多くの人が彼を史上最も偉大な物理学者だと考えています。アルバート・アインシュタインは、ペンと紙と思考実験だけで、私たちの世界の根本的に新しいイメージをデザインしました。アインシュタインは科学初の「スーパースター」となった。聡明で特異な天才であると同時に、ユーモアと率直な政治的傾向を持つ男でもある。ケニスリンクは、有名な学者に「架空のインタビュー」を行いました。
映画としては素晴らしい脚本だ。 19 世紀の終わり、科学者たちは、自然にはもはや大きな秘密は存在しないと信じていました。電気や磁気などの最も重要な現象は法律できちんと規定されています。物理はほぼ終わった。彼らは考えました。
しかし、彼らは何が悪かったのでしょう。アルバート・アインシュタイン (1879 – 1955) は、そのことを痛ましいほどに明らかにしました。彼の相対性理論は、人々が慣れ親しんでいたものとはまったく異なる自然像を描きました。固定された場所と時間はなく、重力によって湾曲する変形可能な「時空」です。彼の理論は量子力学などの現代物理学につながりましたが、今日私たちが使用するテクノロジーでも重要な役割を果たしています。ケニスリンクは、この有名な学者にインタビューできたらどうなるだろうかと想像しました。ここで結果を読むことができます。
アインシュタイン教授、あなたとのこのインタビューは架空のものでなければならないことを誰よりもよく知っています ですね。 「ははは、冗談ですが、私はそれが好きです。しかし、おっしゃる通り、私の知る限りタイムトラベルは不可能です。そうすれば、あなたは光より速く進むことができなければなりません。私の相対性理論の前提は、これは不可能だということです。」
それについてはすぐに説明しますが、最初から始めましょう。天才の青春とはどのようなものなのでしょうか？ 「なぜあなたが尋ねるのかはわかると思います。なぜなら、私の子供時代は後の成功への前触れではなかったと言われることがありますから。たとえば、母のポーリンによると、私は話せるようになるまでに異常に時間がかかり、とても内向的だったそうです。後者は真実で、私のその後の人生にも当てはまりましたが、私が怠け者で無関心な学生になるだろうというのは、私も時々聞いた話ですが、俗説です。
そうですね、ミュンヘンの体育館はルールが厳しくて恐ろしいと思いました。でも結局、フランス語とイタリア語だけ悪い点しか取れませんでした。 1896 年に私はチューリッヒ工科高校、ETH に入学しました。先生たちは私が怠け者で行動が遅いと思っていましたが、実際はそうではありませんでした。課題があるときは、さらに良い解決策を見つけるために常に検索していましたが、単純に時間がかかりました。
しかも講義が古臭い。たとえば、私はマクスウェル、ローレンツ (電磁気学)、ボルツマン (熱力学) の理論に非常に興味がありましたが、取り上げられていませんでした。したがって、私は自分の道を進み、自分の手で彼らの仕事に没頭することを好みました。最終的には良い成績を収めることができました。ほとんどの部分で、私はその年で最高でした。」
卒業から5 年後の1905 年、あなたは「奇跡の年」を経験します。あなたは短期間に影響力のある科学論文を 4 つ書きます。その時のあなたの状況を説明してください。 「私は26歳で、ハンガリー人の妻ミレヴァ・マリッチと結婚したばかりでした。私の長男ハンス・アルバートは1歳でした。卒業後はしばらくまともな職に就けませんでした。最後に、1903 年に、私は「第 3 級専門家」 としてベルンの特許庁で働き始めました（編集者によると、学者としては最も低いランク）。 そこで私は発明者のアイデアを特許に変換しました。素晴らしい仕事だったが、本当の課題を見逃してしまった。仕事中、私はよく物理学の現在の問題について空想し、空いた時間にそれを詳しく調べました。 1905 年の春に、すべてのアイデアが私に集まりました。」
1905 年、アルバート アインシュタインはドイツの主要雑誌アンナレン デア フィジークに 4 つの論文を発表しました。 1年の4分の3で。 。それらにはすべて画期的な洞察が含まれています。最初の記事で、彼は光が粒子で構成されていることを示し、光電効果を説明しました (下記を参照)。 2 つ目では、溶液中の微細な粒子が「ブラウン運動」として知られる不規則な運動を行うことを証明しました。 3 番目の記事では、彼の有名な特殊相対性理論について説明します。 4 番目の記事はこれの補足であり、世界で最も有名な公式 E =mc 2 も含まれています。
4 つの記事の中で最も有名な記事は、特殊相対性理論に関するものです。どういう理論なのか、 どのようにしてその理論を思いついたのか説明してもらえますか？ 「幼い頃、私は光線の後ろを移動するのはどんな感じだろうかとよく空想しました。そのとき世界はどのように見えるでしょうか？特許庁で働いている間、私の頭はよくこの疑問を思い出しました。ある日、ベルンでバスを運転していて教会の鐘を見たとき、私の心の中に嵐が吹き荒れました。もしバスがますます速くなったら、時計の光が私に届くまでにますます時間がかかるだろう、と私は空想しました。言い換えれば、時計の針の進みが遅くなるということです。
物理学者のジェームス・クラーク・マクスウェルは、電磁気学に関する方程式の中で、光の速度には有限の値があることを示しました。そして、オブザーバーはこれに何の役割も果たしませんでした。仮に、光の速度が誰にとっても同じであると仮定すると、それは私たちの観察にとって何を意味するのでしょうか?
その後私が導き出した方程式では、移動する観察者にとって長さの尺度が短く見え、時計がよりゆっくりと時を刻むことを示すことができました。ローレンツは、物体の性質を変える移動するエーテルを想定していましたが、すでにこれに到達していました。」
それは想像するのが難しいです。例を挙げていただけますか？ 「はい、大勢の聴衆を前にした講演で、私はよく 2 つの垂直の鏡で構成される時計の例を使いました。光線がそれらの間を往復します。光が鏡に当たるたびに、時計は時を刻みます。したがって、鏡間の距離が 1 メートルであれば、時計は 1 秒間に 3 億回時を刻むことになります (光の速度は 1 秒あたり 30 万キロメートルです)。少なくとも、時計の隣に立っている人にとっては。想像するのは難しいかもしれませんが、これは思考実験です、覚えておいてください!
ここで、時計が高速で移動する電車内にあると仮定します。ホームに立っている人は、時計が通過する電車を見て何を見たのでしょうか？これらの場合、光ビームが一方の鏡からもう一方の鏡に移動する間に、列車は長い距離を移動するため、光は垂直方向に移動するだけではありません。この観察者は、光がジグザグの形で行ったり来たりしているのを見ます。彼の場合、光は電車に乗っている人よりも鏡の間をより長い距離を進みます。しかし、光の速度は誰にとっても同じなので、 ホームにいる人の時計はより遅く時を刻むことになります。
この例、そして私の特殊相対性理論全般が示しているのは、アイザック・ニュートンが考えたように、空間と時間は私たちが生きている固定された枠組みではないということです。空間と時間は、あなたの視点に合わせて形作られる 1 つの全体、つまり時空を形成します。何を、どこで、どのくらい早く見るかはすべて、あなた自身の動きによって決まります。言い換えれば、時間と空間は相対的なものです。」
それは驚愕の結末。物理学界の反応はどうでしたか? 「もちろん、物理学者たちの反応に非常に興味がありましたが、何も聞こえませんでした。 4ヶ月間！ご想像のとおり、私は少し不安になりました。論文が掲載された雑誌の編集長マックス・プランク氏が、その価値を最初に評価した。彼は 1906 年にそれについて講演しました。しかし、チューリッヒ工科大学で私の元講師だったヘルマン ミンコフスキーが 1908 年に約 80 人のドイツの自然科学者を前に講演するまで、私のアイデアはコミュニティに受け入れられませんでした。」
その間、あなたの 4 番目の記事がすでに公開されました。これは、有名な公式 E =mc 2 を使用した特殊相対性理論への追加です。 。どうやってそれを思いついたのですか？ 「特許庁での仕事に加えて論文の執筆には多大なエネルギーを費やすにもかかわらず、あまり休むことはできませんでした。しかし、私は宇宙の光の速度について考え続けました。この思考実験に沿って考えてみましょう。オブジェクトを少しずつ動かすと、オブジェクトの速度が速くなります。もう一度押すと速度が上がります。論理的だと思います。それを無限にやり続けることができますか？いいえ、光の速度は誰にとっても同じであるという前提を私は取っていたからです。光より速く進むことはできません。
それは、物体を加速すればするほど、物体に何らかの自然なブレーキがかかる必要があることを意味しているに違いありません。物体はどういうわけか高速化に抵抗します。しかし、ここが核心です。これは、物体の質量が大きくなる場合と同じです。物体が重くなると、動かすのも難しくなります。つまり、物体にエネルギーを注ぐほど、その質量は増加します。つまり、非常に簡単に言うと、物体の質量はそのエネルギーに依存することがわかります。興味深い結論ですね。
私はこの状況の運動方程式を計算し、それが質量とエネルギーの関係の尺度を与える公式につながりました。物体のエネルギー (E) は、その質量 (m) に光速の 2 乗 (c 2 ) を掛けたものに等しい。 )."
その間、あなたのフォーミュラは世界で最も有名なフォーミュラになりました。おそらくそれが原爆に応用されたからでもあるだろう。このようなことを予想していましたかか？ 「いいえ、まったく違います。私がこの式を思いついたとき、原子核を分裂させて多くのエネルギーを得るのは、まだ遠い先のことでした。私たちは原子核について、まったくほとんど知りませんでした。私は、次のような考えについて、常にかなり懐疑的でした。」核を分裂させると、大量のエネルギーが放出されます。私はそれを、カラスのいない暗闇でカラスを撃つことにたとえました。」
しかし、あなたはアメリカの原爆研究であるマンハッタン計画に関与したことはありませんか? 「そうではありません。私はこのプロジェクトにまったく関与しておらず、ほとんど知りませんでした。ラジオで爆破事件があったことを知り、驚きました。私が実際にやったことは、後に批判されましたが、1939 年にルーズベルト大統領に手紙を送ることでした。その中で私はドイツが超兵器の開発に取り組んでいることを知らせました。私は原爆の可能性について集中的な研究を行うよう求めました。」
あなたは率直な平和主義者でした。それなのに、 あなたはアメリカ人に恐ろしい兵器を開発するよう促したのですか？ 「わかっています、それについてはとても悲しかったです。私は生涯を通じて平和と暴力反対を主張してきました。暴力は決して紛争の解決策にはなりません。しかし、私が何度も説明してきたことは、敵があなたのグループを破壊する恐れがある場合には例外を設けなければならない場合があるということです。ヒトラー政権下のドイツも同様だった。私はユダヤ人の背景のため、1933年以来この国では歓迎されていませんでした。私はナチス政権よりもアメリカ人に爆弾を作ってもらいたいと思っています。しかし、そのような爆弾の効果を見て、私は核兵器を禁止するために集中的に努力しました。」
少し相対性理論の話に戻りましょう。それができれば、理論を重力で拡張した 1915 年に世界的な躍進を達成できるからです。 「そうです。私の 1905 年の記事では特別なものについて説明しました。」 相対性理論。一定速度のみに関するものでした。しかし 1907 年に、 何かが加速すると何が起こるのか疑問に思い始めました。 動く。それに加えて、重力についても説明したかったのです。
この一般的なことに対する私の第一印象 私は特許庁で働いていたときに相対性理論を学びました。ふと、男性が屋上から転落する状況を思い出しました。重力が男性を下に引っ張りますが、男性自身は落下中に自分の重さを感じません。どうやら加速度と重力は同じらしい！私はこれを「等価原理」と呼びました。
それはまた、重力が時空の形状を変える可能性があることを意味しました。言い換えれば、物体の質量はその周りに時空曲線を描きます。しかし、このアイデアはすぐに頭に浮かんだものの、それを適切な方程式に書き出すのは悪夢のような作業で、何年もかかりました。多次元変換の数学を理解するのが最も困難でした。
幸いなことに、大学時代の友人であるマーセル・グロスマンに助けてもらいました。 1915 年の終わりに、 近日点（惑星と太陽の間の最短距離、編集者） の進路を研究したとき、私は準備ができていると確信しました。 水星の軌道を正確に計測します。私は数日間、喜びのあまり夢中になりました。」
必要なのは同僚を説得することだけでした。 「はい、最初は彼らも懐疑的だったからです。論理的に、彼らは私がアイザック・ニュートンの考えを脇に押しやっていることに気づきました。彼は一種の神のような人でした。彼らには証拠が必要でした。その証拠は星空で見つかるかもしれません。私の理論によれば、重い物体はそれ自体の周囲の空間を湾曲させるため、光も湾曲します。したがって、太陽の後ろの星からの光は、地球に到達するときに太陽によってわずかに曲げられます。
1919年、イギリスの天文学者アーサー・エディントンを含む遠征隊が日食を観測しました。太陽の周りの星からの光は、私の予測した計算どおりに変化しました。私の理論は正しかったので、それは良いことでした。傲慢に聞こえるかもしれませんが、私は自分が正しいと分かっていました。」
あなたの理論の証拠は世界中で見出しになりました。 「アメリカの新聞ニューヨーク・ タイムズの見出しを今でも覚えています。 :「アインシュタイン理論の勝利」。 カメラマンやレポーターの皆さん、本当にクレイジーでした！彼らは何日も私のドアの前に立っていました。そしてみんなが私に講演やインタビューをしてほしいと思っていました！人々が自分たち自身も理解していない理論に熱心になるのはとても面白いと思いました。」
あなたは常に写真家に魅了されていたわけではありません。舌を出した印象的な写真は記憶に新しいですね。 「あれはプリンストンでの私の72歳の誕生日でした。ある夜、私たちは外出していて、私は車の後部座席に座っていました。写真家たちは私たちを待っていて立ち去ろうとしませんでした。イライラして私は舌を出しました。最後には写真を見て大笑いすることができました。私はよく友達に送るポストカードにその写真を使いました。」
あなたはスーパースターの地位に上り詰めたことに加えて、一般相対性理論が「最大の失敗」 にもつながりました。それを説明してくださいね。 「私の理論から、宇宙は膨張しているか縮小しているということになりました。しかし、測定の結果、宇宙は静的であるに違いないことが示されたようです。そこで、方程式に定数を追加して、モデルが静的な宇宙を予測し、他の結果が同じになるように、つまり宇宙定数を追加しました。しかし、1929 年のエドウィン ハッブルのおかげで、宇宙は膨張していることが後に判明しました。つまり、宇宙定数はまったく必要ありませんでした。確かに、私はそれが私の最大の失敗だと言いました。」
宇宙が加速していることを知ることは有益です。 は膨張し、同等の宇宙定数がそれをうまく説明しているようです。だから、それほど大失敗ではなかったのかもしれない。もう一つ、あなたの光の理論について少し話す必要があります。あなたはそれを最も革新的なアイデアだとさえ言いました。なぜですか？ 「特殊相対性理論は実際に存在していました。光の速度が誰にとっても同じであることは、マクスウェルの電磁波の説明からわかります。導出は非常に簡単なので、私でなくても遅かれ早かれ他の誰かがやっていたでしょう。光のエネルギー特性は本当に革新的であることがわかりました。
気体や液体の状態は個々の原子によって決まるのに、電磁波は空間のあらゆる点に伝播するということに興味を持ちました。ただし、光が関与する多くの現象は、一連の個別の粒子から構成される光も見ると理解しやすくなります。プランクもそれを行っていましたが、それは数学的なトリックとしてのみでした。たとえ証拠が欠けていたとしても、私はそれを現実として見ました。」
その証拠は光電効果で得られました。 「確かに、これは光を金属表面に向けると電気が発生する効果です。電気が発生するかどうかは光の色によって決まり、光の強度が増加しても電流は増加しません。これらは、光が金属から電子を叩き出す高エネルギー粒子で構成されているという私の理論を強く示すものでした。私が 1922 年にノーベル賞を受賞したため、ノーベル委員会もその革命的価値を認めたようです。」
おそらくあなたの光の理論が、後にニールス・ボーアとヴェルナー・ハイゼンベルクによって開発された量子力学の新しい理論の基礎となったことの方が興味深いでしょう。あなたはこの理論についてボーアと何年も議論しました。自分の側の話を伝えてください。 「不確実性は量子論の中心でした。物質とエネルギーの性質は確率でしか表現できません。私はそれを受け入れることができませんでした。まるで何も確実ではなく、偶然が支配しているかのように！神が自然に対してサイコロを振るということはあり得ません。何事にも必ず原因があるはずです。したがって、私たちには見えない何らかの根本的な現実があったに違いありません。私の意見では、そのせいで理論は不完全になってしまいました。」
残念ながら、あなたは間違っていたことが証明されました。その後の実験で、 ボーアの考えが正しかったことが分かりました。 「私はそんなことは何も信じません。それは直感が入り込む余地のない理論です。私たちがまだ見つけていない、より深いプロセスがあるはずです。」
あなたは1920 年にライデンで名誉博士号を授与されました。オランダとはどのような関係がありましたか？ 「オランダは私の人生において重要な役割を果たしました。まず、私はヘンドリック・アントゥーン・ローレンツを一種の精神的な父親として見ていました。ローレンツは天才だった。私たちが初めて会ったのは、1911 年にブリュッセルで開催された第 1 回ソルベイ会議でした。しかし、私たちは相対性理論と放射線について非常に集中的に文通していました。
さらに、ユトレヒトとライデンの両方が私を教授に任命しようとしました。私はそれを望んでいませんでしたが、親友のパウル・エーレンフェストの強い勧めで、ライデンで名誉博士号を取得しました。約束はまだ少し難しいものでした。学生との衝突や親密な関係に関する噂があったため、オランダ政府は遅くまで同意しなかった。全部誤解。結局、私は定期的にライデンに来て、ポールの家に滞在しました。私はここで、ベルリンの多忙なペースの合間に安らぎを見つけました。」
インタビューありがとうございました。これで雑誌タイムを読み終えました。 20 e の公称性格 世紀。いい評価ですねね。 「確かに、そして適切に雑誌の名前を与えられました。私は時間の概念を変えたと言えるでしょう。」