blieb in seinen späteren Jahren in der Physik aktiv. Im Jahr 1939 war er berühmt schrieb einen Brief an Präsident Franklin D. Roosevelt Warnung, dass Uran für eine Atombombe verwendet werden könnte.
Spät in Einsteins Leben führte er eine Reihe privater Debatten mit dem Physiker Niels Bohr über die Gültigkeit der Quantentheorie. Bohrs Theorien hielten den Tag, und Einstein bezog später die Quantentheorie in seine eigenen Berechnungen ein.
Einsteins Gehirn
Einstein starb am 18. April 1955 an einem Aortenaneurysma. Laut dem American Museum of Natural History (AMNH) platzte ein Blutgefäß in der Nähe seines Herzens. Auf die Frage, ob er operiert werden wolle, lehnte Einstein ab. "Ich will gehen, wenn ich gehen will", sagte er. "Es ist geschmacklos, das Leben künstlich zu verlängern. Ich habe meinen Teil dazu beigetragen; es ist Zeit zu gehen. Ich werde es elegant tun."
Einsteins Körper - das meiste jedenfalls - wurde eingeäschert; Seine Asche wurde laut AMNH an einem unbekannten Ort verteilt. Ein Arzt des Princeton Hospital, Thomas Harvey, hatte jedoch offenbar ohne Erlaubnis eine Autopsie durchgeführt und Einsteins Gehirn und Augäpfel entfernt, so Matt Blitz, der in einer Kolumne für 2015 über Einsteins Gehirn schrieb Heute habe ich es herausgefunden.
Harvey schnitt Hunderte von dünnen Abschnitten des Gehirngewebes in Scheiben, um sie auf Objektträgern zu platzieren, und machte 14 Fotos des Gehirns aus verschiedenen Winkeln. Er nahm das Gehirngewebe, Dias und Bilder mit, als er nach Wichita, Kansas, zog, wo er als medizinischer Leiter in einem biologischen Testlabor tätig war. [Bildergalerie: Einsteins Gehirn]
In den nächsten 30 Jahren schickte Harvey ein paar Dias an andere Forscher, die sie anforderten, behielt aber den Rest des Gehirns in zwei Gläsern, manchmal in einer Apfelweinschachtel unter einem Bierkühler. Die Geschichte von Einsteins Gehirn wurde bis 1985 weitgehend vergessen, als Harvey und seine Kollegen ihre Studienergebnisse in der Zeitschrift veröffentlichten Experimentelle Neurologie..
Harvey hat 1988 eine Kompetenzprüfung nicht bestanden und seine medizinische Zulassung wurde widerrufen, schrieb Blitz. Harvey spendete das Gehirn schließlich an das Princeton Hospital, wo die Reise des Gehirns begonnen hatte. Harvey starb 2007.Stücke von Einsteins Gehirn sind jetzt im Mütter Museum in Philadelphia.
Was die Studien fanden
Harveys Autoren der Studie von 1985 berichteten, dass Einsteins Gehirn pro Neuronen (Nervenzellen) eine höhere Anzahl von Gliazellen (solche, die das Nervensystem unterstützen und isolieren) aufwies als andere von ihnen untersuchte Gehirne. Sie kamen zu dem Schluss, dass dies darauf hindeuten könnte, dass die Neuronen einen höheren Stoffwechselbedarf hatten - mit anderen Worten, Einsteins Gehirnzellen benötigten und verbrauchten mehr Energie, weshalb er möglicherweise über so fortgeschrittene Denkfähigkeiten und konzeptionelle Fähigkeiten verfügte.
Andere Forscher haben jedoch auf einige Probleme mit dieser Studie hingewiesen, nach Eric H. Chudler, ein Neurowissenschaftler an der University of Washington. Erstens waren zum Beispiel die anderen in der Studie verwendeten Gehirne alle jünger als Einsteins Gehirn. Zweitens hatte die "Versuchsgruppe" nur ein Thema - Einstein. Zusätzliche Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob diese anatomischen Unterschiede bei anderen Menschen auftreten. Und drittens wurde nur ein kleiner Teil von Einsteins Gehirn untersucht.
Eine weitere Studie, die 1996 in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Neurowissenschaftliche Briefefanden heraus, dass Einsteins Gehirn nur 1.230 Gramm wog, was weniger ist als das durchschnittliche erwachsene männliche Gehirn (etwa 1.400 g). Auch die Großhirnrinde des Wissenschaftlers war dünner als die von fünf Kontrollgehirnen, aber die Dichte der Neuronen war höher.
Eine 2012 in der Zeitschrift Brain veröffentlichte Studie ergab, dass Einsteins Gehirn hatte zusätzliche Faltung in der grauen Substanz, der Ort des bewussten Denkens. Insbesondere die Frontallappen, Regionen, die mit abstraktem Denken und Planen verbunden waren, hatten eine ungewöhnlich aufwändige Faltung.
Einsteins wissenschaftliches Erbe
Einsteins Erbe in der Physik ist bedeutend. Hier sind einige der wichtigsten wissenschaftlichen Prinzipien, für die er Pionierarbeit geleistet hat:
Theorie der speziellen Relativitätstheorie: Einstein zeigte, dass physikalische Gesetze für alle Beobachter identisch sind, solange sie nicht beschleunigt werden. Die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum ist immer das gleiche, egal mit welcher Geschwindigkeit sich der Betrachter bewegt. Diese Arbeit führte zu seiner Erkenntnis, dass Raum und Zeit mit dem verbunden sind, was wir heute Raumzeit nennen. Ein Ereignis, das von einem Beobachter gesehen wird, kann also auch von einem anderen Beobachter zu einem anderen Zeitpunkt gesehen werden.
Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie: Dies war eine Neuformulierung des Gravitationsgesetzes. In den 1600er Jahren Newton formulierte drei Bewegungsgesetze, unter anderem, wie die Schwerkraft zwischen zwei Körpern funktioniert. Die Kraft zwischen ihnen hängt davon ab, wie massiv jedes Objekt ist und wie weit die Objekte voneinander entfernt sind. Einstein stellte fest, dass ein massives Objekt beim Nachdenken über die Raumzeit eine Verzerrung der Raumzeit verursacht (wie das Auflegen eines schweren Balls auf ein Trampolin). Die Schwerkraft wird ausgeübt, wenn andere Objekte in den "Brunnen" fallen, der durch die Verzerrung in der Raumzeit entsteht, wie ein Marmor, der auf die große Kugel zu rollt. Die allgemeine Relativitätstheorie hat 2019 in einem Experiment einen kürzlich durchgeführten Haupttest bestanden mit einem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße.
Photoelektrischer Effekt: Einsteins Arbeit aus dem Jahr 1905 schlug vor, Licht als Teilchenstrom (Photonen) statt nur als einzelne Welle zu betrachten, wie dies damals allgemein angenommen wurde. Seine Arbeit half dabei, merkwürdige Ergebnisse zu entschlüsseln, die Wissenschaftler bisher nicht erklären konnten.
Einheitliche Feldtheorie: Einstein verbrachte einen Großteil seiner späteren Jahre damit, die Bereiche Elektromagnetismus und Schwerkraft zusammenzuführen. Er war erfolglos, aber möglicherweise seiner Zeit voraus. Andere Physiker arbeiten noch an diesem Problem.
Einsteins Erbe für die Astronomie
Es gibt viele Anwendungen von Einsteins Werken, aber hier sind einige der bemerkenswertesten in der Astronomie:
Gravitationswellen: Im Jahr 2016 entdeckte das Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) Raum-Zeit-Wellen - auch bekannt als Gravitationswellen - das geschah, nachdem Schwarze Löcher etwa 1,4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt kollidierten. LIGO hat 2015 auch Gravitationswellen entdeckt, ein Jahrhundert nachdem Einstein vorausgesagt hatte, dass diese Wellen existieren. Die Wellen sind eine Facette von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.
Merkurs Umlaufbahn: Merkur ist ein kleiner Planet, der in der Nähe seiner Größe in der Nähe eines sehr massiven Objekts umkreist - der Sonne. Seine Umlaufbahn konnte erst verstanden werden, als die allgemeine Relativitätstheorie zeigte, dass die Krümmung der Raumzeit die Bewegungen von Merkur beeinflusst und seine Umlaufbahn verändert. Es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass Quecksilber über Milliarden von Jahren aufgrund dieser Veränderungen aus unserem Sonnensystem ausgestoßen wird (mit einer noch geringeren Wahrscheinlichkeit, dass es mit der Erde kollidiert).
Gravitationslinsen: Dies ist ein Phänomen, durch das ein massives Objekt (wie ein Galaxienhaufen oder ein Schwarzes Loch) Licht um es biegt. Astronomen, die diese Region durch ein Teleskop betrachten, können dann Objekte direkt hinter dem massiven Objekt sehen, da das Licht gebogen wird. Ein berühmtes Beispiel dafür ist Einsteins Kreuz, ein Quasar in der Sternbild Pegasus: Eine etwa 400 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie biegt das Licht des Quasars so, dass es viermal um die Galaxie erscheint.
Schwarze Löcher: Im April 2019 zeigte das Event Horizon-Teleskop das erste Mal Bilder eines Schwarzen Lochs. Die Fotos bestätigten erneut einige Facetten der allgemeinen Relativitätstheorie, darunter nicht nur, dass Schwarze Löcher existieren, sondern auch, dass sie einen kreisförmigen Ereignishorizont haben - ein Punkt, an dem nichts entkommen kann, nicht einmal Licht.
Zusätzliche Ressourcen:
- Hier finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen zu Albert Einstein auf der Nobelpreis-Website.
- Blättern Sie durch digitalisierte Versionen von Einsteins veröffentlichte und unveröffentlichte Manuskripte bei Einstein Archives Online.
- Lernen Das Einstein-Denkmal am Gebäude der National Academy of Sciences in Washington, D.C.
