Viti i jashtëzakonshëm i Ajnshtajnit

NË VITIN 1905, një nëpunës i zyrës të së drejtave të autorit, 26-vjeçari Albert Ajnshtajni, botoi katër ese shkencore që ndryshuan mënyrën se si e shohim universin​—që nga njësitë e tij më të vogla deri te galaktikat më të mëdha. Gjithashtu, gjatë këtyre 100 vjetëve, disa nga këto ese shërbyen si trampolina për shumë nga shpikjet e bëra, të cilat kanë ndryshuar rrjedhën e jetës.

«Vështirë se gjendet në fizikën moderne ndonjë ide themelore që nuk e ka rrënjën e vet, të paktën pjesërisht, në idetë e Ajnshtajnit»,​—thotë Isidor Rabi, i cili ka marrë çmimin Nobel në fizikë. Çfarë zbuloi me saktësi Ajnshtajni një shekull më parë?

Zbuloi sekretet e dritës

Eseja e Ajnshtajnit, e botuar në mars të 1905-s, zbuloi disa sekrete rreth natyrës së dritës. Shkencëtarët kishin zbuluar se, ndërsa drita udhëton nëpër hapësirë, duket se e bën këtë afërsisht si përhapen valët në sipërfaqen e një pellgu kur bie një gur. Megjithatë, teoria e valës, nuk mund të shpjegojë përse drita blu e errët shkakton rrymë elektrike kur përplaset me disa metale, ndërsa drita e kuqe e ndezur jo. Eseja e Ajnshtajnit ndihmoi që të shpjegohej ky efekt i ashtuquajtur efekti fotoelektrik.

Ajnshtajni argumentonte se drita disa herë mund të mendohet si një grup i vogël grimcash energjie, që më vonë u quajtën fotone. Kur këto fotone janë në nivelin e duhur të energjisë, ose të ngjyrës, mund të shkëputin elektronet nga atomet e disa metaleve. (Fotonet e dritës së kuqe janë shumë të dobëta për ta bërë këtë.) Ky bashkëveprim bën që një rrymë elektrike të përshkojë lëndën. Shpikjet moderne, si gypat televizivë transmetues, fotoelementet me fotoefekt të brendshëm dhe matësat e ekspozimit fotografik, të gjithë u projektuan duke u bazuar te përshkrimi i Ajnshtajnit për efektin fotoelektrik.

Në vitin 1921, Ajnshtajni fitoi çmimin Nobel për Fizikë, për mënyrën se si e shpjegoi dritën. Eseja e tij shkencore hapi rrugën për një fushë të re të shkencës që u quajt teoria e kuanteve. E më vonë, teoria e kuanteve hodhi themelin për një numër të madh fushash të tjera zhvillimi, përfshirë këtu shkencën bërthamore, elektronikën dhe nanoteknologjinë.

Pse «kërcen» pjalmi?

Më 1905, Ajnshtajni i kushtoi vëmendje edhe atomeve, edhe molekulave. Ai dha një shpjegim teorik për rolin e tyre te kokrrizat e vogla të pjalmit që pluskonin mbi ujë. Në 1827-n, biologu  Robert Braun, i kishte parë me mikroskop dhe kishte vërejtur se kokrrizat e pjalmit të zhytura në ujë lëviznin sikur vallëzonin. Ai e quajti këtë ‘kërcim’ të pjalmit, lëvizja Brauniane, por nuk ishte në gjendje të shpjegonte përse ndodhte.

Në esenë e majit të vitit 1905, Ajnshtajni tregoi se dridhja e molekulave të ujit shkaktonte lëvizjen Brauniane. Ai jo vetëm që llogariti madhësinë e molekulave të ujit, por gjithashtu parashikoi karakteristikat specifike të atomeve të tyre. Shkencëtarë të tjerë u bazuan mbi këto parashikime për të bërë kërkime të mëtejshme, duke hequr çdo dyshim për ekzistencën e atomeve. Fizika moderne bazohet në konceptin se materia është e përbërë nga atomet.

Koha është relative

Teoria e veçantë e Ajnshtajnit për relativitetin, e botuar në qershor të 1905-s, nuk përputhej me bindjen thelbësore të shkencëtarëve, si për shembull të Isak Njutonit, që matja e kohës është gjithnjë një shifër konstante në të gjithë universin. Teoria e Ajnshtajnit, që tani pranohet gjerësisht, duket shumë e çuditshme.

Për shembull, imagjinoni sikur ju dhe një miku juaj sinkronizoni saktësisht orët tuaja. Pastaj, miku juaj fluturon me avion përreth botës, ndërsa ju qëndroni në shtëpi. Kur kthehet, ora e tij është pak prapa në krahasim me orën tuaj. Nga pikëpamja juaj, koha ka ecur më ngadalë për mikun që udhëtoi. Sigurisht që ndryshimi qëndron te teoria e relativitetit, që matja e largësisë dhe e kohës varet nga shpejtësia e udhëtimit. Gjithsesi, kur i afrohesh shpejtësisë së dritës, jo vetëm që koha ngadalësohet shumë, por gjithashtu objektet bëhen më të vogla dhe masa e tyre rritet. Teoria e Ajnshtajnit thoshte se shpejtësia e dritës, dhe jo e kohës, është konstante nëpër të gjithë universin.

Një formulë që ndryshoi botën

Në shtator të 1905-s, Ajnshtajni botoi një tjetër ese që konsiderohet një shtojcë matematikore e teorisë së tij të veçantë të relativitetit. Ajo përmbante formulën, që tani është simboli i arritjes së tij, E=mc². Ky ekuacion thotë se sasia e energjisë që çlirohet kur një atom ndahet, është e barabartë me humbjen e masës së tij shumëzim me shpejtësinë e dritës në katror.

Si rezultat i përpjekjeve të shkencëtarëve si Ajnshtajni, njerëzimi ka mësuar shumë për natyrën e universit. Prapëseprapë, njohuria që ka tani njeriu është akoma e ngjashme me atë që përshkroi Jobi i lashtë. Duke folur për veprat e Krijuesit, ai pranoi me përulësi: «Ja, këto janë vetëm thekët e veprave të tij. Ç’murmurimë të lehtë të tij arrijmë të dëgjojmë!»​—Jobi 26:14.

[Diagrami dhe figurat në faqen 20]

(Shiko botimin)

Drita vepron edhe si valë edhe si thërrmijë. Kjo kuptueshmëri ka bërë të mundur shpikjen e makinave llogaritëse me energji diellore dhe të fotoreceptorëve në kamerat dixhitale

[Diagrami dhe figurat në faqen 21]

(Shiko botimin)

Lëvizja Brauniane ndihmoi në vërtetimin e ekzistencës së atomeve

[Diagrami dhe figurat në faqen 21]

(Për tekstin e kompozuar, shiko botimin)

E Energjia

= baraz

m masë

c² herë shpejtësinë e dritës në katror

c² do të thotë c shumëzim c, ose 300.000 kilometra në sekondë shumëzim 300.000 kilometra në sekondë

Për shkak se c² është një numër jashtëzakonisht i madh, një sasi e vogël e masës mund të shndërrohet në një sasi shumë të madhe energjie. Kur ndahet një atom uraniumi, shpejt formon dy atome më të vogla, por po ashtu humbet rreth 0,1 për qind të masës së tij; kjo sasi e vogël shndërrohet në një energji të madhe

Energji e çliruar

Vetëm një kilogramë i çdo substance që shndërrohet plotësisht në energji, është e barabartë me:

▪ përafërsisht 25 miliardë kilovatorë

▪ energjinë që nevojitet për t’i ardhur përqark tokës 400.000 herë me makinë

▪ energjinë që i duhet anijes naftëmbajtëse më të madhe për të lundruar 900 herë përqark botës

▪ energjinë elektrike që u nevojitet Shteteve të Bashkuara për dy ditë

Edhe e kundërta është po ashtu e vërtetë. Duhet një sasi e jashtëzakonshme energjie për të «formuar» një atom të vetëm

[Figurat në faqen 21]

Sa më shpejt udhëtoni, aq më ngadalë ecën koha

[Figura në faqen 21]

Orët në bordin e satelitëve të Sistemit Global të Pozicionimit (GPS), nuk punojnë me të njëjtën shpejtësi si orët që janë në tokë. Pa saktësinë e këtij efekti të relativitetit, sinjalet GPS, do të ishin të padobishme

[Burimet e figurave në faqen 20]

Ajnshtajni: fotografi nga Topical Press Agency/Getty Images; sfondi: CERN photo, Gjenevë