Эйнштейн подготовил и издал свыше 300 научных работ по обычной и квантовой физике, порядка 150 книг и статей в области истории и философии науки, выступал с лекциями, был публицистом и своего рода «евангелистом» точных наук ещё до появления этого понятия как такового.
Основные теории, которые он разработал, доказал и опубликовал, включают:
- специальную теорию относительности (1905) — всем школьникам и студентам технических вузов она известна в упрощённом виде благодаря формуле закона взаимосвязи массы и энергии: E=mc^2;
- общую теорию относительности (1907—1916);
- квантовую теорию фотоэффекта и теплоёмкости;
- квантовую статистику Бозе — Эйнштейна;
- статистическую теорию броуновского движения, заложившую основы теории флуктуаций;
- теорию индуцированного излучения;
- теорию рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде.
Эйнштейн придумал концепцию энергии покоя
В связи с вышеупомянутой теорией ученый предсказал эквивалентность массы (m) и энергии (E) через свою знаменитую формулу E=mc2, где c–скорость света в вакууме. Это имело первостепенное значение, потому что показывало, что частица обладает энергией, называемой “энергией покоя”, отличной от ее классической кинетической и потенциальной энергий. Это означало, что гравитация обладает способностью искривлять свет и ее можно использовать для расчета количества энергии, высвобождаемой или расходуемой в ходе ядерных реакций.
Общая теория относительности
Ученый придумал свою Общую теорию относительности в 1916 году. Она обобщает специальную теорию относительности и закон всемирного тяготения Ньютона, обеспечивая единое описание гравитации как геометрического свойства пространства и времени, или пространства-времени. Эта теория помогла смоделировать крупномасштабную структуру Вселенной, и ее предсказания были подтверждены во всех наблюдениях и экспериментах на сегодняшний день. Она превратилась в очень важный инструмент современной астрофизики, обеспечивающий понимание таких явлений, как черные дыры и гравитационное линзирование.
Броуновское движение
В 1827 году Роберт Браун (Броун) наблюдал пыльцевые зерна в воде через микроскоп и обнаружил, что они движутся через воду, но не смог определить механизмы, которые вызвали это движение. Альберт Эйнштейн написал статью об этом случайном движении частиц в жидкости, известном как броуновское движение. Эйнштейн подробно объяснил, что наблюдаемое Брауном движение является результатом движения пыльцы отдельными молекулами воды. Хотя атомы и молекулы уже давно были теоретизированы учеными, объяснение Эйнштейном броуновского движения послужило окончательным подтверждением того, что атомы и молекулы действительно существуют.
Наследие Эйнштейна и будущее науки
Относительность помогла нам предположить, что Вселенная на 95% состоит из темной энергии и темной материи. Эта же теория помогла разработать ускорители частиц, в которых электроны, протоны и другие элементарные частицы разгоняются до скоростей, близких к световой.
Теория относительности сделала для науки и нашего понимания устройства мира неописуемо много. А теперь, когда есть возможность регистрировать гравитационные волны, мы можем заглянуть еще глубже в устройство Вселенной, изучить такие объекты, как черные дыры и нейтронные звезды, опираясь на беспрецедентно точные предсказания теории.
Прошло чуть больше века с тех пор, как относительность Эйнштейна фундаментально перевернула наше понимание Вселенной. Но самое великое наследие ученого заключается не в его революционных теориях: его работа вдохновила тысячи ученых, которые в итоге последовали за ним в поисках истинной природы реальности.
Сегодня теория Эйнштейна регулярно подвергается различным проверкам, которые с достоинством проходит. Благодаря теории относительности и другим работам когда-то скромного работника бернского патентного бюро, у нас есть Стандартная модель, инфляционная модель Вселенной и новые гипотезы, рождающиеся в попытках понять самые глубинные принципы устройства вещей, которые помогли бы в исчерпывающей полноте описать Вселенную и реальность как таковую.