ألبرت أينشتاين.. الفيزيائي الأكثر تأثيراً في القرن العشرين

1879- 1955/ ألماني

صاحب النظرية النسبية العامة والخاصة وهو من أكثر المؤثرين في عالم الفيزياء في القرن العشرين وكان لجهوده دوراً كبيراً في تطوير الطاقة الذرية

الولادة والنشأة:

ولد ألبرت أينشتاين في 14 مارس عام 1879 في مدينة أولم- ولاية بادن فورتمبيرغ في ألمانيا، ونشأ في أسرة يهودية علمانية، والده هيرمان أينشتاين كان مهندساً وبائعاً أسس مع شقيقه شركة في ميونيخ لصناعة المعدات الكهربائية.

الدراسة:

– درس ألبرت أينشتاين المرحلة الابتدائية في ميونيخ، إلا أنه لم يتأقلم مع النظام التدريسي الجامد، مما زاد شعوره بالغربة، بالإضافة إلى معاناته في صعوبات في النطق.

– كان لديه شغف بالموسيقى الكلاسيكية وتعلم عزف الكمان، إلا أن أهم ما كان يميزه في شبابه هو الفضول وحب الاستطلاع، بالإضافة إلى أشياء أثرت عليه وهو صغير السن وكان يعتبرها من عجائب الحياة من ضمنها البوصلة التي كان يراها وهو في عمر الخامسة شيء عجيب جداً واستغرب كثيراً من تلك القوة الخفية التي تتحكم بإبرة البوصلة.

– برع أينشتاين في الرياضيات والفيزياء منذ الصغر حيث وصل إلى مستوى رياضي يفوق أقرانه بسنوات.

– مع نهاية ثمانينات القرن التاسع عشر أصبح الطالب البولندي ماكس تالمود معلمه- فقد كان يتناول الطعام أحياناً مع عائلة أنيشتاين، حيث قدّم ماكس لأنيشتاين كتيباً علمياً للأطفال ألهمه ودفعه للاهتمام بطبيعة الضوء، وخلال سنين مراهقته صاغ ما يمكن اعتباره أول أوراقه العلمية بعنوان (التحقيق في حالة الأثير في الحقول المغناطيسية).

ففي عمر الثانية عشرة تعجب ألبيرت من أمر آخر- كتاب الهندسة، إذ اعتبره في ذلك التوقيت كتاب الهندسة المقدس، وتعلم أينشتاين بنفسه الجبر والهندسة الإقليدية خلال فترة صيف واحد وقدّم مبرهنته الخاصة على صحة مبرهنة فيثاغورث، كما بدأ بتدريس نفسه التفاضل والتكامل وقد أتقن مسائل التفاضل والتكامل في الرابعة عشرة من عمره.

تلك العبقرية الرياضية العالية جداً التي وصل لها أينشتاين جعلت من الصعب على تالمي – ماكس تالمود- القدرة على تدريسه.

– في سن الثالثة عشرة اطلع أينشتاين على أعمال كانط في نقده للعقل الخالص، وأصبح فيلسوفه المفضل، يقول معلمه تالمي (في ذلك الوقت كان لا يزال طفلاً، ولم يكن عمره سوى ثلاثة عشر عاماً، لكنه كوّن فكرة جلية واضحة عن أعمال كانط غير المفهومة عادة للناس العاديين).

– انتقل هيرمان أنيشتاين مع عائلته إلى مدينة ميلان الإيطالية بعد أن خسر أعماله، وبقي ألبيرت عند أقاربه في ميونيخ ليكمل دراسته، وبعد أن وصل إلى سن الخدمة العسكرية استخدم تقارير طبية تدّعي معاناته من مشاكل عصبية ليلتحق بعائلته في إيطاليا الذين أبدوا قلقاً على مستقبل ابنهم خاصة أنه لم يكمل دراسته.

– استطاع أنيشتاين الحصول على قبول في المعهد الفيدرالي السويسري للعلوم التطبيقية نظراً لعلاماته المرتفعة في الرياضيات والفيزياء في امتحان القبول، إلا أنه أكمل دراسته الثانوية قبل دخول المعهد.

– عام 1901 حصل على دبلوم الرياضيات والفيزياء من المعهد الفيدرالي السويسري للعلوم التطبيقية.

– عام 1900 في مطلع القرن العشرين تخلى أينشتاين عن الجنسية الألمانية ليحصل على الجنسية السويسرية.

– عام 1905 حصل ألبيرت أينشتاين على درجة الدكتوراه من جامعة زيورخ، وفي العام نفسه نشر أربع أوراق بحثية رائدة، وسمي ذلك العام بالعام المعجزة، والذي نقله إلى العالم الأكاديمي في سن السادسة والعشرين.

الأعمال:

– واجه أنيشتاين صعوبات بعد تخرجه من المعهد السويسري للعلوم التطبيقية في إيجاد مناصب أكاديمية نظراً لنفور بعض الأساتذة منه لأنه كان يفضل التعلّم بمفرده على حضور الصفوف والمحاضرات، إلى أن حصل على عمل موظف في مكتب براءات الاختراع السويسري عام 1902.

– قام ألبرت أينشتاين بتدريس الفيزياء النظرية في زيورخ بين عامي (1912 – 1914) قبل أن يغادر إلى برلين حيث انتخب في أكاديمية العلوم البروسية.

– عام 1905 نشر أينشتاين أربع أوراق بحثية في مجلة (Annalen der Physik) إحدى أشهر المجلات الفيزيائية، وقد ركزت هذه الأوراق على التأثير الكهرضوئي، الحركة البراونية، النظرية النسبية والعلاقة بين المادة والطاقة، وهو ما فتح آفاقاً جديدة في عالم الفيزياء.

– في ورقته الرابعة توصل أينشتاين إلى العلاقة الشهيرة (mc2 الطاقة = الكتلة في مربع سرعة الضوء) مقترحاً إمكانية تحويل جزيئات صغيرة من المادة إلى طاقة هائلة وهو ما شكّل بداية تطور الطاقة الذرية.

– عالم الفلك الكمّي الشهير ماكس بلانك دعم نظريات أينشتاين الذي أصبح مشهوراً في الوسط العلمي، وتولى فيما بعد منصب مدير معهد Kaiser Wilhelm للفيزياء بين عامي 1913- 1933.

– في تشرين الثاني عام 1915 أكمل أينشتاين النظرية العامة للنسبية والتي اعتبرها ذروة حياته البحثية، حيث سمحت بتفسير والتنبؤ بأدق مدارات الكواكب حول الشمس وكيفية عمل قوى الجاذبية.

هذه الفرضيات أكدها من خلال الملاحظة والقياسات عالما الفلك البريطانيان (السير فرانك دايسون والسير أرثر إدينغتون) خلال كسوف الشمس عام 1919 وبالتالي شهد العالم الاعتراف بأينشتاين كأيقونة علمية.

– عام 1921 حصل أينشتاين على جائزة نوبل في الفيزياء عن ورقة بحثية حول التأثير الكهروضوئي، لكنه لم يستلم الجائزة حتى العام الذي يليه، لأن أفكاره حول النسبية كانت لا تزال موضع شك وتساؤل فإن الجائزة حصل عليها لتفسيره التأثير الكهرضوئي، رغم ذلك تحدث عن النسبية أثناء خطاب استلام الجائزة.

– أثناء عمله لتطوير النسبية العامة توصل أينشتاين لفرضية أن الكون في حالة ثابتة، فرضية عارضها بنفسه فيما بعد قائلاً بإمكانية أن يكون الكون في حالة من التوسع، وهو ما أكده الفلكي إدوين هابل عندما التقى أينشتاين في مرصد جبل ويلسون قرب لوس أنجلوس عام 1930.

– بينما كان أينشتاين يسافر متحدثاً عن نظرياته، كان الحزب النازي بقيادة أدولف هتلر يكسب النفوذ في ألمانيا معتمداً على الدعاية التحريضية والعنف ومستفيداً من حالة الإحباط في البلاد بعد خسارة الحرب العالمية الأولى.

استطاع الحزب النازي أن يؤثر على العديد من العلماء الذين سموا أعمال أينشتاين (الفيزياء اليهودية) وأدى التحريض إلى طرد المواطنين اليهود من الجامعات والمناصب الحكومية حتى أن أينشتاين نفسه كان هدفاً للقتل.

– عام 1933 استلم أينشتاين منصباً في معهد الدراسات المتقدمة في بريستون- نيوجيرسي حيث أمضى بقية حياته ولم يعد إلى وطنه أبداً، كما أن العديد من العلماء الأوروبيين هاجروا إلى الولايات المتحدة هرباً من التهديد النازي لأوروبا، وبدأت مخاوفهم حول سعي النازيين لصنع سلاح نووي.

– عام 1939 كتب أينشتاين وصديقه الفيزيائي ليو زيلارد رسالة إلى الرئيس الأمريكي فرانكلين روزفيلت يحذرونه فيها من سعي ألمانيا النازية لامتلاك قنبلة نووية ومحفزين الولايات المتحدة على امتلاك السلاح النووي، وهو ما دفع الولايات المتحدة فيما بعد لبدء مشروع مانهاتن.

رغم أن أينشتاين لم يشارك بشكل مباشر في هذا المشروع نظراً لمعاداته للحروب إلا أنه كان الأكثر عرضة للمقاربة والتشكيك من مكتب التحقيقات الفيدرالي الأميركي  (FBI) ومديره ادغار هوفر.

– ذاع صيت أينشتاين في الولايات المتحدة وهو ما ضمن له إقامة دائمة والحصول على الجنسية، كما ساهم خلال الحرب العالمية الثانية بتبرعات مالية للبحرية الأمريكية من خلال بيع مخطوطات له تساوي الملايين بالمزاد العلني.

– بعد استخدام القنبلة النووية في هيروشيما أصبح لأنيشتاين دور كبير في محاولة التقليل من استخدام القنابل النووية، وعمل مع زميله زيلارد على تشكيل اللجنة الطارئة لعلماء الذرة.

– عام 1947 نشر ألبرت أينشتاين في دورية The Atlantic مقالاً تبنى فيه العمل مع الأمم المتحدة لجعل الأسلحة النووية سلاحاً رادعاً فقط وخصوصاً خلال الأزمات.

– خلال هذا الوقت أصبح أنيشتاين عضواً في الرابطة الوطنية لتقدم ملوني البشرة، حيث رأى التشابه بين معاملة اليهود في ألمانيا النازية والأمريكيين الأفارقة في الولايات المتحدة، داعياً التمييز العنصري بالمرض وذلك في خطاب له في جامعة لينكولن عام 1946.

– بعد الحرب تفرغ أينشتاين لمتابعة عمله في المواضيع الأساسية للنظرية النسبية مثل الثقوب الدودية، إمكانية السفر عبر الزمن، وجود الثقوب السوداء، تشكل الكون، وهو ما زاد عزلته عن مجتمع الفيزيائيين الذين كانوا مشغولين بالتركيز على الفيزياء الكمومية.

– خلال العقد الأخير من حياته انسحب أنيشتاين تماماً من الأضواء مفضلاً البقاء في برينستون والعمل مع زملائه فقط.

– نشر أينشتاين طوال حياته مئات الكتب والمقالات، نشر أكثر من 300 ورقة علمية، و150 ورقة غير علمية.

النظرية النسبية الخاصة ( مابين عامي 1909 – 1902):

– شرح ألبرت أنيشتاين بالنظرية النسبية الخاصة أن الزمان والمكان مرتبطان ببعضهما البعض بما يسمى الآن بمصطلح (الزمكان)، بحيث يمكن لفردين مختلفين أن يشاهدوا نفس الحدث في أوقات مختلفة، وبهذا وضح أن القوانين الفيزيائية متطابقة لكل الأفراد الذين يراقبون الأحداث طالما أنهم ليسوا تحت تأثير أي تسارع، وعند ثبات سرعة الضوء بالفراغ.

وقد خالفت نظرية نيوتن في الزمان والمكان لتحل بشكل خاص مشاكل النظرية القديمة فيما يتعلق بالأمواج الكهرومغناطيسية عامة، والضوء خاصة.

التأثير الكهروضوئي:

– اقترح العالم أينشتاين أن الضوء مكون من كميات من الطاقة المحددة تسمى الفوتونات أو الكم، التي تمتلك خصائص مشتركة مع كلاً من الموجات والجسيمات، كما أن أينشتاين قد شرح كيفية انبعاث الألكترونات من سطح جسم صلب نتيجة سقوط الضوء عليه، ويعتبر التلفاز أحد التطبيقات العملية لذلك التأثير.

ميكانيكا الكم:

– أوضح العالم ألبرت أينشتاين نظرية ميكانيكا الكم والتي تعد من أهم النظريات الموجودة في الفيزياء، التي وجدت في القرن العشرين، وتلك النظرية تهتم بدراسة سلوك المادة والضوء على النطاق الذري ودون الذري، كما أنها تحاول تفسير خصائص الجزئيات والذرات، ومكوناتها الأساسية كالبروتونات والالكترونات والنيوترونات وغيرها من المكونات الداخلية للجزئيات والذرات كالغلوون والكوارك، بالإضافة لتفسير تفاعلات الجسيمات مع بعضها البعض ومع الإشعاع الكهرومغناطيسي كالضوء والأشعة السينية وأشعة غاما.

إسهامات أخرى:

– لقد ربط ألبرت أينشتاين بين الكتلة والطاقة حيث نتج عن تلك الفكرة المعادلة المشهورة (ط = ك × س2)، وأظهرت تلك المعادلة أن الجسيم الصغير من المادة يحتوي على كمية هائلة من الطاقة، وشكلت تلك النظرية جزء كبير من الأساس للطاقة النووية.

– عدد أفوكادرو: من خلال تحليل حركة الجزيئات بالماء الساكن وهو ما يطلق عليه الحركة البراونية.

– تقديم الإثبات التجريبي الأول على وجود ذرات.

– النظرية النسبية العامة: طرحها أنيشتاين عام 1915 حيث ناقش فيها الجاذبية، وتمثل الوصف الحالي للجاذبية في الفيزياء الحديثة.

تعمم النسبية العامة كل من النسبية الخاصة وقانون الجذب العام لنيوتن بتقديمها لوصف موحد للجاذبية على أنها خاصية هندسة للزمان والمكان أو الزمكان.

الحياة الشخصية:

– أثناء دراسته في زيوريخ قابل ألبرت أينشتاين ميليفا ماريتش- طالبة فيزياء صربية، وأثمرت علاقتهما عن ابنة (ليسريل- عام 1902) على الرغم من معارضة أهله للعلاقة نظراً لأصولها العرقية.

عام 1903 تزوج أنيشتاين من ميليفا بعد وفاة والده وأنجبا طفلين (هانز وإدوارد)، لكن في عام 1919 انتهى هذا الزواج بالطلاق، وكجزء من التسوية تعهّد لأنيشتاين بإعطاء ميليفا الأموال التي يحصل عليها من أي فوز محتمل بجائزة نوبل.

– تزوج أنيشتاين  بعد ذلك من ابنة عمه ايلسا لوفينثال، مع استمراره برؤية نساء أخريات، وانتهى زواجه الثاني بوفاة زوجته عام 1936.

الوفاة:

توفي ألبرت أنيشتاين في 17 أبريل عام 1955 بعد معاناة من نزيف داخلي ناجم عن تمدد الأوعية الدموية في الأبهر البطيني، والذي سبق أن تم تعزيزه جراحياً من قبل رودولف نيسن عام 1948.

وبناءً على وصيته تم حرق جثمانه في مدينة ترينتون في ولاية نيوجيرسي، ونًثر رماده في مكان غير معلوم، وتم حفظ دماغ أينشتاين في جرة عند الطبيب الشرعي- توماس هارفي الذي قام بتشريح جثته بعد موته، واحتفظ بدماغه في مركز جامعة برينستون الطبي.

الجوائز والتكريمات:

• عام 1921 حصل ألبرت أينشتاين على جائزة نوبل في الفيزياء التي تمنح مرة واحدة كل سنة بواسطة الأكاديمية السويدية للعلوم.
•  عام 1925 حصل على وسام كوبلي للجمعية الملكية.
• وعام 1926 حصل على الميدالية الذهبية للجمعية الملكية الفلكية.
• وعام 1926 حصل ميدالية ماكس بلانك وهي جائزة تمنح لأصحاب الانجازات الاستثنائية في مجال الفيزياء النظرية، وهي تقدّ سنوياً من الجمعية الفيزيائية الألمانية، وكان أينشتاين أول من فاز بها.
• عام 1931 حصل على زمالة بحثية في كلية كرايست تشيرش في جامعة أكسفورد.
• حصل على وسام فخري من جامعة جنيف.
• عام 1935 حصل أينشتاين على وسام فرانكلين وهو جائزة تمنح في مجالات العلوم والهندسة لمن قام بأبحاث نفعت الإنسانية أو أضافت شيئاً للعلم أو فتحت مجالات جديدة في البحث العلمي، وتُمنح من قبل معهد فرانكلين في فيلادلفيا في الولايات المتحدة الأمريكية.

الأقوال:

من أقوال ألبرت أينشتاين:

• “كل ما هو عظيم وملهم صنعه إنسان عمِل بحرية”.
• “يوجد طريقتان للعيش، إما أن تعيش وترى كل شيء معجزة، أو تعيش ولا ترى أي شيء معجزة”.
• “ليست الفكرة في أني فائق الذكاء، بل كل ما في الأمر أني أقضي وقتاً أطول في حل المشاكل”.
• “عليك أن تتعلم قواعد اللعبة أولاً، ثم عليك أن تتعلم كيف تلعب أفضل من الآخرين”.
• “لا أعلم بأي سلاح سيحاربون في الحرب العالمية الثالثة، لكن سلاح الرابعة سيكون العصي والحجارة”.
• “انظر بعمق إلى الطبيعة وبعد ذلك سوف تفهم كل شيء أفضل”.
• “الثقافة هي ما يبقى بعد أن تنسى كل ما تعلمته في المدرسة”.
• “يبدأ الإنسان في الحياة عندما يستطيع الحياة خارج نفسه”.
• “لقد خلق الله الكون وفقاً لقوانين لا تعترف بالمصادفة أو العشوائية”.
• “مشكلتنا الكبرى هي مثالية الوسيلة وغموض الغايات”.
• “كلما اقتربت القوانين من الواقع أصبحت غير ثابتة، وكلما اقتربت من الثبات أصبحت غير واقعية”.
• “في أغلب الأحيان أفعل الشيء الذي تدفعني طبيعتي لفعله، إنه لأمر محرج أن أكسب الكثير من الاحترام والحب لذلك”.

المصادر:

• https://ar.wikipedia.org
• https://www.bbc.com
• https://mufakeroon.com
• https://www.hindawi.org