איינשטיין: האיש ששינה הכל

הסיפור המדעי מלא גיבורים וגיבורות שעליהם אפשר לומר: גאונים. וכך זה נמשך לאורך הרבה דורות. אבל בתוך רצף הזמן הזה, שתי שנים זכו להיות מיוחדות במינן: 1666, השנה שבה אייזיק ניוטון ממש הפך את העולם המדעי, לפחות בארבעה נושאים. ושנת 1905 [לא מזמן]  השנה שבה אלברט איינשטיין פירסם מאמרים ששינו לחלוטין את עולמנו. לשתי השנים האלה ניתן שם אחד: annus mirabilis  – אנוס מיראביליס – שנת הפְּלָאוֹת.

נתמקד בשנת 1905 שנת הפלאות – וננסה להכיר את הרעיונות המרכזיים של איינשטיין

אלברט איינשטיין  נולד ב-14 במרץ 1879 ונפטר ב-1955 בגיל 76 

%d7%a9%d7%a7%d7%95%d7%a4%d7%99%d7%aa2-2

אלברט איינשטיין בן ה-3 | באדיבות ויקיפדיה

1905 שנת הפלאות על-פי אלברט איינשטיין

מישהו שאל פעם את איינשטיין איך נראית המעבדה שלו. במקום לענות הוא הוציא מהכיס עט נובע. במילים אחרות: איינשטיין היה מדען תיאורטי, והוא עבד עם נייר ועט, או עם לוח וגיר, ולא במעבדה. אף-על-פי-כן הוא היה תלוי בנתונים מן הסוג שמדענים אוספים בניסויים אֶמְפּיריים [מוכחים], ואחד המקורות החשובים שלו היו המחקרים של הפיזיקאי הגרמני מקס פְּלַנְק [1947-1858]. פְּלַנְק  שילב יחד מחקר תיאורטי ומחקר ניסויי.

איינשטיין היה מדען תיאורטי, והוא עבד עם נייר ועט, או עם לוח וגיר, ולא במעבדה

albert_einstein_writer1-300x210

בשנת 1905 איינשטיין פירסם שלושה מאמרים שהקנו לו מוניטין עולמי.

בשנה זו הוא היה עדיין פקיד במשרד הפָּטֶנְטִים בציריך, שעסק בפיזיקה בתור תחביב.

מאמר ראשון

זיכה אותו בפרס נובל ב-1921, איינשטיין עשה מטעמים מהרעיונות של פלנק: באמצעות כמה מהלכים מתמטיים מבריקים איינשטיין הצליח להוכיח שהאור באמת מתפשט בחלל כחבילות קטנות של אנרגיה, כפי שטען פלנק. כל חבילה נעה בנפרד, אבל ביחד הן מרכיבות גל. הטענה הזו הצליחה להרים כמה גבות בקהילה המדעית, כי היה נהוג אז לנתח את האור כאילו הוא גל רציף. אין ספק שהוא מתנהג כמו גל כזה. והנה בא צעיר אלמוני – פקיד במשרד פטנטים – ומספר להם שהאור יכול להיות גם חלקיק או "פוֹטוֹן".

albert-einstein-1921

איינשטיין בשנת 1921 - השנה בה קיבל את פרס הנובל | באדיבות ויקפדיה

תורת היחסות הפרטית

המאמר הבא של איינשטיין מ-1905 היה לא פחות מהפכני. איינשטיין הציג שם בפעם הראשונה את תורת היחסות הפרטית, שהראתה כי כל תנועה בעולם היא יחסית, זאת אומרת יכולה להימדד רק ביחס למשהו אחר. התיאוריה עצמה מסובכת מאוד, אבל עם קצת דמיון, קל להסביר את הרעיון המרכזי. לאיינשטיין היה כשרון מיוחד להתבונן בנתונים מוכרים ולדמיין לעצמו "מה היה קורה אילו.." הוא קרא לשיטה זו "ניסוי מחשבה" ומאז המון מדענים משתמשים בניסויי מחשבה כאלו בעבודתם.

איינשטיין טען (בעזרת כמה משוואות מסובכות, כמובן) שהזמן הוא ממד יסודי של המציאות. מרגע זה והלאה הפיזיקאים לא יכלו יותר להסתפק בשלושת הממדים המוכרים של המרחב- אורך, רוחב, גובה – והיו חייבים להתחשב בזמן בתור המימד הרביעי שלו.

איינשטיין הראה שהאור נע תמיד באותה מהירות, לא משנה אם הוא מתקרב אלינו או מתרחק מאיתנו (ההיגיון הזה לא חל במקרה של מהירות הקול, ולכן רכבות נשמעות אחרת אם הן מתקרבות או אם הן מתרחקות). מכאן אנחנו מבינים שה"יחסיות" בתורת היחסות הפרטית לא נוגעת למהירות האור: מהירות האור נשארת קבועה. היחסיות נוגעת לַצופים, ולצורך להכניס זמן לחישובים. הזמן של איינשטיין הוא לא גודל מוחלט, אלא יחסי: הוא משתנה ככל שאנחנו נעים יותר מהר, והשינוי בא לידי ביטוי גם בשעונים שאנחנו מודדים אותו.
ישנו סיפור ישן על אסטרונאוטית שטסה לחלל ובחזרה במהירות קרובה למהירות האור, וכשהיא חזרה הביתה, היא גילתה שהזמן בינתיים רץ קדימה: כל האנשים שהיא הכירה הזדקנו או מתו: היא עצמה נשארה כמעט באותו גיל, ובגלל שהשעון שלה האט, לא היה לה מושג כמה זמן עבר. (גם זה כמובן ניסוי מחשבה; דברים כאלה יכולים לקרות בינתיים רק בספרי מדע בדיוני).

einstein_albert_elsa_loc_32096u-1

אלברט איינשטיין ואשתו השניה אלזה| באדיבות ויקיפדיה

הנוסחה המפורסמת

אם כל זה לא הספיק, איינשטיין גם ניסח קשר חדש בין מסה (m) לאנרגיה (E) באמצעות הנוסחה המפורסמת שלו E=mc². בנוסחה הזאת, c היא מהירות האור. מה שאומרת הנוסחה, זה שמסה ואנרגיה הן שני היבטים שונים של החומר. מאחר שמהירות האור היא מספר ענקי ועוד מעלים אותו בריבוע [כופלים בעצמו], משמעות הנוסחה היא שאם ניקח כמות קטנה מאוד של מסה ונהפוך את כולה לאנרגיה, נקבל כמות כמעט לא-נתפסת של אנרגיה. אם נמיר לאנרגיה את כל מסת הגוף שלכם – נקבל עוצמה של חמש-עשרה פצצות מימן גדולות. ונא לא לנסות את זה בבית.

einsteinwiezmann

ניו-יורק 1921. איינשטיין וחברי ההנהג הציונית ביניהם חיים וייצמן, הנשיא הראשון העתידי|ויקיפדיה

בשנת 1916 איינשטיין הציג מסגרת רחבה יותר להסביר את היקום:

תורת היחסות הכללית

נניח שאתם במעלית ושומטים מהיד תפוח. ברוב המקרים התפוח ייפול לרצפה. אבל נגיד שממש באותה שנייה  מישהו חותך את הכבל של המעלית: אתם והתפוח תיפלו בו-זמנית, ומאחר שאתם נופלים יחד, התפוח לא יזוז ביחס אליכם. בכל רגע תוכלו להושיט את היד ולתפוס אותו. כל עוד המעלית נופלת (ואתם בתוכה) התפוח לא יפגע ברצפה. זה בדיוק מה שקורה בחלל – שם אין כּבידה. גם האטסרונאוטים וגם החללית שלהם נמצאים למעשה בנפילה חופשית.

תורת היחסות הכללית של איינשטיין הוכיחה שהמרחב, או ליתר דיוק המרחב-זמן, הוא עקום.

testingeinst

"אלוהים לא משחק בקוביות"

איינשטיין חקר את הדברים הכי קטנים (פוֹטוֹנים של אור) ואת הדברים הכי גדולים (כל היקום). גם הרעיונות של איינשטיין וגם הכלים המתמטיים שהובילו אליהם שינו את צורת ההתכלות של פיזיקאים גם על התחום המיקרוסקופי (עולם העצמים הקטנים) וגם על התחום המקרוסקופי (עולם עצמים הגדולים) איינשטיין לא ויתר אף פעם על האמונה שכל הדברים ביקום כולל אטומים, אלקטרונים וחלקיקים אחרים) כפופים למערכת קשוחה של סיבות והתוצאה שלהן. במשפט המפורסם הוא טען ש"אלוהים לא משחק בקוביות", או במילים אחרות: הכל קורה לפי כללים, וכל דבר אפשר לחזות מראש. האמירה הזאת שלו מפורסמת מפני שהיא היתה תגובה ל"פיזיקאים החדשים", שלא הסכימו איתו וטענו לעקרון "אי הודאות".

אף-על-פי שהרעיונות של איינשטיין מסובכים נורא, ובוודאי מפתיעים, הם שינו לחלוטין את הדרך שבה אנחנו מבינים את היקום.

עוד הסברים מרתקים ודוגמאות מעניינות שמסבירות בפשטות יחסית דברים מסובכים תמצאו בספר:
"היסטוריה של המדע לצעירים מכל הגילים".

רוצה עוד? אפשר להירשם לעדכונים כאן:

מה דעתך על התוכן?

Please rate this

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

תגובות

*

*כתובת האימייל שלך לא תפורסם.
 עיצוב: DVIVO | בנייה: Alice Eitan

ויליאם בַּיינוּם הוא פרופסור להיסטוריה של הרפואה ביוניברסיטי קולג' בלונדון. פרסם ספרים רבים.
הטקסט על פועלו של אלברט איינשטיין המובא כאן, ערוך מתוך הספר המעניין שכתב בַּיינוּם  –
היסטוריה של המדע לצעירים מכל הגילים.
הספר הוא חלק מסדרה: היסטוריה של העולם לצעירים מכל הגילים מאת ארנסט גומבריך
והיסטוריה של הפילוסופיה לצעירים מכל הגילים
מאת נייג’ל וורברטון. 
הספר תורגם לעברית על-ידי יפתח בריל ועבר עריכה מדעית בעברית על-ידי חיים שמואלי.
הספר יצא לאור בהוצאת "ספרי עליית הגג" ולמשכל בע"מ – הוצאה לאור מיסודן של ידיעות אחרונות וספרי חמד.

צרו קשר:

שינוי גודל גופנים
ניגודיות