Ritratto di Albert Einstein intorno al 1939.
(Immagine: © MPI / Getty Images)
Albert Einstein è spesso citato come uno degli scienziati più influenti del 20 ° secolo. Il suo lavoro continua ad aiutare gli astronomi a studiare di tutto, dalle onde gravitazionali all'orbita di Mercurio.
L'equazione dello scienziato che ha aiutato a spiegare la relatività speciale - E = mc ^ 2 - è famosa anche tra coloro che non comprendono la sua fisica sottostante. Einstein è anche noto per la sua teoria della relatività generale (una spiegazione della gravità) e per l'effetto fotoelettrico (che spiega il comportamento degli elettroni in determinate circostanze); il suo lavoro su quest'ultimo gli è valso un premio Nobel per la fisica nel 1921.
Einstein ha anche cercato invano di unificare tutte le forze dell'universo in una singola teoria, o una teoria di tutto, su cui stava ancora lavorando al momento della sua morte.
Nei primi anni
Einstein nacque il 14 marzo 1879 a Ulm, in Germania, una città che oggi ha una popolazione di poco più di 120.000. C'è una piccola targa commemorativa in cui sorgeva la sua casa (fu distrutta durante la seconda guerra mondiale). La famiglia si trasferì a Monaco poco dopo la sua nascita, e successivamente in Italia, quando suo padre ebbe problemi con la gestione della propria attività. Il padre di Einstein, Hermann, gestiva una fabbrica elettrochimica e sua madre Pauline si prese cura di Albert e di sua sorella minore, Maria.
Einstein avrebbe scritto nelle sue memorie che due "meraviglie" hanno profondamente influenzato i suoi primi anni, secondo Hans-Josef Küpper, uno studioso di Albert Einstein. Il giovane Einstein incontrò la sua prima meraviglia - una bussola - all'età di 5 anni: ne era sconcertato forze invisibili potrebbe deviare l'ago. Ciò porterebbe ad un fascino permanente per le forze invisibili. La seconda meraviglia arrivò all'età di 12 anni quando scoprì un libro di geometria, che adorava, chiamandolo il suo "libro di geometria sacra".
Contrariamente alle credenze popolari, il giovane Albert era un bravo studente. Eccelleva in fisica e matematica, ma era un allievo più "moderato" in altre materie, scrisse Küpper sul suo sito web. Tuttavia, Einstein si ribellò contro l'atteggiamento autoritario di alcuni dei suoi insegnanti e abbandonò la scuola a 16 anni. In seguito sostenne un esame di ammissione per il Politecnico federale di Zurigo, e mentre le sue prestazioni in fisica e matematica erano eccellenti, i suoi voti in le altre aree erano scadenti e non ha superato l'esame. L'aspirante fisico seguì ulteriori corsi per colmare il divario nelle sue conoscenze e fu ammesso al Politecnico svizzero nel 1896, e nel 1901 ricevette il diploma per insegnare fisica e matematica.
Tuttavia, Einstein non riuscì a trovare una posizione di insegnante e iniziò a lavorare in un ufficio brevetti di Berna nel 1901, secondo la sua biografia del Premio Nobel. Fu lì che, tra l'analisi delle domande di brevetto, sviluppò il suo lavoro in relatività speciale e altre aree della fisica che in seguito lo rese famoso.
Einstein sposò Mileva Maric, un suo amore di vecchia data di Zurigo, nel 1903. I loro figli, Hans Albert ed Eduard, nacquero nel 1904 e nel 1910. (Il destino di un bambino nato da loro nel 1902 prima del loro matrimonio, Lieserl, è sconosciuto .) Einstein divorziò da Maric nel 1919 e poco dopo sposò Elsa Löwenthal. Löwenthal morì nel 1933.
Punti salienti della carriera
La carriera di Einstein lo ha mandato in più paesi. Ha conseguito il dottorato presso l'Università di Zurigo nel 1905, e successivamente ha assunto la posizione di professore a Zurigo (1909), Praga (1911) e Zurigo (1912). Successivamente, si trasferì a Berlino per diventare direttore del Kaiser Wilhelm Physical Institute e professore all'Università di Berlino (1914). Divenne anche cittadino tedesco.
UN importante convalida del lavoro di Einstein arrivò nel 1919, quando Sir Arthur Eddington, segretario della Royal Astronomical Society, condusse una spedizione in Africa che misurò la posizione delle stelle durante un'eclissi solare totale. Il gruppo ha scoperto che la posizione delle stelle è stata spostata a causa della flessione della luce attorno al sole. (Nel 2008, una produzione della BBC / HBO ha drammatizzato la storia in "Einstein ed Eddington").
Einstein rimase in Germania fino al 1933, quando il dittatore Adolf Hitler salì al potere. Il fisico ha quindi rinunciato alla sua cittadinanza tedesca e si è trasferito negli Stati Uniti per diventare professore di fisica teorica a Princeton. Divenne cittadino americano nel 1940 e si ritirò nel 1945.
Einstein rimase attivo nella comunità fisica durante i suoi ultimi anni. Nel 1939, è famoso scrisse una lettera al presidente Franklin D. Roosevelt avvertendo che l'uranio potrebbe essere usato per una bomba atomica.
Verso la fine della vita di Einstein, ha intrapreso una serie di dibattiti privati con il fisico Niels Bohr sul tema validità della teoria quantistica. Le teorie di Bohr hanno tenuto il passo, e Einstein in seguito ha incorporato la teoria quantistica nei suoi calcoli.
Cervello di Einstein
Einstein morì di aneurisma aortico il 18 aprile 1955. Un vaso sanguigno esplose vicino al suo cuore, secondo l'American Museum of Natural History (AMNH). Quando gli è stato chiesto se voleva sottoporsi a un intervento chirurgico, Einstein ha rifiutato. "Voglio andare quando voglio andare", ha detto. "È insipido prolungare la vita artificialmente. Ho fatto la mia parte; è ora di andare. Lo farò elegantemente."
Il corpo di Einstein - la maggior parte, comunque - fu cremato; le sue ceneri erano sparse in una posizione sconosciuta, secondo l'AMNH. Tuttavia, un medico del Princeton Hospital, Thomas Harvey, aveva eseguito un'autopsia, apparentemente senza permesso, e rimosso il cervello e i bulbi oculari di Einstein, secondo Matt Blitz, che scrisse del cervello di Einstein in una colonna del 2015 per Oggi ho scoperto.
Harvey tagliò centinaia di sottili sezioni di tessuto cerebrale da posizionare su vetrini da microscopio e scattò 14 foto del cervello da diverse angolazioni. Ha portato con sé il tessuto cerebrale, le diapositive e le immagini quando si è trasferito a Wichita, Kansas, dove è stato supervisore medico in un laboratorio di test biologici. [Galleria di immagini: cervello di Einstein]
Nel corso dei successivi 30 anni, Harvey ha inviato alcune diapositive ad altri ricercatori che le hanno richieste, ma ha tenuto il resto del cervello in due barattoli di vetro, a volte in una scatola di sidro sotto un dispositivo di raffreddamento della birra. La storia del cervello di Einstein fu in gran parte dimenticata fino al 1985, quando Harvey e i suoi colleghi pubblicarono i loro risultati di studio sulla rivista Neurologia Sperimentale..
Harvey fallì un esame di competenza nel 1988 e la sua licenza medica fu revocata, scrisse Blitz. Harvey alla fine donò il cervello all'ospedale di Princeton, dove era iniziato il viaggio del cervello. Harvey è morto nel 2007.Pezzi del cervello di Einstein sono ora al Mütter Museum di Filadelfia.
Cosa hanno trovato gli studi
Gli autori dello studio di Harvey del 1985 riferirono che il cervello di Einstein aveva un numero maggiore di cellule gliali (quelle che supportano e isolano il sistema nervoso) per neuroni (cellule nervose) rispetto ad altri cervelli che hanno esaminato. Hanno concluso che potrebbe indicare che i neuroni avevano un maggiore bisogno metabolico - in altre parole, le cellule cerebrali di Einstein avevano bisogno e utilizzavano più energia, il che avrebbe potuto essere il motivo per cui aveva capacità di pensiero e abilità concettuali così avanzate.
Tuttavia, altri ricercatori hanno sottolineato alcuni problemi con quello studio, secondo Eric H. Chudler, un neuroscienziato dell'Università di Washington. Innanzitutto, ad esempio, gli altri cervelli utilizzati nello studio erano tutti più giovani del cervello di Einstein. In secondo luogo, il "gruppo sperimentale" aveva solo un argomento: Einstein. Sono necessari ulteriori studi per vedere se queste differenze anatomiche si riscontrano in altre persone. E in terzo luogo, è stata studiata solo una piccola parte del cervello di Einstein.
Un altro studio, pubblicato nel 1996 sulla rivista Lettere di neuroscienze, ha scoperto che il cervello di Einstein pesava solo 1.230 grammi, che è inferiore al cervello maschio adulto medio (circa 1.400 g). Inoltre, la corteccia cerebrale dello scienziato era più sottile di quella di cinque cervelli di controllo, ma la densità dei neuroni era più alta.
Uno studio pubblicato nel 2012 sulla rivista Brain ha rivelato che il cervello di Einstein aveva ripiegamento extra nella materia grigia, il sito del pensiero cosciente. In particolare, i lobi frontali, regioni legate al pensiero e alla pianificazione astratti, avevano una piegatura insolitamente elaborata.
L'eredità scientifica di Einstein
L'eredità di Einstein in fisica è significativa. Ecco alcuni dei principi scientifici chiave che ha aperto la strada:
Teoria della relatività speciale: Einstein ha dimostrato che le leggi fisiche sono identiche per tutti gli osservatori, purché non siano in accelerazione. comunque, il velocità della luce nel vuoto è sempre lo stesso, non importa a quale velocità viaggi l'osservatore. Questo lavoro ha portato alla sua realizzazione che spazio e tempo sono collegati a ciò che ora chiamiamo spazio-tempo. Quindi, un evento visto da un osservatore può anche essere visto in un altro momento da un altro osservatore.
Teoria della relatività generale: Questa è stata una riformulazione della legge di gravità. Nel 1600, Newton formulato tre leggi di movimento, tra cui delineano il funzionamento della gravità tra due corpi. La forza tra di loro dipende dalla grandezza di ciascun oggetto e dalla distanza degli oggetti. Einstein ha stabilito che quando si pensa allo spazio-tempo, un oggetto enorme provoca una distorsione nello spazio-tempo (come mettere una palla pesante su un trampolino). La gravità viene esercitata quando altri oggetti cadono nel "pozzo" creato dalla distorsione nello spazio-tempo, come un marmo che rotola verso la grande sfera. La relatività generale ha superato un recente importante test nel 2019 in un esperimento coinvolgendo un buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.
Effetto fotoelettrico: Il lavoro di Einstein nel 1905 propose che la luce dovesse essere pensata come un flusso di particelle (fotoni) anziché solo una singola onda, come si pensava comunemente all'epoca. Il suo lavoro ha contribuito a decifrare risultati curiosi che in precedenza gli scienziati non erano in grado di spiegare.
Teoria dei campi unificata: Einstein ha trascorso gran parte dei suoi ultimi anni cercando di unire i campi dell'elettromagnetismo e della gravità. Non ebbe successo, ma potrebbe essere stato in anticipo sui tempi. Altri fisici stanno ancora lavorando a questo problema.
L'eredità di Einstein per l'astronomia
Esistono molte applicazioni del lavoro di Einstein, ma qui ci sono alcune delle più importanti in astronomia:
Onde gravitazionali: Nel 2016, il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ha rilevato increspature spazio-temporali, altrimenti note come onde gravitazionali - ciò è accaduto dopo che i buchi neri si sono scontrati a circa 1,4 miliardi di anni luce dalla Terra. LIGO ha anche effettuato una prima rilevazione delle onde gravitazionali nel 2015, un secolo dopo che Einstein aveva previsto l'esistenza di queste increspature. Le onde sono un aspetto della teoria della relatività generale di Einstein.
Orbita di mercurio: Mercurio è un piccolo pianeta in orbita vicino a un oggetto molto massiccio rispetto alle sue dimensioni: il sole. La sua orbita non poteva essere compresa fino a quando la relatività generale non mostrò che la curvatura dello spazio-tempo sta influenzando i movimenti di Mercurio e cambiando la sua orbita. C'è una piccola possibilità che nel giro di miliardi di anni, il mercurio possa essere espulso dal nostro sistema solare a causa di questi cambiamenti (con una possibilità ancora più piccola di scontrarsi con la Terra).
Lente gravitazionale: Questo è un fenomeno in base al quale un oggetto enorme (come un ammasso di galassie o un buco nero) piega la luce attorno ad esso. Gli astronomi che guardano quella regione attraverso un telescopio possono quindi vedere gli oggetti direttamente dietro l'oggetto massiccio, a causa della luce piegata. Un famoso esempio di questo è la croce di Einstein, un quasar nel costellazione di Pegaso: Una galassia a circa 400 milioni di anni luce di distanza piega la luce del quasar in modo che appaia quattro volte attorno alla galassia.
Buchi neri: Ad aprile 2019, il telescopio Event Horizon ha mostrato il primo in assoluto immagini di un buco nero. Le foto hanno nuovamente confermato diverse sfaccettature della relatività generale, incluso non solo l'esistenza di buchi neri, ma anche il fatto che hanno un orizzonte circolare di eventi - un punto in cui nulla può sfuggire, nemmeno la luce.
Risorse addizionali:
- Trova le risposte a domande frequenti su Albert Einstein sul sito web del premio Nobel.
- Sfoglia le versioni digitalizzate di Manoscritti pubblicati e non pubblicati di Einstein negli archivi online di Einstein.
- Impara al riguardo Il memoriale di Einstein presso la National Academy of Sciences building di Washington, DC.
