Chân dung Albert Einstein vào khoảng năm 1939.
(Ảnh: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein thường được trích dẫn là một trong những nhà khoa học có ảnh hưởng nhất của thế kỷ 20. Công trình của ông tiếp tục giúp các nhà thiên văn học nghiên cứu mọi thứ, từ sóng hấp dẫn đến quỹ đạo của Sao Thủy.
Phương trình của nhà khoa học đã giúp giải thích tính tương đối đặc biệt - E = mc ^ 2 - nổi tiếng ngay cả trong số những người không hiểu vật lý cơ bản của nó. Einstein cũng được biết đến với lý thuyết tương đối tổng quát (giải thích về trọng lực) và hiệu ứng quang điện (giải thích hành vi của các electron trong những trường hợp nhất định); công trình nghiên cứu sau này đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel Vật lý năm 1921.
Einstein cũng đã cố gắng vô ích để thống nhất tất cả các lực của vũ trụ trong một lý thuyết duy nhất, hoặc một lý thuyết về tất cả mọi thứ, mà ông vẫn đang làm việc tại thời điểm ông qua đời.
Những năm đầu
Einstein sinh ngày 14 tháng 3 năm 1879, tại Ulm, Đức, một thị trấn ngày nay có dân số chỉ hơn 120.000 người. Có một tấm bia kỷ niệm nhỏ nơi ngôi nhà của ông từng đứng (nó đã bị phá hủy trong Thế chiến II). Gia đình chuyển đến Munich ngay sau khi anh sinh ra, và sau đó đến Ý khi cha anh gặp vấn đề với việc điều hành công việc kinh doanh của riêng mình. Cha của Einstein, Hermann, điều hành một nhà máy điện hóa và mẹ Pauline chăm sóc Albert và em gái của ông, Maria.
Einstein sẽ viết trong hồi ký của mình rằng hai "kỳ quan" ảnh hưởng sâu sắc đến những năm đầu đời của ông, theo Hans-Josef Küpper, một học giả của Albert Einstein. Einstein trẻ tuổi đã gặp phải kỳ quan đầu tiên của mình - một chiếc la bàn - ở tuổi 5: Ông đã bị thần bí rằng lực vô hình có thể làm chệch hướng kim. Điều này sẽ dẫn đến một niềm đam mê suốt đời với các lực lượng vô hình. Kỳ quan thứ hai đến vào năm 12 tuổi khi anh phát hiện ra một cuốn sách hình học mà anh tôn thờ, gọi đó là "cuốn sách hình học thần thánh".
Trái với niềm tin phổ biến, Albert trẻ là một học sinh tốt. Ông xuất sắc trong ngành vật lý và toán học, nhưng là một học sinh "ôn hòa" hơn trong các môn học khác, Küpper viết trên trang web của mình. Tuy nhiên, Einstein đã nổi loạn chống lại thái độ độc đoán của một số giáo viên của mình và bỏ học năm 16 tuổi. Sau đó, ông đã tham gia kỳ thi tuyển sinh vào Trường Bách khoa Liên bang Thụy Sĩ tại Zurich, và trong khi các màn trình diễn về vật lý và toán học của ông rất xuất sắc, ông đã đạt điểm cao các lĩnh vực khác là phụ, và anh ta đã không vượt qua kỳ thi. Nhà vật lý đầy tham vọng này đã tham gia các khóa học bổ sung để thu hẹp khoảng cách về kiến thức của mình, và được nhận vào Đại học Bách khoa Thụy Sĩ năm 1896, và năm 1901 nhận bằng tốt nghiệp để dạy vật lý và toán học.
Tuy nhiên, Einstein không thể tìm được vị trí giảng dạy và bắt đầu làm việc tại một văn phòng sáng chế Bern năm 1901, theo tiểu sử giải thưởng Nobel của ông. Chính trong khi đó, giữa việc phân tích các ứng dụng bằng sáng chế, ông đã phát triển công việc của mình trong thuyết tương đối đặc biệt và các lĩnh vực vật lý khác mà sau này khiến ông trở nên nổi tiếng.
Einstein kết hôn với Mileva Maric, một tình yêu lâu năm của ông từ Zurich, vào năm 1903. Con của họ, Hans Albert và Eduard, sinh năm 1904 và 1910. (Số phận của một đứa trẻ sinh ra vào năm 1902 trước khi kết hôn, Lieserl, không rõ .) Einstein ly dị Maric năm 1919 và ngay sau khi kết hôn với Elsa Löwenthal. Löwenthal mất năm 1933.
Sự nghiệp nổi bật
Sự nghiệp của Einstein đã gửi ông đến nhiều quốc gia. Ông lấy bằng tiến sĩ tại Đại học Zurich năm 1905, và sau đó đảm nhận các vị trí giáo sư ở Zurich (1909), Prague (1911) và Zurich một lần nữa (1912). Tiếp theo, ông chuyển đến Berlin để trở thành giám đốc của Viện Vật lý Kaiser Wilhelm và là giáo sư tại Đại học Berlin (1914). Ông cũng trở thành một công dân Đức.
Một xác nhận chính của công việc của Einstein đến năm 1919, khi Sir Arthur Eddington, thư ký của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, dẫn đầu một cuộc thám hiểm tới Châu Phi để đo vị trí của các ngôi sao trong khi nhật thực toàn phần. Nhóm nghiên cứu thấy rằng vị trí của các ngôi sao đã bị dịch chuyển do sự bẻ cong ánh sáng xung quanh mặt trời. (Năm 2008, một sản phẩm của BBC / HBO đã kịch tính câu chuyện trong "Einstein và Eddington.")
Einstein ở lại Đức đến năm 1933, khi nhà độc tài Adolf Hitler lên nắm quyền. Nhà vật lý sau đó từ bỏ quốc tịch Đức và chuyển đến Hoa Kỳ để trở thành giáo sư vật lý lý thuyết tại Princeton. Ông trở thành công dân Hoa Kỳ năm 1940 và nghỉ hưu năm 1945.
Einstein vẫn hoạt động trong cộng đồng vật lý trong suốt những năm cuối đời. Năm 1939, ông nổi tiếng đã viết một lá thư cho Tổng thống Franklin D. Roosevelt cảnh báo rằng uranium có thể được sử dụng cho bom nguyên tử.
Cuối đời Einstein, ông tham gia vào một loạt các cuộc tranh luận riêng với nhà vật lý Niels Bohr về tính hợp lệ của lý thuyết lượng tử. Các lý thuyết của Bohr được tổ chức vào ngày hôm đó, và Einstein sau đó đã kết hợp lý thuyết lượng tử trong các tính toán của riêng mình.
Não của Einstein
Einstein đã chết vì phình động mạch chủ vào ngày 18 tháng 4 năm 1955. Một mạch máu vỡ gần tim, theo Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ (AMNH). Khi được hỏi có muốn phẫu thuật không, Einstein đã từ chối. "Tôi muốn đi khi tôi muốn đi," anh nói. "Thật vô vị khi kéo dài cuộc sống một cách giả tạo. Tôi đã thực hiện phần của mình; đã đến lúc phải đi. Tôi sẽ làm điều đó một cách thanh lịch."
Cơ thể của Einstein - hầu hết, dù sao đi nữa - đã được hỏa táng; Tro cốt của anh ta được rải ở một vị trí không được tiết lộ, theo AMNH. Tuy nhiên, một bác sĩ tại Bệnh viện Princeton, Thomas Harvey, đã thực hiện khám nghiệm tử thi, dường như không được phép và đã loại bỏ não và nhãn cầu của Einstein, theo Matt Blitz, người đã viết về não của Einstein trong một cột năm 2015 cho Hôm nay tôi đã tìm ra.
Harvey đã cắt hàng trăm phần mô não mỏng để đặt trên các phiến kính hiển vi và chụp 14 bức ảnh về não từ nhiều góc độ. Anh ta mang theo mô não, slide và hình ảnh khi anh ta chuyển đến Wichita, Kansas, nơi anh ta là giám sát viên y tế trong phòng thí nghiệm thử nghiệm sinh học. [Thư viện ảnh: Bộ não của Einstein]
Trong 30 năm tiếp theo, Harvey đã gửi một vài slide cho các nhà nghiên cứu khác yêu cầu họ, nhưng giữ phần não còn lại trong hai lọ thủy tinh, đôi khi trong một hộp rượu táo dưới một ngăn mát bia. Câu chuyện về bộ não của Einstein đã bị lãng quên phần lớn cho đến năm 1985, khi Harvey và các đồng nghiệp của ông công bố kết quả nghiên cứu của họ trên tạp chí Thần kinh thực nghiệm..
Harvey đã thất bại trong kỳ thi năng lực năm 1988 và giấy phép y tế của anh đã bị thu hồi, Blitz viết. Cuối cùng Harvey đã hiến não cho Bệnh viện Princeton, nơi cuộc hành trình của bộ não đã bắt đầu. Harvey qua đời năm 2007.Những mảnh não của Einstein hiện đang ở Bảo tàng Mütter ở Philadelphia.
Những nghiên cứu tìm thấy
Các tác giả nghiên cứu năm 1985 của Harvey đã báo cáo rằng bộ não của Einstein có số lượng tế bào thần kinh đệm (những tế bào hỗ trợ và cách ly hệ thần kinh) trên mỗi tế bào thần kinh (tế bào thần kinh) cao hơn so với các bộ não khác mà họ kiểm tra. Họ kết luận rằng nó có thể chỉ ra rằng các tế bào thần kinh có nhu cầu trao đổi chất cao hơn - nói cách khác, các tế bào não của Einstein cần và sử dụng nhiều năng lượng hơn, đó có thể là lý do tại sao ông có khả năng tư duy và kỹ năng khái niệm tiên tiến như vậy.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khác đã chỉ ra một vài vấn đề với nghiên cứu đó, theo Eric H. Chudler, một nhà thần kinh học tại Đại học Washington. Đầu tiên, ví dụ, những bộ não khác được sử dụng trong nghiên cứu đều trẻ hơn não của Einstein. Thứ hai, "nhóm thử nghiệm" chỉ có một chủ đề - Einstein. Các nghiên cứu bổ sung là cần thiết để xem liệu những khác biệt về giải phẫu được tìm thấy ở những người khác. Và thứ ba, chỉ một phần nhỏ trong não của Einstein được nghiên cứu.
Một nghiên cứu khác, được công bố vào năm 1996 trên tạp chí Thư thần kinh, phát hiện ra rằng bộ não của Einstein chỉ nặng 1.230 gram, ít hơn bộ não nam giới trưởng thành trung bình (khoảng 1.400 g). Ngoài ra, vỏ não của nhà khoa học mỏng hơn so với năm bộ não kiểm soát, nhưng mật độ tế bào thần kinh cao hơn.
Một nghiên cứu được công bố vào năm 2012 trên tạp chí Brain đã tiết lộ rằng bộ não của Einstein có gấp thêm trong chất xám, trang web của suy nghĩ có ý thức. Đặc biệt, các thùy trán, các khu vực gắn liền với tư duy và kế hoạch trừu tượng, có sự gấp khúc phức tạp khác thường.
Di sản khoa học của Einstein
Di sản của Einstein trong vật lý là rất quan trọng. Dưới đây là một số nguyên tắc khoa học quan trọng mà ông đã tiên phong:
Lý thuyết tương đối đặc biệt: Einstein đã chỉ ra rằng các định luật vật lý là giống hệt nhau đối với tất cả các nhà quan sát, miễn là chúng không bị tăng tốc. Tuy nhiên, tốc độ ánh sáng trong chân không luôn giống nhau, bất kể người quan sát đang di chuyển ở tốc độ nào. Công việc này đã dẫn đến việc ông nhận ra rằng không gian và thời gian được liên kết với cái mà chúng ta gọi là không-thời gian. Vì vậy, một sự kiện được nhìn thấy bởi một người quan sát cũng có thể được nhìn thấy vào một thời điểm khác bởi một người quan sát khác.
Lý thuyết tương đối rộng: Đây là một sự cải tổ của định luật hấp dẫn. Trong những năm 1600, Newton xây dựng ba định luật về chuyển động, trong số đó nêu rõ cách thức trọng lực hoạt động giữa hai cơ thể. Lực giữa chúng phụ thuộc vào mức độ lớn của mỗi vật thể và khoảng cách giữa các vật thể. Einstein xác định rằng khi nghĩ về không-thời gian, một vật thể to lớn gây ra sự biến dạng trong không-thời gian (giống như đặt một quả bóng nặng lên tấm bạt lò xo). Trọng lực được tác dụng khi các vật thể khác rơi vào "cái giếng" được tạo ra bởi sự biến dạng trong không-thời gian, giống như một viên bi lăn về phía quả bóng lớn. Thuyết tương đối rộng đã vượt qua một thử nghiệm lớn gần đây vào năm 2019 trong một thí nghiệm liên quan đến một lỗ đen siêu lớn tại trung tâm của dải ngân hà.
Hiệu ứng quang điện: Công trình của Einstein vào năm 1905 đã đề xuất rằng ánh sáng nên được coi là một dòng các hạt (photon) thay vì chỉ một sóng đơn lẻ, như thường thấy vào thời điểm đó. Công trình của ông đã giúp giải mã kết quả tò mò mà các nhà khoa học trước đây không thể giải thích.
Lý thuyết trường thống nhất: Einstein đã dành nhiều năm cuối đời để cố gắng hợp nhất các lĩnh vực điện từ và trọng lực. Ông đã không thành công, nhưng có thể đã đi trước thời đại. Các nhà vật lý khác vẫn đang nghiên cứu vấn đề này.
Di sản của Einstein về thiên văn học
Có nhiều ứng dụng trong công việc của Einstein, nhưng đây là một số ứng dụng đáng chú ý nhất trong thiên văn học:
Sóng hấp dẫn: Năm 2016, Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế tia laser (LIGO) đã phát hiện các gợn sóng không gian - hay còn gọi là sóng hấp dẫn - điều đó xảy ra sau khi các lỗ đen va chạm cách Trái đất khoảng 1,4 tỷ năm ánh sáng. LIGO cũng đã thực hiện một phát hiện ban đầu về sóng hấp dẫn vào năm 2015, một thế kỷ sau khi Einstein dự đoán những gợn sóng này tồn tại. Sóng là một khía cạnh của thuyết tương đối rộng của Einstein.
Quỹ đạo của sao Thủy: Sao Thủy là một hành tinh nhỏ quay quanh một vật thể rất lớn so với kích thước của nó - mặt trời. Quỹ đạo của nó không thể hiểu được cho đến khi thuyết tương đối rộng cho thấy độ cong của không-thời gian đang ảnh hưởng đến chuyển động của Sao Thủy và thay đổi quỹ đạo của nó. Có một cơ hội nhỏ rằng trong hàng tỷ năm, Sao Thủy có thể bị đẩy ra khỏi hệ mặt trời của chúng ta do những thay đổi này (với khả năng nhỏ hơn nữa là nó có thể va chạm với Trái đất).
Thấu kính hấp dẫn: Đây là một hiện tượng mà một vật thể lớn (như cụm thiên hà hoặc lỗ đen) bẻ cong ánh sáng xung quanh nó. Các nhà thiên văn học nhìn vào khu vực đó qua kính viễn vọng sau đó có thể nhìn thấy các vật thể ngay phía sau vật thể lớn, do ánh sáng bị bẻ cong. Một ví dụ nổi tiếng về điều này là Thánh giá của Einstein, một chuẩn tinh trong chòm sao Pegasus: Một thiên hà cách xa khoảng 400 triệu năm ánh sáng bẻ cong ánh sáng của quasar để nó xuất hiện bốn lần xung quanh thiên hà.
Lỗ đen: Vào tháng 4 năm 2019, kính viễn vọng Event Horizon cho thấy lần đầu tiên hình ảnh của một lỗ đen. Các bức ảnh một lần nữa khẳng định một số khía cạnh của thuyết tương đối rộng, bao gồm không chỉ các lỗ đen tồn tại mà còn có một chân trời sự kiện hình tròn - một điểm mà không gì có thể thoát ra, thậm chí không có ánh sáng.
Tài nguyên bổ sung:
- Tìm câu trả lời cho câu hỏi thường gặp về Albert Einstein trên trang web Giải thưởng Nobel.
- Lật qua các phiên bản số hóa của Bản thảo xuất bản và chưa xuất bản của Einstein tại Lưu trữ Einstein trực tuyến.
- Tìm hiểu về Đài tưởng niệm Einstein tại tòa nhà của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia ở Washington, D.C.
