Porträtt av Albert Einstein cirka 1939.
(Bild: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein citeras ofta som en av 1900-talets mest inflytelserika forskare. Hans arbete fortsätter att hjälpa astronomer att studera allt från gravitationella vågor till Merkurius omloppsbana.
Forskarens ekvation som hjälpte till att förklara speciell relativitet - E = mc ^ 2 - är berömd även bland dem som inte förstår dess underliggande fysik. Einstein är också känd för sin teori om allmän relativitet (en förklaring av tyngdkraften) och den fotoelektriska effekten (som förklarar elektronernas beteende under vissa omständigheter); hans arbete med det senare fick honom ett Nobelpris i fysik 1921.
Einstein försökte förgäves att förena alla krafterna i universum i en enda teori, eller en teori om allt, som han fortfarande arbetade med vid sin död.
Tidiga år
Einstein föddes den 14 mars 1879 i Ulm, Tyskland, en stad som idag har en befolkning på drygt 120 000. Det finns en liten minnestavla där hans hus brukade stå (det förstördes under andra världskriget). Familjen flyttade till München strax efter hans födelse och senare till Italien när hans far hade problem med att driva sin egen verksamhet. Einsteins far, Hermann, drev en elektrokemisk fabrik och hans mor Pauline tog hand om Albert och hans yngre syster, Maria.
Einstein skulle skriva i sina memoarer att två "underverk" djupt påverkade hans tidiga år, enligt Hans-Josef Küpper, en Albert Einstein-forskare. Unga Einstein mötte sitt första undrar - en kompass - vid 5 års ålder: Han blev mystifierad det osynliga krafter kan avleda nålen. Detta skulle leda till en livslång fascination av osynliga krafter. Det andra undret kom vid 12 års ålder när han upptäckte en bok om geometri, som han dyrkade och kallade den för hans "heliga geometri-bok".
Tvärtemot vad många tror, unga Albert var en bra student. Han utmärkte sig inom fysik och matematik, men var en mer "måttlig" elev i andra ämnen, skrev Küpper på sin webbplats. Men Einstein gjorde uppror mot den auktoritära inställningen hos några av sina lärare och lämnade skolan klockan 16. Han tog senare en ingångsexamen för den schweiziska federala polytekniska skolan i Zürich, och även om hans föreställningar i fysik och matematik var utmärkta, gjorde hans poäng i andra områden var underdelar, och han stod inte tentamen. Den blivande fysikern tog ytterligare kurser för att stänga klyftan i sin kunskap och antogs till schweizisk polyteknik 1896 och fick 1901 sitt examensbevis för att undervisa i fysik och matematik.
Emellertid kunde Einstein inte hitta en lärarställning och började arbeta på ett Bern-patentkontor 1901, enligt hans Nobelprisbiografi. Det var där som han, mellan att analysera patentansökningar, utvecklade sitt arbete inom speciell relativitet och andra fysikområden som senare gjorde honom berömd.
Einstein gifte sig med Mileva Maric, en länge kärlek från hans från Zürich, 1903. Deras barn, Hans Albert och Eduard, föddes 1904 och 1910. (Ödet för ett barn som föddes dem 1902 innan deras äktenskap, Lieserl, är okänt .) Einstein skilde sig från Maric 1919 och gifte sig snart efter Elsa Löwenthal. Löwenthal dog 1933.
Karriärens höjdpunkter
Einsteins karriär skickade honom till flera länder. Han fick sin doktorsexamen från universitetet i Zürich 1905 och tillträdde därefter professorstillinger i Zürich (1909), Prag (1911) och Zürich igen (1912). Därefter flyttade han till Berlin för att bli chef för Kaiser Wilhelm Physical Institute och professor vid Berlins universitet (1914). Han blev också en tysk medborgare.
EN större validering av Einsteins arbete kom 1919, när Sir Arthur Eddington, sekreterare för Royal Astronomical Society, ledde en expedition till Afrika som mätte positionen för stjärnor under en total solförmörkelse. Gruppen fann att stjärnornas position förändrades på grund av ljusets böjning runt solen. (2008 dramatiserade en BBC / HBO-produktion historien i "Einstein och Eddington.")
Einstein stannade kvar i Tyskland till 1933, då diktatorn Adolf Hitler steg till makten. Fysikern avstått sedan sitt tyska medborgarskap och flyttade till USA för att bli professor i teoretisk fysik vid Princeton. Han blev amerikansk medborgare 1940 och gick i pension 1945.
Einstein förblev aktiv i fysikgemenskapen under sina senare år. 1939 berömde han berömt skrev ett brev till president Franklin D. Roosevelt varnar för att uran skulle kunna användas för en atombomb.
Sent i Einsteins liv engagerade han sig i en serie privata debatter med fysikern Niels Bohr om kvantteoriens giltighet. Bohrs teorier höll dagen och Einstein införlivade senare kvantteorin i sina egna beräkningar.
Einsteins hjärna
Einstein dog av en aortaaneurysm den 18 april 1955. Ett blodkärl brast nära hans hjärta, enligt American Museum of Natural History (AMNH). På frågan om han ville ha operation, vägrade Einstein. "Jag vill gå när jag vill gå," sa han. "Det är smaklöst att förlänga livet konstgjort. Jag har gjort min del; det är dags att gå. Jag kommer att göra det elegant."
Einsteins kropp - mest av det, i alla fall - kremerades; hans aska spreds på en icke upplyst plats, enligt AMNH. Emellertid hade en läkare på Princeton Hospital, Thomas Harvey, utfört en obduktion, tydligen utan tillstånd, och tagit bort Einsteins hjärna och ögongulor, enligt Matt Blitz, som skrev om Einsteins hjärna i en kolumn 2015 för Idag fick jag reda på det.
Harvey skivade hundratals tunna delar av hjärnvävnad för att placera på mikroskopglas och knäppte 14 foton av hjärnan från flera vinklar. Han tog med sig hjärnvävnad, bilder och bilder när han flyttade till Wichita, Kansas, där han var läkare på ett biologiskt testlaboratorium. [Bildgalleri: Einsteins hjärna]
Under de kommande 30 åren skickade Harvey några bilder till andra forskare som begärde dem, men höll resten av hjärnan i två glasburkar, ibland i en ciderask under en ölkylare. Berättelsen om Einsteins hjärna glömdes till stor del fram till 1985, då Harvey och hans kollegor publicerade sina studieresultat i tidskriften Experimentell neurologi..
Harvey misslyckades med en kompetensexamen 1988 och hans medicinska licens återkallades, skrev Blitz. Harvey donerade så småningom hjärnan till Princeton Hospital, där hjärnans resa hade börjat. Harvey dog 2007.Bitar av Einsteins hjärna finns nu på Mütter Museum i Philadelphia.
Vad studierna hittade
Harvys studieförfattare från 1985 rapporterade att Einsteins hjärna hade ett högre antal gliaceller (de som stöder och isolerar nervsystemet) per nervceller (nervceller) än andra hjärnor de undersökte. De drog slutsatsen att det kan tyda på att nervcellerna hade ett högre metaboliskt behov - med andra ord, Einsteins hjärnceller behövde och använde mer energi, vilket kunde ha varit anledningen till att han hade så avancerade tänkningsförmågor och konceptuella färdigheter.
Andra forskare har dock påpekat några problem med den studien, enligt Eric H. Chudler, neuroscientist vid University of Washington. Först var till exempel de andra hjärnorna som användes i studien alla yngre än Einsteins hjärna. För det andra hade "experimentgruppen" bara ett ämne - Einstein. Ytterligare studier behövs för att se om dessa anatomiska skillnader finns i andra människor. Och för det tredje studerades bara en liten del av Einsteins hjärna.
En annan studie, publicerad 1996 i tidskriften Neurovetenskapliga brev, fann att Einsteins hjärna vägde endast 1 230 gram, vilket är mindre än den genomsnittliga vuxna manliga hjärnan (cirka 1400 g). Dessutom var forskarens hjärnbark tunnare än hos fem kontrollhjärnor, men neurons densitet var högre.
En studie publicerad 2012 i tidskriften Brain avslöjade att Einsteins hjärna hade extra vikning i gråmaterialet, platsen för medvetet tänkande. I synnerhet hade frontalloberna, regioner bundna till abstrakt tanke och planering, ovanligt utarbetade vikningar.
Einsteins vetenskapliga arv
Einsteins arv inom fysik är betydande. Här är några av de viktigaste vetenskapliga principerna som han pionjärer:
Speciell relativitetsteori: Einstein visade att fysiska lagar är identiska för alla observatörer, så länge de inte är under acceleration. Men ljusets hastighet i ett vakuum är alltid detsamma, oavsett vilken hastighet observatören reser. Detta arbete ledde till hans insikt att rymden och tiden är kopplade till det vi nu kallar rymdtid. Så en händelse som ses av en observatör kan också ses vid en annan tidpunkt av en annan observatör.
Allmän relativitetsteori: Detta var en omformulering av tyngdlagen. På 1600-talet newton formulerade tre rörelselagar, bland dem som beskriver hur gravitationen fungerar mellan två kroppar. Kraften mellan dem beror på hur massiv varje objekt är och hur långt ifrån varandra är föremålen. Einstein bestämde att när man tänker på rymdtid orsakar ett massivt objekt en snedvridning i rymden (som att sätta en tung boll på en trampolin). Tyngdkraft utövas när andra föremål faller i "brunnen" som skapas av snedvridningen i rymden, som en marmor som rullar mot den stora bollen. Allmän relativitet klarade ett nyligen större test 2019 i ett experiment med ett supermassivt svart hål i mitten av Vintergatan.
Fotoelektrisk effekt: Einsteins arbete 1905 föreslog att ljus skulle tänkas vara en ström av partiklar (fotoner) istället för bara en enda våg, som man vanligtvis trodde då. Hans arbete hjälpte till att avkoda nyfikna resultat som forskare tidigare inte kunde förklara.
Unified field theory: Einstein tillbringade mycket av sina senare år på att försöka slå samman fälten för elektromagnetism och tyngdkraft. Han var misslyckad, men kan ha varit före sin tid. Andra fysiker arbetar fortfarande med detta problem.
Einsteins arv efter astronomi
Det finns många tillämpningar av Einsteins arbete, men här är några av de mest anmärkningsvärda inom astronomi:
Gravitationsvågor: Under 2016 upptäckte Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) rymd i rummet - annars känd som gravitationsvågor - som inträffade efter att svarta hål kolliderade cirka 1,4 miljarder ljusår från jorden. LIGO gjorde också en första upptäckt av gravitationsvågor 2015, ett sekel efter att Einstein förutspådde att dessa krusningar fanns. Vågorna är en aspekt av Einsteins teori om allmän relativitet.
Merkurius omloppsbana: Kvicksilver är en liten planet som kretsar nära ett mycket massivt objekt i förhållande till dess storlek - solen. Dess bana kunde inte förstås förrän den allmänna relativiteten visade att rymdtidens krökning påverkar Merkurius rörelser och ändrar dess bana. Det finns en liten chans att över miljarder år kan Merkurius släppas ut från vårt solsystem på grund av dessa förändringar (med ännu mindre chans att det kan kollidera med jorden).
Gravitationslinsning: Detta är ett fenomen genom vilket ett massivt objekt (som en galaxkluster eller ett svart hål) böjer ljus runt det. Astronomer som tittar på regionen genom ett teleskop kan sedan se föremål direkt bakom det massiva objektet på grund av att ljuset böjs. Ett känt exempel på detta är Einsteins kors, en kvasar i konstellation Pegasus: En galax ungefär 400 miljoner ljusår bort böjer kvasarens ljus så att den visas fyra gånger runt galaxen.
Svarta hål: I april 2019 visade Event Horizon-teleskopet den första någonsin bilder av ett svart hål. Bilderna bekräftade återigen flera aspekter av allmän relativitet, inklusive inte bara att svarta hål finns, utan också att de har en cirkulär händelseshorisont - en punkt där ingenting kan undkomma, inte ens ljus.
Ytterligare resurser:
- Hitta svar på vanliga frågor om Albert Einstein på Nobelpriswebbplatsen.
- Bläddra igenom digitaliserade versioner av Einsteins publicerade och opublicerade manuskript på Einstein Archives Online.
- Lära om Einstein-minnesmärket vid National Academy of Sciences-byggnaden i Washington, D.C.
