알베르트 아인슈타인 과학적 경력
아인슈타인은 광전 효과에 관한 1905년 논문을 시작으로 양자 이론을 발전시키는 데 중요한 역할을 했다. 그러나 그는 다른 물리학자들의 수용에도 불구하고 1925년 이후에 진화해온 현대 양자역학에 불만을 갖게 되었다. 그는 양자역학의 무작위성이 결정주의의 결과라기 보다는 근본적인 것이라는 것에 회의적이어서, 신은 "주사위 놀이를 하지 않는다."라고 언급했다. 그는 생이 마칠 때까지, 양자역학이 불완전하다고 계속 주장했다.
보어-아인슈타인 논쟁은 양자역학에 관한 일련의 공개적 논쟁으로 양자역학의 창시자인 닐스 보어와 아인슈타인 사이의 논쟁이었다. 그들의 논쟁은 과학 철학에 대한 중요성 때문에 기억된다. 그들의 논쟁은 양자역학에 대한 이후 양자역학의 해석에 영향을 미치게 된다.
아인슈타인은 양자역학을 완전히 받아들이지 않았다. 그는 그것이 정확한 예측을 한다는 것을 인식하면서도 자연에 대한 보다 근본적인 설명이 가능해야 한다고 믿었다. 수년에 걸쳐 그는 이 효과에 대해 여러 가지 주장을 제시했지만 그가 가장 선호한 것은 1930년 보어와의 논쟁으로 거슬러 올라간다. 아인슈타인은 두 물체가 상호 작용하도록 허용된 다음 서로 멀리 떨어져 있는 사고 실험을 제안했다. 두 객체에 대한 양자역학적 설명은 파동함수로 알려진 수학적 실체이다. 두 물체의 상호작용 전을 설명하는 파동함수가 주어지면 슈뢰딩거 방정식은 상호작용 후 두 물체를 설명하는 파동함수를 제공한다. 그러나 나중에 양자 얽힘이라고 불리는 것 때문에 한 물체를 측정하면 그것이 아무리 멀리 떨어져 있어도 다른 물체를 설명하는 파동함수의 즉각적인 변화로 이어질 것이다. 더욱이, 첫 번째 물체에 대해 수행할 측정의 선택은 두 번째 물체에 대해 어떤 파동함수가 발생할 수 있는지에 영향을 미친다. 아인슈타인은 어떤 영향도 첫 번째 물체에서 두 번째 물체로 순식간에 빠르게 전파될 수 없다고 생각했다. 실제로 그는 물리학이 한 가지를 다른 것과 구별할 수 있는 능력에 달려 있으며 그러한 즉각적인 영향으로 인해 의문이 생길 것이라고 주장했다. 두 번째 물체의 실제 "물리적 상태"는 첫 번째 물체에 대한 조치로 즉시 변경될 수 없기 때문에 아인슈타인은 파동함수가 진정한 물리적 상태일 수 없으며 단지 불완전한 설명일 뿐이라고 결론지었다.
이 주장의 더 유명한 버전은 1935년에 아인슈타인이 보리스 포돌스키Boris Podolsky와 네이선 로젠Nathan Rosen과 함께 EPR 역설로 알려진 것을 설명하는 논문을 발표했을 때 나왔다. 이 사고 실험에서 두 입자는 그들을 설명하는 파동 함수가 얽히는 방식으로 상호 작용한다. 그러면 두 입자가 아무리 떨어져 있더라도 한 입자의 정확한 위치 측정은 다른 입자의 위치 측정 결과를 완벽하게 예측할 수 있는 능력을 의미한다. 마찬가지로, 어떤 식으로든 다른 입자를 방해할 필요 없이 한 입자의 정확한 운동량 측정은 다른 입자의 운동량에 대해 동등하게 정확한 예측을 초래할 것이다. 그들은 첫 번째 입자에 취해진 어떤 조치도 다른 입자에 즉각적으로 영향을 미칠 수 없다고 주장했다. 이것은 상대성 이론에서 금지하는 빛보다 빠르게 전달되는 정보를 포함하기 때문이다. 그들은 나중에 "현실의 EPR 기준"으로 알려진 원리를 이용하여 "어떤 방식으로든 시스템을 방해하지 않고, 물리적 양의 값을 확실하게 예측할 수 있다면(즉, 확률이 일치하면), 그 양에 해당하는 실재의 요소가 존재한다"고 가정했다." 이것으로부터 그들은 두 번째 입자가 양을 측정하기 전에 위치와 운동량의 명확한 값을 가져야 한다고 추론했다. 그러나 양자 역학은 이 두 가지 관찰 가능 항목이 호환되지 않는 것으로 간주하므로 둘 모두에 대한 동시 값을 어떤 시스템에도 연결하지 않는다. 따라서 아인슈타인, 포돌스키, 로젠은 양자 이론이 현실에 대한 완전한 설명을 제공하지 못한다고 결론지었다.
1964년에 존 스튜어트 벨은 양자 얽힘에 대한 분석을 훨씬 더 발전시켰다. 그는 측정이 얽힌 쌍의 분리된 두 입자에 대해 독립적으로 수행되면 결과가 각 절반 내의 숨겨진 변수에 의존한다는 가정은 두 측정의 결과가 어떻게 상관되는지에 대한 수학적 제약을 의미한다고 추론했다. 이 제약 조건은 나중에 벨 부등식이라고 한다. 벨은 양자 물리학이 이러한 부등식을 위반하는 상관 관계를 예측한다는 것을 보여주었다. 결과적으로 숨겨진 변수가 양자 물리학의 예측을 설명할 수 있는 유일한 방법은 "비국소"인 경우이다. 즉, 두 입자가 얼마나 멀리 떨어져 있더라도 어떻게든 순간적으로 상호 작용할 수 있다. 벨은 숨겨진 변수의 측면에서 양자 현상을 설명하려면 비국소성이 필요하기 때문에 EPR 역설은 "아인슈타인이 가장 좋아하지 않는 방식으로 해결된다"고 주장했다.
그럼에도 불구하고 아인슈타인은 개인적으로 EPR 논문의 주장이 지나치게 복잡하다고 생각했지만 그 논문은 《피지컬 리뷰》에 발표된 가장 영향력 있는 논문 중 하나가 되었다. 그것은 양자 정보 이론의 발전의 중심으로 간주된다.
일반 상대성에 대한 연구에 이어, 아인슈타인은 전자기학을 단일 실체의 측면으로 포함하기 위해 자신의 중력 이론을 일반화하려고 시도했다. 1950년, 그는 "일반화된 중력 이론에 대해서"이라는 제목의 《사이언티픽 아메리칸》 논문에서 자신의 "통일장 이론"을 기술했다. 이 작업으로 찬사를 받았지만 그의 노력은 결국 실패로 돌아갔다. 특히, 아인슈타인의 통일 프로젝트는 강한 그리고 약한 핵력을 수용하지 않았으며, 그의 사후 몇 년까지 잘 이해되지도 않았다. 주류 물리학은 통일에 대한 아인슈타인의 접근의 뒷전에 있었지만, 물리학자들은 여전히 모든 것의 이론을 추구한다.
아인슈타인은 실패했고 또한 포기한 다른 조사들을 수행했었다. 이들은 힘, 초전도 및 기타 연구와 관련이 있다.
장기간의 공동 연구자 레오폴트 인펠트, 나단 로젠Nathan Rosen, 피터 버그만Peter Bergmann 등과의 공동 작업에 더해서, 아인슈타인은 또한 다양한 과학자와 일회성 공동 작업을 수행했다.
1908년에 오언 윌런스 리처드슨은 자유 물체의 자기 모멘트의 변화가 이 물체를 회전시킬 것이라고 예측했다. 이 효과는 각운동량 보존의 결과이며 강자성 물질에서 관찰할 수 있을 만큼 충분히 강하다. 아인슈타인과 반더르 요하너스 더 하스는 1915년에 효과에 대한 최초의 실험적 관찰을 주장하는 두 개의 논문을 발표했다. 이러한 종류의 측정은 자기화 현상이 자기화 축을 따라 물질 내 전자의 각운동량의 정렬(분극)에 의해 야기됨을 입증한다. 이러한 측정은 또한 자화에 대한 두 가지 기여, 즉 전자의 궤도 운동과 스핀과 관련된 두 가지를 분리할 수 있게 한다.
1926년, 아인슈타인과 그의 전 제자인 실라르드 레오는 아인슈타인 냉장고를 공동 발명(1930년 특허)했다. 이 흡수식 냉장고는 움직이는 부분이 없고 열만 입력으로 사용한다는 점에서 혁명적이었다. 1930년 11월 11일, 미국 특허 1,781,541은 냉장고에 대해 아인슈타인과 실라르드 레오에게 부여되었다. 그들의 발명품은 즉시 상업적 생산에 투입되지 않았으며, 가장 유망한 특허는 스웨덴 회사인 일렉트로룩스(Electrolux)에 의해 취득되었다.