The scientific revolution of Einstein: 100 years to the theory of General Relativity. From Special Relativity to Black holes and the accelerating Universe, Einstein's three big blunders (1 of 3 lectures, in Esperanto).

1. La scienca revolucio de Einstein
en historia perspektivo
Amri Wandel – Univ. de Jerusalemo
Internacia Kongresa Universitato
Lillo, 2015

2. 2015: triobla datreveno de Einstein
110 jara: 1905 - La “Mirakla Jaro”
kvar artikoloj, kiuj revoluciigis la
modernan fizikon, i.a. la Speciala
Teorio de Relativeco
100 jara: 1915 - La Ĝenerala
Teorio de Relativeco
60 jara: 1955 - Einstein forpasis
en Usono

3. Enhavo de la preleg-serio
IKU-AIS 1:
Scienca revolucio: de la Teorio de Relativeco
ĝis la Atom-bombo kaj la akcelanta Universo
IKU-AIS 2: Nigraj Truoj kaj aliaj strangaĵoj
IKU-AIS 3: Speciala kaj Ĝenerala Relativeco
AIS2+3 okazos ne en la ĉefa kongresejo sed
en MRES! (mapo en la KL p.9) lunde kaj
marde je la 9-10h

4. La fiziko fine de la 19-a jarcento
La fiziko ŝajne estis kompleta: la teorio de gtavito de
Newton kaj la teorio de elektro-magnetismo de
Maxwell klarigas la tutan universon:
La astroj moviĝas laŭ la
gtavito kaj la teorio de
elektro-magnetismo
klarigas la elektrajn
fenomenojn, la lumon ktp.

5. Tamen, ne ĉio estis tute klara…
• Oni kredis ke la lumo moviĝas kiel ondoj, sed…
• foje ĝi ŝajnis konduti kiel partikloj
• Ondoj progresas en medio, kiel sono en la aero, sed…
• lumo ja trairas ankaŭ vakuon!
• Oni proponis ke la lum-ondoj moviĝas en hipoteza medio
nomata Etero
• 1887: Michelson kaj Morley montris ke lumo ŝajne moviĝas
sendepende de medio?!
• En 1905, ne konata juna fizikisto proponis
revolucian solvon

6. La Mirakla Jaro 1905:
kvar revoluciaj artikoloj de Einstein
1. Pri la Emisio kaj Transformo de Lumo.
Klarigo de la fotoelektra efiko laŭ la kvantuma hipotezo, ke lumo
estas fluo de partikloj kun difinita energio.
2. Pri la Moviĝo de Malgrandaj eroj en Likvaĵoj … Klarigo de la
Braŭna moviĝo de etaj partikloj en likvaĵo.
3. Pri la Elektromagnetismo de
Moviĝantaj Korpoj.
La Speciala Teorio de Relativeco.
4. Ĉu la inercio de Korpo dependas de ĝia
Energia Enhavo?
Maso kaj energio estas ekvivalentaj:E=mc
2
La juna Einstein ĉ. 1905

7. La strangaj sekvoj de Relativeco
• Tempo kaj spaco ne estas
absolutaj.
• Ili estas miksitaj, dependas
de relativa rapideco
• Rapide moviĝanta horloĝo
aspektas malrapidi
• Moviĝantaj objektoj
aspektas ŝrumpitaj

8. Ŝrumpo de spaco kaj tempo
Spacŝipo fluganta tre rapide, proksime de c,
aspektos al senmova observanto pli mallonga
Ĝia tempo aspektos de ekstere malrapidi
Observanto surtera Astronaŭto en spacŝipo

9. Ekvivaleco de maso kaj energio
Eble la plej konata rezulto de la teorio de
Einstein estas ke maso kaj energio estas
ekvivalentaj laŭ la fama ekvacio
E=Mc2
Maso povas turniĝi en
energion kaj inverse.
Maso de 200 gr povas provizi
la energion de granda urbo
kiel San Fransisco dum 5 jaroj

10. Einstein kaj la atombombo
Pro la ekvacio E=Mc2 – la teoria bazo de nuklea energio –
Einstein, la pacifisto, estas ligata ankaŭ al la atombombo.
Einstein estis skepta pri nuklea energio. Li diris ke disigi
atomojn estus kiel “provi ĉasi nigrajn birdojn en la nokto”.
Tamen en la 1930j evidentiĝis ke gigantaj kvantoj da
energio povus esti produktitaj per disigo de la malstabila
atomo Uranio.
En 1939 Einstein subskribis leteron al Roosevelt, pledante
por rapida evoluo de la atom-bombo far Usono, antaŭ ol
atingos ĝin Nazia Germanio.

11. La Ĝenerala Teorio de Relativeco
• En 1915 Einstein publikigis la
Ĝeneralan Teorion de Relariveco (GR).
• Ĝi estas ogilareneĝal ed teorio de
Speciala Relativeco, kaj okupiĝas pri
akcela movi oĝkaj pri
gravito.
• En GR spaco kurbiĝas
pro la gravito de granda
maso.

12. Kurbiĝo de spaco kaj lumo
Gravito de granda maso kiel la Suno kurbigas
la spacon kaj lum-radiojn de foraj steloj kiuj
pasas proksime de ĝi.
Sekve steloj viditaj
proksime de la suno,
ŝajnas estimovitaj
de iliaj kutimaj lokoj.

13. Pruvo de Ĝenerala Relativeco
La kurbigo de lumo apud la suno
estis antaŭvidita de Einstein. Pruvita
per la ekspedicio de Eddington, kiu
dum sun- eklipso en 1919 konfirmis
la kalkulojn de Einstein.

14. Pliaj Testoj de Ĝenerala Relativeco
Fantastaj konsekvencoj de Ĝenerala Relativeco, trovitaj kaj
pruvitaj de astronomiaj observoj:
• La preceso de la orbito de Merkuro
• Gravita lensado
• Gravita malrapidiĝo de tempo
• Nigraj truoj
• Gravita radiado
• Vermo-tuneloj
• Pli en la sekvaj du prelegoj

15. La tri eraroj de Einstein
Kvankam konsiderata la plej influa sciencisto
en la historio de moderna scienco, Einstein
havis plurajn fuŝojn aŭ maltrafojn, kiam lia
kutime mirinda scienca instinkto ne povis
akcepti la implicojn de siaj propraj teorioj.
La plej famaj estas:
1) La Kosmologia Konstanto
2) La kvantuma teorio
3) Nigraj Truoj.

16. En 1917 Einstin aplikis Ĝeneralan Relativecon al la universo
kiel tuto. La ekvacioj implicis ke la universo devus esti aŭ
kolapsanta aŭ ekspansianta. Sed laŭ la tiama astronomo, la
universo estis senmova. Por “ripari” tion, Einstein
enkondukis en la ekvacion la Kosmologian Konstanton, L.
En 1929, Edwin Hubble malkovris ke la universo ekspansias.
Laudire Einstein sekve diris ke L estis lia plej granda fuŝo.
En 1998 astronomoj malkovris ke la universa ekspansio estas
akcelata, kontraŭe al la supozo de kosmologoj dum 60 jaroj.
Sekve oni reenmetis L en la universan ekvacion de Einstein.
Tiu L nomiĝas "negativa premo“ aŭ Malluma Energio.
La kosmologia konstanto

17. Verŝajne la plej granda maltrafo de Einstein estis lia
obstina malakcepto de la kvantuma teorio, kiun lia
pli fruaj esploroj pri la fotoelketra efiko (por kiu li
ricevis la Nobel-premion) helpis evoluigi.
Malgraŭ la grandaj triumfoj de la kvantuma teorio,
kaj ĝia akcepto de preskaŭ ĉiuj sciencistoj, Einstein
restis skepta pri ĝi ĝis lia morto en 1955.
Lia fama diraĵo tiurilata: "Dio ne ludas per ĵetkuboj",
dubantela probablecan karakteron de la naturo laŭ
la kvantuma teorio. Einstein kredis, ke rezultoj de
eksperimentoj estas determinaj ne ambiguaj.
La kvantuma teorio

18. Nigraj Truoj
Fantasta implico de Ĝenerala de Relativeco estas Nigraj
Truoj: kondensigita maso kun tiom forta gravito, ke ĝi
malebligas al ajna objekto, ech lumo, foriri de sia limo.
En 1916, la germana fizikisto Karl Schwarzschild trovis
solvon de la ekvacioj de Einstein, kiu priskribas Nigran
Truon. Einstein opiniis ke Nigraj Truoj ne ekzistas en realeco.
En la sepdekaj astronomoj malkovris Nigrajn
Truojn: treege kompaktaj objektoj,
la rezulto de gravita kolapso de grandaj steloj.
En la naŭdekaj oni malkovris gigantajn
Nigrajn Truojn en la centroj de galaksioj,
inkluzive de nia Lakta Vojo.

19. En la filmo
“Interstela” rolas:
- Nigra Truo,
- vermo-tunelo
- gravita tempo-
malrapidiĝo

20. La du venotaj prelegoj: MRES
IKU-AIS 2: Nigraj Truoj kaj aliaj strangaĵoj
IKU-AIS 3: La Relativeco-teorio por laikoj
AIS2+3 okazos ne en la ĉefa kongresejo sed
en MRES (mapo en la KL p.9) morgau kaj
marde je 9-10h