Hvor ville videnskaben være uden Albert Einstein?
Albert Einstein(åbner i ny fane) bliver ofte nævnt som en af de mest indflydelsesrige videnskabsmænd i det 20. århundrede. Hans arbejde fortsætter med at hjælpe astronomer med at studere alt fra gravitationsbølger til Merkurs kredsløb. Videnskabsmandens ligning, der hjalp med at forklare den særlige relativitetsteori – E = mc^2 – er berømt selv blandt dem, der ikke forstår dens underliggende fysik. Einstein er også kendt for sin generelle relativitetsteori (en forklaring på tyngdekraften) og den fotoelektriske effekt (som forklarer elektronernes adfærd under visse omstændigheder); hans arbejde med sidstnævnte gav ham en Nobelpris i fysik i 1921. Einstein forsøgte også forgæves at forene alle universets kræfter i en enkelt teori eller en teori om alt, som han stadig arbejdede på på det tidspunkt, hvor han død.
Einstein blev født den 14. marts 1879 i Ulm, Tyskland, en by, der i dag har en befolkning på kun mere end 120.000. Der er en lille mindeplade, hvor hans hus plejede at stå (det blev ødelagt under Anden Verdenskrig). Familien flyttede til München kort efter hans fødsel, ifølge Nobelprisens hjemmeside (åbner i ny fane), og senere til Italien, da hans far stod over for problemer med at drive sin egen virksomhed. Einsteins far, Hermann, drev en elektrokemisk fabrik, og hans mor Pauline tog sig af Albert og hans yngre søster, Maria. Einstein ville skrive i sine erindringer, at to “vidundere” (åbner i ny fane) dybt påvirkede hans tidlige år, ifølge Hans-Josef Küpper, en Albert Einstein-forsker. Unge Einstein stødte på sit første vidunder – et kompas – i en alder af 5: Han var mystificeret over, at usynlige kræfter (åbner i ny fane) kunne afbøje nålen. Dette ville føre til en livslang fascination af usete kræfter. Det andet vidunder kom i en alder af 12, da han opdagede en bog om geometri, som han tilbad og kaldte den sin “hellige geometribog.”
I modsætning til hvad folk tror, var unge Albert en god elev, ifølge en online arkiv. Han udmærkede sig i fysik og matematik, men var en mere “moderat” elev i andre fag, skrev Küpper på sin hjemmeside. Men Einstein gjorde oprør mod nogle af sine læreres autoritære holdning og droppede ud af skolen som 16-årig. Han tog senere en optagelseseksamen til den schweiziske føderale polytekniske skole i Zürich, og mens hans præstationer i fysik og matematik var fremragende, var hans karakterer i andre områder var underordnede, og han bestod ikke eksamen. Den håbefulde fysiker tog yderligere kurser for at lukke hullet i sin viden og blev optaget på schweizisk polyteknisk læreanstalt i 1896 og modtog i 1901 sit diplom for at undervise i fysik og matematik. Imidlertid kunne Einstein ikke finde en lærerstilling og begyndte at arbejde i et Bern-patentkontor i 1901, ifølge hans Nobelpris-biografi (åbner i ny fane). Det var mens han var der, mellem at analysere patentansøgninger, han udviklede sit arbejde inden for speciel relativitetsteori og andre områder af fysik, der senere gjorde ham berømt. Einstein giftede sig med Mileva Maric, en langvarig kærlighed til ham fra Zürich, i 1903. Deres børn, Hans Albert og Eduard, blev født i 1904 og 1910. (Skæbnen for et barn født til dem i 1902 før deres ægteskab, Lieserl, er ukendt .) Einstein blev skilt fra Maric i 1919 og giftede sig kort efter med Elsa Löwenthal. Löwenthal døde i 1933.
KARRIEREHØJDEPUNKTER
Einsteins karriere sendte ham til flere lande. Han fik sin doktorgrad fra universitetet i Zürich i 1905 og påtog sig efterfølgende professorstillinger i Zürich (1909), Prag (1911) og Zürich igen (1912). Dernæst flyttede han til Berlin for at blive direktør for Kaiser Wilhelm Physical Institute og professor ved universitetet i Berlin (1914). Han blev også tysk statsborger. En stor validering af Einsteins arbejde kom i 1919, da Sir Arthur Eddington, sekretær for Royal Astronomical Society, ledede en ekspedition til Afrika, der målte stjernernes position under en total solformørkelse. Gruppen fandt ud af, at stjernernes position blev flyttet på grund af lysets bøjning omkring solen. (I 2008 dramatiserede en BBC/HBO-produktion historien i “Einstein og Eddington (åbner i ny fane).”)
Einstein forblev i Tyskland indtil 1933, hvor diktator Adolf Hitler kom til magten. Fysikeren frasagde sig derefter sit tyske statsborgerskab og flyttede til USA for at blive professor i teoretisk fysik ved Princeton. Han blev amerikansk statsborger i 1940 og gik på pension i 1945. Einstein forblev aktiv i fysiksamfundet gennem sine senere år. I 1939 skrev han berømt et brev til præsident Franklin D. Roosevelt, hvor han advarede om, at uran kunne bruges til en atombombe. Sent i Einsteins liv engagerede han sig i en række private debatter med fysikeren Niels Bohr om gyldigheden af kvanteteori. Bohrs teorier holdt dagen, og Einstein inkorporerede senere kvanteteori i sine egne beregninger.
EINSTEINS HJERNE
Einstein døde af en aortaaneurisme den 18. april 1955. Et blod fartøjet sprang nær hans hjerte, ifølge American Museum of Natural History (AMNH). Da Einstein blev spurgt, om han ville opereres, nægtede Einstein. “Jeg vil gå, når jeg vil,” sagde han. ”Det er usmageligt at forlænge livet kunstigt. Jeg har gjort min del; det er tid til at gå. Jeg vil gøre det elegant.”
Einsteins krop – det meste af det i hvert fald – blev kremeret; hans aske blev spredt på et ikke afsløret sted, ifølge AMNH. En læge på Princeton Hospital, Thomas Harvey, havde dog kontroversielt udført en obduktion og fjernet Einsteins hjerne og øjeæbler, ifølge BBC. Harvey snittede hundredvis af tynde sektioner af hjernevæv til at placere på objektglas og tog 14 fotos (åbner i ny fane) af hjernen fra flere vinkler. Han tog hjernevævet, lysbillederne og billederne med sig, da han flyttede til Wichita, Kansas, hvor han var medicinsk vejleder i et biologisk testlaboratorium. I løbet af de næste 30 år sendte Harvey et par dias til andre forskere, der bad om dem, men opbevarede resten af hjernen i to glaskrukker, nogle gange i en ciderboks under en ølkøler. Historien om Einsteins hjerne var stort set glemt indtil 1985, hvor Harvey og hans kolleger offentliggjorde deres undersøgelsesresultater i tidsskriftet Experimental Neurology. Harvey fejlede en kompetenceeksamen i 1988, og hans lægelicens blev inddraget, skrev Blitz. Harvey donerede til sidst hjernen til Princeton Hospital, hvor hjernens rejse var begyndt. Harvey døde i 2007. Stykker af Einsteins hjerne er nu på Mütter Museum i Philadelphia, rapporterede Live Science.
HVAD UNDERSØGELSER FUNDET
Harveys 1985-undersøgelsesforfattere rapporterede, at Einsteins hjernen havde et højere antal gliaceller (dem, der understøtter og isolerer nervesystemet) pr. neuroner (nerveceller) end andre hjerner, de undersøgte. De konkluderede, at det kunne indikere, at neuronerne havde et højere metabolisk behov – med andre ord, Einsteins hjerneceller havde brug for og brugte mere energi, hvilket kunne have været grunden til, at han havde så avancerede tænkeevner og konceptuelle færdigheder. Andre forskere har dog påpeget et par problemer med denne undersøgelse, ifølge Eric H. Chudler (åbner i ny fane), en neuroforsker ved University of Washington. For det første var de andre hjerner, der blev brugt i undersøgelsen, alle yngre end Einsteins hjerne. For det andet havde den “eksperimentelle gruppe” kun ét emne – Einstein. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at se, om disse anatomiske forskelle findes hos andre mennesker. Og for det tredje blev kun en lille del af Einsteins hjerne undersøgt. En anden undersøgelse, offentliggjort i 1996 i tidsskriftet Neuroscience Letters (åbner i ny fane), viste, at Einsteins hjerne kun vejede 1.230 gram, hvilket er mindre end den gennemsnitlige voksne mandlige hjerne (ca. 1.400 g). Desuden var videnskabsmandens hjernebark tyndere end den i fem kontrolhjerner, men tætheden af neuroner var højere. En undersøgelse offentliggjort i 2012 i tidsskriftet Brain (åbner i ny fane) afslørede, at Einsteins hjerne havde ekstra foldning i den grå substans (åbner i ny fane), stedet for bevidst tænkning. Især frontallapperne, regioner bundet til abstrakt tankegang og planlægning, havde usædvanligt komplicerede foldninger.
EINSTEINS VIDENSKABELIGE ARV
Einsteins arv inden for fysik er betydelig. Her er nogle af de vigtigste videnskabelige principper, som han var banebrydende for:
Teori om speciel relativitet: Einstein viste, at fysiske love er identiske for alle iagttagere, så længe de ikke er under acceleration. Lysets hastighed i et vakuum er dog altid den samme, uanset med hvilken hastighed observatøren rejser. Dette arbejde førte til hans erkendelse af, at rum og tid er forbundet med det, vi nu kalder rum-tid. Så en begivenhed set af en observatør kan også ses på et andet tidspunkt af en anden observatør.
Teori om generel relativitet: Dette var en omformulering af tyngdeloven. I 1600-tallet formulerede Newton tre bevægelseslove, blandt dem skitserede, hvordan tyngdekraften fungerer mellem to legemer. Kraften mellem dem afhænger af, hvor massiv hver genstand er, og hvor langt fra hinanden objekterne er. Einstein fastslog, at når man tænker på rum-tid, forårsager et massivt objekt en forvrængning i rum-tid (som at sætte en tung bold på en trampolin). Tyngdekraften udøves, når andre genstande falder ned i “brønden”, der er skabt af forvrængning i rum-tid, som en marmor, der ruller mod den store kugle. Generel relativitetsteori bestod en større test i 2019 i et eksperiment, der involverede et supermassivt sort hul i centrum af Mælkevejen.
Fotoelektrisk effekt: Einsteins arbejde i 1905 foreslog, at lys skulle være tænkt som en strøm af partikler (fotoner) i stedet for blot en enkelt bølge, som man almindeligvis troede på det tidspunkt. Hans arbejde hjalp med at tyde nysgerrige resultater, som videnskabsmænd tidligere ikke var i stand til at forklare.
United field theory (åbner i ny fane): Einstein brugte meget af sine senere år på at forsøge at fusionere felterne elektromagnetisme og tyngdekraft. Han var mislykket, men kan have været forud for sin tid. Andre fysikere arbejder stadig på dette problem.
EINSTEINS ARV FOR ASTRONOMI
Der er mange anvendelser af Einsteins arbejde, men her er nogle af de mest bemærkelsesværdige. i astronomi:
Gravitationsbølger: I 2016 opdagede Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) rum-tid krusninger – også kendt som gravitationsbølger – der opstod efter sorte huller kolliderede omkring 1,4 milliarder lysår fra Jorden. LIGO foretog også en indledende påvisning af gravitationsbølger i 2015, et århundrede efter Einstein forudsagde, at disse krusninger eksisterede. Bølgerne er en facet af Einsteins generelle relativitetsteori.
Merkurs bane: Merkur er en lille planet, der kredser tæt på et meget massivt objekt i forhold til dets størrelse – solen. Dens kredsløb kunne ikke forstås, før den generelle relativitetsteori viste, at rumtidens krumning påvirker Merkurs bevægelser og ændrer dens kredsløb. Der er en lille chance for, at Merkur i løbet af milliarder af år kan blive slynget ud af vores solsystem på grund af disse ændringer (med en endnu mindre chance for, at det kan kollidere med Jorden).
Gravitationslinser: Dette er et fænomen, hvorved et massivt objekt (som en galaksehob eller et sort hul) bøjer lys omkring sig. Astronomer, der ser på det område gennem et teleskop, kan derefter se objekter direkte bagved det massive objekt på grund af lyset, der er bøjet. Et berømt eksempel på dette er Einsteins kors, en kvasar i stjernebilledet Pegasus: En galakse omkring 400 millioner lysår væk bøjer lyset fra kvasaren, så det dukker op fire gange rundt om galaksen.
Sorte huller: I april 2019 viste Event Horizon-teleskopet de første billeder nogensinde af et sort hul. Billederne bekræftede igen adskillige facetter af generel relativitet, herunder ikke kun at sorte huller eksisterer, men også at de har en cirkulær begivenhedshorisont – et punkt hvor intet kan undslippe, ikke engang lys.
YDERLIGERE RESSOURCER
Besøg Nobelprisens hjemmeside for at finde svar på ofte stillede spørgsmål om Albert Einstein. Derudover kan du lære om Einstein Memorial i National Academy of Sciences-bygningen i Washington, DC