|
Einsteinin vuoden 1905 julkaisujen merkitys on kolmijakoinen.
Ensinnäkin hän vakuutti nk. Brownin liikkeen analyysillään
jäljellä olevat epäilijät atomien olemassaolosta. Samalla atomien törmäyksiin
pohjautuva, 1800-luvun jälkipuoliskolla syntynyt nk. kineettinen
teoria sai tukea. Useimmat fyysikot pitävät kineettistä teoriaa ja
sen kanssa samoihin aikoihin syntynyttä sähkömagneettisen säteilyn,
siis mm. valon,
teoriaa modernin fysiikan ensiaskeleina. Toiseksi Einstein loi
pohjaa syntymässä olleelle uudelle fysiikan alalle, kvanttimekaniikalle.
Hänen analyysinsä valon käyttäytymisestä oli pieni mutta tärkeä osa
myöhempää atomien elektronien (tark. niiden energiatilojen)
kuvausta. Juuri tästä nk. valosähköisen ilmiön teoriasta
Einsteinille myönnettiin v. 1921 fysiikan Nobelin palkinto.
Kolmanneksi Einstein kehitti aivan uuden nk. suppean suhteellisuusteorian. Yhdessä noin kymmenen vuotta
myöhemmin syntyneet yleisen suhteellisuusteorian kanssa se herätti
suurta kiinnostusta "modernistisessa" kulttuuri-ilmapiirissä.
Atomiteoria / Brownin liike
On the motion of small particles suspended in liquids at rest
required by the molecular-kinetic theory of heat, Annalen der
Physik, 17(1905), pp. 549-560.
Vuonna 1827 veden epäpuhtauksia (siitepölyä ym.) mikroskoopilla
tarkastellut Robert Brown havaitsi hiukkasten liikkuvan satunnaista,
sahalaitaista rataa. Vaikka kineettisen teorian pohjalta oli arveltu
hiukkasten törmäilevän lämpöliikkeessä oleviin vesimolekyyleihin,
vasta Einstein kykeni selittämään ilmiön matemaattisesti. Teorian
perusteella pystyttiin jopa laskemaan arvio vesimolekyylin koolle.
Kvanttimekaniikka / valosähköinen ilmiö
On a heuristic viewpoint concerning the production and
transformation of light. Annalen der Physik, 17(1905), pp.
132-148.
Einstein selitti nk. valosähköisen ilmiön uudella,
sähkömagneettiseen säteilyyn liittyvällä ja myöhemmin fotoniksi
kutsutulla kvantilla. Jos valolla oli näin sekä aalto- että
hiukkasluonne, myöhempien tutkijoiden oli helppo spekuloida atomien
elektronien mahdollisella aaltoluonteella. Fotonien synty selittyi
atomien kiinteisiin energiatiloihin sidottujen elektronien
siirtymisenä ylemmältä energiatilalta alemmalle.
Suppea suhteellisuusteoria
On the electrodynamics of moving bodies, Annalen der Physik,
17(1905), pp. 891-921.
Does the inertia of a body depend on its energy content?, Annalen
der Physik, 18(1905), pp. 639-41.
Suppea suhteellisuusteoria osoitti ajan ja avaruuden olevan
kytköksissä toisiinsa ja ajankin siten suhteellista. Sen mukaan
toistensa suhteen tasaisesti liikkuvissa koordinaatistoissa
luonnonlakien - myös Maxwellin sähkömagneettisten yhtälöiden - tuli
olla samanlaiset. Näin valon nopeus on liikkeestä riippumatta aina
vakio. Teoria osoitti myös energian ja massan välisen yhteyden, E =
mc2. Valon suuren nopeuden c ansiosta pienikin massa m
vastaa merkittävää energiaa E; näin syntyi myös käsite massaenergia.
Kaava tarkensi vanhoja massan ja energian säilymislakeja: yleisessä
tapauksessa - esim. radioaktiivisuudessa - vain näiden summa on
säilyvä suure. Einsteinin teoria auttoi tekemään
kvanttimekaniikankin kaavoista ällistyttävän tarkkoja.
|
