26
Три значенные работы Альберта Эйнштейна
(к 80-летию со времен их опубликования)
В 1905 году в немецком физическом журнале “Апнален der Physik” были написаны три статей, которые без преувеличения можно сказать, сыграли определуюшую роль во всем последующем развитием физической науки. Автором этих статей был молодой (ему тогда было двадцать лет) и мало кому известный Альберт Эйнштейн, занимающий скромную должность эксперта Швейцарского Бюро Патентов в городе Берне.
Мы здесь очень кратко рассказем об этих работах в том порядке, в каком они были опубликованы.
Первая из них поступила в редакцию журнала 18 марта 1905 года и была ознакомлена «О одной эвристической точке зрения», касающейся возникновения и превращения света». Заметим, что слово «эвристический», имеющее древнегреческий проискхождение, означает приближение следующего: «облегчаюший понски, помогаюший постигнуть истину» (вспомните всклицание «эвристические» — нашел! — в легенде об Архимеде). В этой работе было развитно новое, квантовое представление о природе света.
Во второй половине прошло века английский физик Джек. К. Максвелл создал теории электрических и магнитных явлений, в котором, в частности, показал, что свет представляет собой электромагнитные волны. Согласно этой теории, поле электромагнитной волны с заданной частотой существует во всем пространстве, энергия поля распределена по всему пространству непрерывно и может изменяться так же непрерывным образом.
Воловая теория света получила многочисленные подтверждения на опыта и считалась твердого установленной. Однако она не могла объяснить неокоторая физическая явление и в первую очередь равновесное теллоовое излучение. В 1900 году немецкий физик М. Планк вышел формулу, которая прекрасно описывает спектр свечения нагретого тела. Для обоснования формулы Планк предположил, что энергия излучения atomов меняется не непрерывно, а скачами, каждый раз убывая или возрата на величины, пропорционально частоте волны. Так в физике вошло дискретное (то есть скачаобразное, не непрерывное) изменение энергии.
А. Эйнштейн в своей работе утверждал, что закономерность, найденная Планком, является всеобъемлющей, далекой выходящей за рамки проблемы теллоового излучения. Он указал на цель класс явлений (теллоовое излучение, фотолиминисценция, фотоэфект), которые «лучше объясняются предположением, что энергия света распределяется по пространству дискретно. Согласно этому сделанному здесь предположению, энергия пучка света,ышедшего из неокоторая точки, не распределяется непрерывно во все пространстве объеме, а складывает из конечного числа локализованных в пространстве недельных квантов энергии, поглощаемых или возникших только целиком».
Эйнштейн приведет возможность физической опыты, которые могут быть послужить для проверки высказывания занной им точки зрения. Однако из них был опыт по выбиванию светом электронов с поверхностями металла (фотоэфект). Эйнштейн на основе высказанных им представлений сформировал закон, который теперь называют законом Эйнштейна для фотоэфекта.
Шестнадцать лет спустя, в 1921 году, А. Эйнштейн был присужden Нобельская премия «за важные физико-mатематические исследования, особенно за открытие законов физического эфекта». Но значение работы 1905 года далеко выходит за рамки теоретического объяснения физического ефекта, выдвигая совершенное понимание природы света и вообще электромагнитного поля. Эта работа была важнейшим шагом в развитие квантовой физики.
Следующая статья А. Эйнштейна называется «О движении взвешенных в покоящей жизни части, требуемом молекулярно-кипейческой теории теллоты». Она поступила в редакцию журнала 11 мая 1905 года, меньше чем через два месяца после работы о квантах света. В ней по существу была построена теория броунского движения (котя сам Эйнштейн в этой работе заметил, что доступные ему данные относятельно этого явления не настолько точны, чтобы составить о нем определенное мнение).
В 1827 году английский ботаник Р. Броун обнаружил, что мелкие частицы, взвешенные в жидкости, находятся в постоянном и беспорядном непрекрашащемся движении. Дальнейшие многочисленные экспериментальные исследования показали, что это движение не связано с ккипами-любо в внешним влиянии и что окивленность его повышается с ростом температуры и зависит от размера частицы и от взкости жидкости.
Эйнштейн рассмотрел этот вопрос теоретически.
Молекулия жидкости находится в тепловом движении, и поэтому частица, взвешенная в жидкости, все время с ним соударяется. В силу случайных причины число молекул, ударюших частицу с одной стороны, может оказаться большей, чем число (Окончание см. на c. 30)