อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

อัลแบร์ท ไอน์ชไตน์ (เยอรมัน: Albert Einstein) หรือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์และนักฟิสิกส์ทฤษฎี ชาวเยอรมันเชื้อสายยิว ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาเป็นผู้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพ และมีส่วนร่วมในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม กลศาสตร์สถิติ และจักรวาลวิทยา เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ใน พ.ศ. 2464 จากการอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก และจาก "การทำประโยชน์แก่ฟิสิกส์ทฤษฎี"

หลังจากที่ไอน์สไตน์ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในปี พ.ศ. 2458 เขาก็กลายเป็นผู้ที่มีชื่อเสียงซึ่งเป็นเรื่องที่ไม่ค่อยธรรมดานักสำหรับนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง ในปีต่อ ๆ มา ชื่อเสียงของเขาได้ขยายออกไปมากกว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ในประวัติศาสตร์ ไอน์สไตน์ ได้กลายมาเป็นแบบอย่างของความฉลาดหรืออัจฉริยะความนิยมในตัวของเขาทำให้มีการใช้ชื่อไอน์สไตน์ในการโฆษณา หรือแม้แต่การจดทะเบียนชื่อ "อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์" ให้เป็นเครื่องหมายการค้า

ตัวไอน์สไตน์เองมีความระลึกถึงผลกระทบทางสังคม ซึ่งมีผลมาจากการค้นพบทางวิทยาศาสตร์อย่างลึกซึ้ง ในฐานะที่เขาได้เป็นปูชนียบุคคลแห่งความบรรลุทางปัญญา เขายังคงถูกยกย่องให้เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีที่มีอิทธิพลต่อวิทยาศาสตร์ที่สุดในยุคปัจจุบัน ทุกการสร้างสรรค์ของเขายังคงเป็นที่เคารพนับถือ ทั้งในความเชื่อในความสง่า ความงาม และความรู้แจ้งเห็นจริงในจักรวาล (คือแหล่งเสริมสร้างแรงบันดาลใจในวิทยาศาสตร์ให้แก่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่) เป็นสูงสุด ความชาญฉลาดเชิงโครงสร้างของเขาแสดงให้เห็นถึงองค์ประกอบของจักรวาล ซึ่งงานเหล่านี้ถูกนำเสนอผ่านผลงานและหลักปรัชญาของเขา ในทุกวันนี้ ไอน์สไตน์ยังคงเป็นที่รู้จักดีในฐานะนักวิทยาศาสตร์ที่โด่งดังที่สุด ทั้งในวงการวิทยาศาสตร์และนอกวงการ

ผลงานของไอน์สไตน์ในสาขาฟิสิกส์มีมากมาย ต่อไปนี้เป็นส่วนหนึ่ง:

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งนำกลศาสตร์มาประยุกต์รวมกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นไปตามหลักแห่งความสมมูล
วางรากฐานของจักรวาลเชิงสัมพัทธ์ และค่าคงที่จักรวาล
ขยายแนวความคิดยุคหลังนิวตัน สามารถอธิบายจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวพุธได้อย่างลึกซึ้ง
ทำนายการหักเหของแสงอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงและเลนส์ความโน้มถ่วง
อธิบายการเกิดปรากฏการณ์ของแรงยกตัว
ริเริ่มทฤษฎีการแกว่งตัวอย่างกระจายซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของบราวน์ของโมเลกุล
ทฤษฎีโฟตอนกับความเกี่ยวพันระหว่างคลื่น-อนุภาค ซึ่งพัฒนาจากคุณสมบัติอุณหพลศาสตร์ของแสง
ทฤษฎีควอนตัมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอะตอมในของแข็ง
พลังงานที่จุดศูนย์
อธิบายรูปแบบย่อยของสมการของชเรอดิงเงอร์
EPR paradox
ริเริ่มโครงการทฤษฎีแรงเอกภาพ
ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 300 ชิ้น และงานอื่นที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์อีกกว่า 150 ชิ้น[1][2] ปี พ.ศ. 2542 นิตยสารไทมส์ ยกย่องให้เขาเป็น "บุรุษแห่งศตวรรษ" ผู้เขียนชีวประวัติของเขาเอ่ยถึงเขาว่า "สำหรับความหมายในทางวิทยาศาสตร์ และต่อมาเป็นความหมายต่อสาธารณะ ไอน์สไตน์ มีความหมายเดียวกันกับ อัจฉริยะ"

ปี พ.ศ. 2448 ขณะที่ไอน์สไตน์ทำงานอยู่ที่สำนักงานสิทธิบัตร ก็ได้ตีพิมพ์บทความ 4 เรื่องใน Annalen der Physik ซึ่งเป็นวารสารทางฟิสิกส์ชั้นนำของเยอรมนี บทความทั้งสี่นี้ในเวลาต่อมาเรียกชื่อรวมกันว่า "Annus Mirabilis Papers"

บทความเกี่ยวกับธรรมชาติเฉพาะตัวของแสง นำไปสู่แนวคิดที่ส่งผลต่อการทดลองที่มีชื่อเสียง คือปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หลักการง่ายๆ ก็คือ แสงมีปฏิกิริยากับสสารในรูปแบบของ "ก้อน" พลังงาน (ควอนตา) เป็นห้วงๆ แนวคิดนี้เคยนำเสนอมาก่อนหน้านี้แล้วโดย แมกซ์ พลังค์ ในปี พ.ศ. 2443 ซึ่งเป็นแนวคิดที่ขัดแย้งกับทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแสงที่เชื่อกันอยู่ในยุคสมัยนั้น
บทความเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของบราวน์ อธิบายถึงการเคลื่อนไหวแบบสุ่มของวัตถุขนาดเล็กมากๆ ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากการกระทำของโมเลกุล แนวคิดนี้สนับสนุนต่อทฤษฎีอะตอม
บทความเกี่ยวกับอิเล็กโตรไดนามิกส์ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นกำเนิดของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ แสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสงที่กำลังสังเกตอย่างอิสระ ณ สภาวะการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐานไปเหมือนๆ กัน ผลสืบเนื่องจากแนวคิดนี้รวมถึงกรอบของกาล-อวกาศของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะช้าลงและหดสั้นลง (ตามทิศทางของการเคลื่อนที่) โดยสัมพัทธ์กับกรอบของผู้สังเกต บทความนี้ยังโต้แย้งแนวคิดเกี่ยวกับ luminiferous aether ซึ่งเป็นเสาหลักทางฟิสิกส์ทฤษฎีในยุคนั้น ว่าเป็นสิ่งที่ไม่จำเป็น
บทความว่าด้วยสมดุลของมวล-พลังงาน (ซึ่งก่อนหน้านี้เชื่อว่ามันไม่เกี่ยวข้องกันเลย) ไอน์สไตน์ปรับปรุงสมการสัมพัทธภาพพิเศษของเขาจนกลายมาเป็นสมการอันโด่งดังที่สุดแห่งคริสต์ศตวรรษที่ 20 คือ E = mc2 ซึ่งบอกว่า มวลขนาดเล็กจิ๋วสามารถแปลงไปเป็นพลังงานปริมาณมหาศาลได้ ซึ่งเป็นจุดกำเนิดการพัฒนาของพลังงานนิวเคลียร์

ปี พ.ศ. 2449 สำนักงานสิทธิบัตรเลื่อนขั้นให้ไอน์สไตน์เป็น Technical Examiner Second Class แต่เขาก็ยังไม่ทิ้งงานด้านวิชาการ ปี พ.ศ. 2451 เขาได้เข้าเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยแบร์น[17] พ.ศ. 2453 เขาเขียนบทความอธิบายถึงผลสะสมของแสงที่กระจายตัวโดยโมเลกุลเดี่ยวๆ ในบรรยากาศ ซึ่งเป็นการอธิบายว่า เหตุใดท้องฟ้าจึงเป็นสีน้ำเงิน[18]

ระหว่าง พ.ศ. 2452 ไอน์สไตน์ตีพิมพ์บทความ "Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung" (พัฒนาการของมุมมองเกี่ยวกับองค์ประกอบและหัวใจสำคัญของการแผ่รังสี) ว่าด้วยการพิจารณาแสงในเชิงปริมาณ ในบทความนี้ รวมถึอีกบทความหนึ่งก่อนหน้านั้นในปีเดียวกัน ไอน์สไตน์ได้แสดงว่า พลังงานควอนตัมของมักซ์ พลังค์ จะต้องมีโมเมนตัมที่แน่นอนและแสดงตัวในลักษณะที่คล้ายคลึงกับอนุภาคที่เป็นจุด บทความนี้ได้พูดถึงแนวคิดเริ่มต้นเกี่ยวกับโฟตอน (แม้ในเวลานั้นจะยังไม่ได้เรียกด้วยคำนี้ ผู้ตั้งชื่อ 'โฟตอน' คือ กิลเบิร์ต เอ็น. ลิวอิส ในปี พ.ศ. 2469) และให้แรงบันดาลใจเกี่ยวกับความเกี่ยวพันกันระหว่างคลื่นกับอนุภาค ในวิชากลศาสตร์ควอนตัม

พ.ศ. 2454 ไอน์สไตน์ได้เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยซูริก แต่หลังจากนั้นไม่นานเขาก็ยอมรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเยอรมัน ชาร์ลส์-เฟอร์ดินานด์ ในกรุงปราก ที่นี่ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อแสง ซึ่งก็คือการเคลื่อนไปทางแดงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง และการหักเหของแสงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บทความนี้ช่วยแนะแนวทางแก่นักดาราศาสตร์ในการตรวจสอบการหักเหของแสงระหว่างการเกิดสุริยคราส[19] นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน เออร์วิน ฟินเลย์-ฟรอนด์ลิค ได้เผยแพร่ข้อท้าทายของไอน์สไตน์นี้ไปยังนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก[20]

พ.ศ. 2455 ไอน์สไตน์กลับมายังสวิตเซอร์แลนด์และรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเดิมที่เขาเป็นศิษย์เก่า คือ ETH เขาได้พบกับนักคณิตศาสตร์ มาร์เซล กรอสมานน์ ซึ่งช่วยให้เขารู้จักกับเรขาคณิตของรีมานน์และเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ และโดยการแนะนำของทุลลิโอ เลวี-ซิวิตา นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี ไอน์สไตน์จึงได้เริ่มใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนร่วมเข้ามาประยุกต์ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา มีช่วงหนึ่งที่ไอน์สไตน์รู้สึกว่าแนวทางนี้ไม่น่าจะใช้ได้ แต่เขาก็หันกลับมาใช้อีก และในปลายปี พ.ศ. 2458 ไอน์สไตน์จึงได้เผยแพร่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งยังคงใช้อยู่ตราบถึงปัจจุบัน ทฤษฎีนี้อธิบายถึงแรงโน้มถ่วงว่าเป็นการบิดเบี้ยวของโครงสร้างกาลอวกาศโดยวัตถุที่ส่งผลเป็นแรงเฉื่อยต่อวัตถุอื่น

งานวิจัยของไอน์สไตน์หลังจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีหัวใจหลักอยู่ที่การพยายามทำให้ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงสามารถอธิบายคุณสมบัติของแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ปี พ.ศ. 2493 เขาได้พูดถึงแนวคิดเรื่อง "ทฤษฎีแรงเอกภาพ" ในวารสาร Scientific American ในบทความชื่อว่า "On the Generalized Theory of Gravitation" แม้เขาจะได้รับความยกย่องอยู่พอสมควร แต่ก็ไม่ค่อยได้รับการสนับสนุนในการวิจัยเรื่องนี้ และความทุ่มเทส่วนใหญ่ของเขาก็ไม่ประสบความสำเร็จ

ในความพยายามของไอน์สไตน์ที่จะรวมแรงพื้นฐานทั้งหมดเข้าในกฎเดียวกัน เขาได้ละเลยการพัฒนากระแสหลักในทางฟิสิกส์ไปบางส่วน ที่สำคัญคือแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ซึ่งไม่มีใครเข้าใจมากนักตราบจนอีกหลายปีผ่านไปหลังจากเขาเสียชีวิตไปแล้ว ขณะเดียวกัน แนวทางพัฒนาฟิสิกส์กระแสหลักเองก็ละเลยแนวคิดของไอน์สไตน์เกี่ยวกับการรวมแรงเช่นเดียวกัน ครั้นต่อมาความฝันของไอน์สไตน์ในการรวมกฎฟิสิกส์ทั้งหลายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจึงเป็นแรงบันดาลใจสำคัญต่อแนวทางศึกษาฟิสิกส์ยุคใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งและทฤษฎีสตริง ขณะที่มีความตื่นตัวมากขึ้นในสาขากลศาสตร์ควอนตัมด้วย

คำถาม: ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกคืออะไร
คำตอบ: แสงมีปฏิกิริยากับสสารในรูปแบบของ "ก้อน" พลังงาน (ควอนตา)

คำถาม: สมการอันโด่งดังของไอน์สไตน์คืออะไร
คำตอบ: E = mc2

คำถาม: ไอน์สไตน์เข้าเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยแบร์นในปีใด
คำตอบ: พ.ศ. 2453

คำถาม: ไอน์สไตน์รู้จักเรขาคณิตของรีมานน์และเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์จากใคร
คำตอบ: นักคณิตศาสตร์ มาร์เซล กรอสมานน์

คำถาม: แรงบันดาลใจสำคัญต่อแนวทางศึกษาฟิสิกส์ยุคใหม่คืออะไร
คำตอบ: ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งและทฤษฎีสตริง