Albert Einstein: la sua vita, teorie e impatto sulla scienza

Albert Einstein (si apre in una nuova scheda) è spesso citato come uno degli scienziati più influenti del 20° secolo. Il suo lavoro continua ad aiutare gli astronomi a studiare qualsiasi cosa, 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 ne comprendono la fisica sottostante. Einstein è noto anche per la sua teoria della relatività generale (una spiegazione della gravità), e l'effetto fotoelettrico (che spiega il comportamento degli elettroni in determinate circostanze); il suo lavoro su quest'ultimo gli valse il Premio Nobel per la Fisica nel 1921.

Einstein tentò anche invano di unificare tutte le forze dell'universo in un'unica teoria, o una teoria del 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 conta poco più di 120.000 abitanti. C'è una piccola targa commemorativa dove sorgeva la sua casa (fu distrutta durante la seconda guerra mondiale). La famiglia si trasferì a Monaco poco dopo la sua nascita, secondo il sito web del Premio Nobel (si apre in una nuova scheda), e successivamente in Italia quando suo padre dovette affrontare 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.

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Albert Einstein: Prima e dopo la relatività

Einstein scriverebbe nelle sue memorie che due "meraviglie" (si apre in una nuova scheda) hanno profondamente influenzato i suoi primi anni, secondo Hans-Josef Kpper, uno studioso di Albert Einstein. Il giovane Einstein ha incontrato la sua prima meraviglia, una bussola all'età di 5 anni: era perplesso che le forze invisibili (si apre in una nuova scheda) potessero deviare l'ago. Ciò porterebbe a un fascino permanente per le forze invisibili. La seconda meraviglia arrivò all'età di 12 anni quando scoprì un libro di geometria, che adorava, definendolo il suo "libro di geometria sacra".

Contrariamente alla credenza popolare, il giovane Albert era un bravo studente, secondo un archivio online. Eccelleva in fisica e matematica, ma era un allievo più "moderato" in altre materie, ha scritto Kpper sul suo sito web. Tuttavia, Einstein si ribellò all'atteggiamento autoritario di alcuni dei suoi insegnanti e abbandonò la scuola a 16 anni. In seguito sostenne un esame di ammissione al Politecnico federale di Zurigo e, sebbene le sue prestazioni in fisica e matematica fossero eccellenti, i suoi voti in altre aree erano scadenti e non ha superato l'esame. L'aspirante fisico seguì corsi aggiuntivi per colmare il divario nelle sue conoscenze, fu ammesso al Politecnico svizzero nel 1896 e nel 1901 conseguì il diploma di insegnante di fisica e matematica.

Albert Einstein di 14 anni (Credito immagine: Getty Images)

Tuttavia, Einstein non riuscì a trovare un posto di insegnante e iniziò a lavorare in un ufficio brevetti di Berna nel 1901, secondo la sua biografia del Premio Nobel (si apre in una nuova scheda). Fu mentre era lì che, tra l'analisi delle domande di brevetto, sviluppò il suo lavoro sulla relatività speciale e in altre aree della fisica che in seguito lo resero famoso.

Einstein sposò Mileva Maric, un suo amore di lunga 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 subito dopo sposò Elsa Lwenthal. Lwenthal 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 incarichi di professore a Zurigo (1909), Praga (1911) e di nuovo 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 conferma del lavoro di Einstein arrivò nel 1919, quando Sir Arthur Eddington, segretario della Royal Astronomical Society, guidò 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 curvatura della luce attorno al sole. (Nel 2008, una produzione BBC/HBO ha drammatizzato la storia in "Einstein and Eddington (opens in new tab).")

Einstein rimase in Germania fino al 1933, quando il dittatore Adolf Hitler salì al potere. Il fisico rinunciò quindi alla cittadinanza tedesca e si trasferì negli Stati Uniti per diventare professore di fisica teorica a Princeton. Divenne cittadino statunitense nel 1940 e si ritirò nel 1945.

Einstein rimase attivo nella comunità dei fisici durante i suoi ultimi anni. Nel 1939 scrisse una famosa lettera al presidente Franklin D. Roosevelt avvertendo che l'uranio poteva essere usato per una bomba atomica.

Verso la fine della vita di Einstein, si impegnò in una serie di dibattiti privati ​​con il fisico Niels Bohr sulla validità della teoria quantistica . Le teorie di Bohr resistettero e Einstein in seguito incorporò la teoria quantistica nei suoi calcoli.

Albert Einstein e Leo Szilard rievocano la firma della loro lettera al presidente Roosevelt. (Credito immagine: Time Life Pictures)

Il 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 con eleganza."

La maggior parte del corpo di Einstein, comunque, fu cremato; le sue ceneri sono state sparse in un luogo sconosciuto, secondo l'AMNH. Tuttavia, un medico dell'ospedale di Princeton, Thomas Harvey, aveva controverso eseguito un'autopsia e rimosso il cervello e i bulbi oculari di Einstein, secondo la BBC.

Harvey ha affettato centinaia di sezioni sottili di tessuto cerebrale da posizionare su vetrini da microscopio e ha scattato 14 foto (si apre in una nuova scheda) 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 era supervisore medico in un laboratorio di test biologici.

Nei 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 refrigeratore di birra. La storia del cervello di Einstein fu in gran parte dimenticata fino al 1985, quando Harvey e i suoi colleghi pubblicarono i risultati dello studio sulla rivista Experimental Neurology .

Harvey ha fallito un esame di competenza nel 1988 e la sua licenza medica è stata revocata, ha scritto Blitz. Harvey alla fine donò il cervello al Princeton Hospital, dove era iniziato il viaggio del cervello. Harvey è morto nel 2007. Pezzi del cervello di Einstein sono ora al Mtter Museum di Filadelfia, secondo quanto riportato da Live Science (si apre in una nuova scheda).

Albert Einstein alla lavagna (Image credit: Getty Images)

Cosa hanno trovato gli studi

Gli autori dello studio di Harvey del 1985 hanno riferito che il cervello di Einstein aveva un numero maggiore di cellule gliali (quelle che supportano e isolano il sistema nervoso) per neurone (cellule nervose) rispetto ad altri cervelli che hanno esaminato. Hanno concluso che potrebbe indicare che i neuroni avevano un bisogno metabolico più elevato, in altre parole, le cellule cerebrali di Einstein avevano bisogno e usavano più energia, il che potrebbe essere il motivo per cui aveva capacità di pensiero e abilità concettuali così avanzate.

Tuttavia, altri ricercatori hanno evidenziato alcuni problemi con quello studio, secondo Eric H. Chudler (si apre in una nuova scheda), 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 un solo soggetto Einstein. Sono necessari ulteriori studi per vedere se queste differenze anatomiche si trovano in altre persone. E terzo, è stata studiata solo una piccola parte del cervello di Einstein.

Un altro studio, pubblicato nel 1996 sulla rivista Neuroscience Letters (si apre in una nuova scheda), ha rilevato che il cervello di Einstein pesava solo 1.230 grammi, che è meno del cervello di un 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 maggiore.

Uno studio pubblicato nel 2012 sulla rivista Brain (si apre in una nuova scheda) ha rivelato che il cervello di Einstein aveva un ripiegamento extra nella materia grigia (si apre in una nuova scheda), il luogo del pensiero cosciente. In particolare, i lobi frontali, regioni legate al pensiero e alla pianificazione astratti, presentavano piegature insolitamente elaborate.

Questa foto autografa di Albert Einstein con la lingua fuori è stata venduta all'asta per $ 125.000. (Credito immagine: Getty Images)

L'eredità scientifica di Einstein

L'eredità di Einstein in fisica è significativa. Ecco alcuni dei principi scientifici chiave di cui è stato pioniere:

Teoria della relatività speciale : Einstein dimostrò che le leggi fisiche sono identiche per tutti gli osservatori, purché non siano in accelerazione. Tuttavia, la velocità della luce nel vuoto è sempre la stessa, non importa a quale velocità stia viaggiando l'osservatore. Questo lavoro ha portato alla sua realizzazione che Questo Web e il tempo sono collegati in ciò che ora chiamiamo Questo Web-tempo. Quindi, un evento visto da un osservatore può anche essere visto in un momento diverso da un altro osservatore.

Teoria della relatività generale: questa era una riformulazione della legge di gravità. Nel 1600, Newton formulò tre leggi del moto, tra cui delineando come funziona la gravità tra due corpi. La forza tra di loro dipende dalla massa di ciascun oggetto e dalla distanza tra gli oggetti. Einstein ha stabilito che quando si pensa a questo tempo di rete, un oggetto enorme provoca una distorsione in questo tempo di rete (come mettere una palla pesante su un trampolino). La gravità viene esercitata quando altri oggetti cadono nel "pozzo" creato dalla distorsione in questo tempo della ragnatela, come una biglia che rotola verso la grande palla. La relatività generale ha superato un test importante nel 2019 in un esperimento che coinvolge un buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.

Effetto fotoelettrico: il lavoro di Einstein nel 1905 proponeva che la luce dovesse essere pensata come un flusso di particelle (fotoni) invece che come una singola onda, come si pensava comunemente all'epoca. Il suo lavoro ha aiutato a decifrare risultati curiosi che gli scienziati in precedenza non erano in grado di spiegare.

Teoria dei campi unificati (si apre in una nuova scheda): Einstein trascorse gran parte dei suoi ultimi anni cercando di unire i campi dell'elettromagnetismo e della gravità. Non ha avuto successo, ma potrebbe essere stato in anticipo sui tempi. Altri fisici stanno ancora lavorando su questo problema.

L'eredità di Einstein per l'astronomia

Ci sono 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 di questo tempo web altrimenti note come onde gravitazionali che si sono verificate dopo che i buchi neri si sono scontrati a circa 1,4 miliardi di anni luce dalla Terra. LIGO ha anche effettuato una rilevazione iniziale delle onde gravitazionali nel 2015, un secolo dopo che Einstein aveva predetto 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 può essere compresa fino a quando la relatività generale non ha mostrato che la curvatura di questo tempo Web sta influenzando i movimenti di Mercurio e cambiando la sua orbita. C'è una piccola possibilità che nel corso di miliardi di anni Mercurio possa essere espulso dal nostro sistema solare a causa di questi cambiamenti (con una possibilità ancora minore che possa entrare in collisione con la Terra).

Lente gravitazionale: questo è un fenomeno per cui un oggetto massiccio (come un ammasso di galassie o un buco nero) piega la luce attorno ad esso. Gli astronomi che osservano quella regione attraverso un telescopio possono quindi vedere gli oggetti direttamente dietro l'oggetto massiccio, a causa della curvatura della luce. Un famoso esempio di ciò è la Croce di Einstein, un quasar nella costellazione del 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 : nell'aprile 2019, il telescopio Event Horizon ha mostrato le prime immagini in assoluto di un buco nero . Le foto hanno confermato ancora una volta diverse sfaccettature della relatività generale, tra cui non solo l'esistenza dei buchi neri, ma anche il fatto che hanno un orizzonte degli eventi circolare, un punto in cui nulla può sfuggire, nemmeno la luce.

Risorse addizionali

Per trovare le risposte alle domande più frequenti su Albert Einstein, visita il sito web del Premio Nobel. Inoltre, puoi conoscere l'Einstein Memorial presso l'edificio della National Academy of Sciences a Washington, DC

Bibliografia

"Einstein: la vita ei tempi". Giornale americano di fisica (1973). https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1

"Sul cervello di uno scienziato: Albert Einstein". Neurologia sperimentale (1985). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3979509/

"La vita affascinante e la teoria di Albert Einstein". Mih, editori WC Nova (2000). https://books.google.co.uk/books

"Alterazioni nello spessore corticale e nella densità neuronale nella corteccia frontale di Albert Einstein". Lettere di neuroscienza (1996). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8805120/

"La corteccia cerebrale di Albert Einstein: una descrizione e un'analisi preliminare di fotografie inedite". Cervello, volume 136, numero 4 (2012). https://academic.oup.com/brain/article/136/4/1304/356614?login=true

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