– известнейший физик, один из основателей современной теоретической физики, автор теории относительности, лауреат Нобелевской премии. Наряду с этими известными практически каждому открытиями в области физики, у него есть и ряд значительных открытий и практических изобретений в других областях, в том числе и электронике.

Родился Альберт Эйнштейн 14 марта 1879 года в немецком городе Ульм, в еврейской семье. Через год после рождения сына семья переехала в Мюнхен. Здесь отец Альберта вместе со своим братом основали небольшую фирму по торговле электрооборудованием. Начальное образование Эйнштейн получил в местной католической школе. Кроме того он с 6 лет занимался музыкой – игрой на скрипке. После школы поступил в Мюнхенскую гимназию, где был самым преуспевающим учеником в области латыни и математики.

В 1896 году поступил на педагогический факультет в Цюрихский политехникум. Переехав учиться в новую страну, он отказался от германского гражданства в пользу швейцарского. Однако из-за бедственного положения семьи(для получения швейцарского гражданства нужно было уплатить 1000 франков), смог его получить лишь спустя 5 лет.

В 1900 году Эйнштейн закончил политехникум,получив диплом преподавателя физики и математики. В 1902 году устраивается экспертом Швейцарского патентного бюро, где проработал семь лет.

В 1905 году Эйнштейн защищает диссертацию “Новое определение размеров молекул” в Цюрехском университете, и становиться доктором наук. В 1909 году его избирают профессором этого университета. В следующем году – профессором Немецкого университета в Праге. В 1914 году – профессором Берлинского университета и директором Физического института кайзера Вильгельма. Также после восстановления германского гражданства его избирают членом Прусской академии наук.

В 1908 ученый изобретает новый электростатический метод измерения малых количеств электричества. И, в последствии, совместно с американским физиком Конрадом Габихтом создают измеритель очень малых напряжений .

Альберт Эйнштейн первый начал изучать и исследовать электрические флуктуации – электрические шумы мешающие работе радиопередающих и принимающих устройств.

В 1915 году Альберт Эйнштейн создает общую теорию относительности, которая и принесла ему всемирную известность.

В 1922 году Эйнштейну была вручена Нобелевская премия по физике “за заслуги перед теоретической физикой”.

В 1926 году ученый был избран почетным членом Академии Наук СССР. В этом же году он вместе с Лео Силардомизобретают бесшумный абсорбционный холодильник, и в 1930 году запатентовывают это изобретение. Холодильник имел небольшие нагревательные элементы и работал на принципе абсорбции – поглощении газов в объеме жидкости.

10 января 1934 года Германское патентное ведомство по заявке, поданной 25 апреля 1929 года, выдало патент № 590783 на «Устройство, в частности, для звуковоспроизводящей системы, в котором изменения электрического тока вследствие магнитострикции вызывают движение магнитного тела». Авторы изобретения — Рудольф Гольдшмидт и Альберт Эйнштейн. Магнитострикцией называют изменение размеров магнитных тел (обычно ферромагнетиков) при намагничивании. В преамбуле к патентному описанию изобретатели пишут, что силам магнитного сжатия препятствует жесткость ферромагнетика, и предлагают три способа увеличения перемещения под действием этой силы.

Первый способ показан на рис. 1 a . Несущий иглу С с диффузором ферромагнитный стержень В ввинчен в прочное U-образное магнитное ярмо А таким образом, что сжимающие стержень осевые усилия очень близки к критической величине, при которой имеют место эйлеровская потеря устойчивости и изгиб стержня. На ярмо надеты обмотки D, по которым проходит электрический ток, модулированный звуковым сигналом. Чем сильнее звук, тем сильнее намагничивание и сжатие стержня В. Поскольку стержень поставлен на грань неустойчивости, малые вариации длины приводят к сильным колебаниям в вертикальном направлении, и прикрепленный к середине стержня диффузор генерирует звук. Во втором варианте (рис. 1 б ) используется неустойчивость системы из сжатой пружины Н и штока G, упирающегося острием в лунку S. Модулированный звуковым сигналом ток проходит по обмотке D. Переменная во времени намагниченность железного стержня приводит к небольшим колебаниям его длины, которые усиливаются за счет энергии теряющей устойчивость сильной пружины. В третьем варианте магнитострикционного громкоговорителя (рис. 1 в ) применена схема с двумя железными стержнями B1 и B2, обмотки D которых подключены таким образом, что, когда намагниченность одного стержня увеличивается, намагниченность другого уменьшается. Тягами C1 и С2 стержни соединены с коромыслом G, подвешенным на штанге М и прикрепленным растяжками F к боковинам магнитного ярма А. Коромысло жестко связано с диффузором W. Завинчивая гайку Р на штанге М, систему переводят в состояние неустойчивого равновесия. Благодаря противофазному намагничиванию стержней B1 и B2 током звуковой частоты их деформации также совершаются в противофазе — один сжимается, другой удлиняется, и коромысло в соответствии со звуковым сигналом поворачивается относительно точки R. В этом случае также за счет использования скрытой неустойчивости происходит усиление амплитуды магнитострикционных колебаний.

Автоматическая фотокамера

Эйнштейн придумал несколько технических устройств, в том числе чувствительный электрометр и прибор, определяющий время экспозиции при фотосъемке. Теперь такое устройство называется фотоэкспонометром. Может быть, это изобретение было побочным продуктом размышлений, завершившихся созданием представления о световых квантах и объяснением фотоэффекта. Интерес к устройствам подобного рода сохранился у Эйнштейна надолго, хотя фотолюбителем он не был. Во второй половине 40-х годов Эйнштейн и Букки изобрели механизм для автоматической регулировки времени экспозиции в зависимости от освещенности. Устройство показано на рис. 2 , где а, в — камера, б — сегмент переменной прозрачности. 27 октября 1936 года они получили американский патент № 2058562 на фотокамеру, автоматически подстраивающуюся под уровень освещенности. В ее передней стенке 1, помимо объектива 2, имеется еще окно 3, через которое свет попадает на фотоэлемент 4. Электрический ток, вырабатываемый фотоэлементом, поворачивает находящийся между линзами объектива легкий кольцевой сегмент 5, зачерненный так, что прозрачность его плавно изменяется от максимальной на одном конце до минимальной на другом (рис. 2 б ). Поворот сегмента тем больше, а, следовательно, затемнение объектива тем сильнее, чем ярче освещен объект. Таким образом, будучи раз отъюстированным, устройство при любой освещенности само регулирует количество света, падающего на фотопленку или пластинку, находящуюся в фокальной плоскости объектива 2. Но что делать, если фотографу захочется изменить диафрагму? Для этого изобретатели предлагают несколько усложненный вариант своей фотокамеры. В этом варианте на ее передней стенке 1 устанавливается поворотный диск 6 с набором отверстий 7-12 нескольких диаметров. При поворотах диска одно из таких отверстий приходится на объектив, а диаметрально противоположное — на окно фотоэлемента. Поворачивая диск за рычажок 13 на фиксированные углы, фотограф одновременно диафрагмирует и объектив и окно. Экспонометр Букки—Эйнштейна одно время был весьма популярен, его даже использовали кинооператоры в Голливуде. Заметим, что попутно здесь предложен тот самый принцип обратной связи, который лег в основу кибернетики, но до выхода основополагающей книги Норберта Винера оставалось еще 12 лет.

Гирокомпасы и индукционная электромагнитная подвеска

В 1926 году фирмой Аншютца был разработан и запущен в серийное производство весьма сложный и совершенный гироскопический прибор — прецизионный гирокомпас. В статьях и книгах по гирокомпасам непременно отмечается, что в разработке принял участие Эйнштейн. Этот гироскопический прибор двухроторный — в нем механически связаны взаимно перпендикулярные оси двух вращающихся со скоростью 20 000 об./мин роторов, по 2,3 кг каждый. Они являются также роторами трехфазных асинхронных двигателей переменного тока. Оба гироскопа (ротора) помещены внутрь полой герметичной сферы. При слове «гироскоп» большинство вспоминает устройство с ротором, ось которого закреплена в кольцах карданова подвеса. Конечно, карданов подвес, обеспечивающий ротору полную свободу поворотов вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, — находка необычайно остроумная (рис. 3 ). Но для мореходного гирокомпаса такой подвес не годится: компас должен месяцами указывать строго на север, не сбиваться ни при штормах, ни при ускорениях и переменах курса судна. С течением времени ось ротора будет поворачиваться, или, как говорят моряки, «уходить». В новом гироскопе кардановых колец нет — сфepa диаметром 25 см с двумя гироскопами (двухгироскопная система в отношении качки несравненно устойчивее одногироскопной) свободно плавает в жидкости, снаружи она не касается никаких подпорок или стенок. К ней даже не подходят электрические провода, которые способны передавать какие-то механические усилия и моменты. У сферы имеются выполненные из электропроводного материала «полярные шапки» и «экваториальный пояс». Против этих электродов в жидкости находятся электроды, к которым подключены фазы электропитания. Жидкость, в которой плавает сфера, — это вода, в которую добавлено немного глицерина для придания ей антифризных свойств и кислоты — для электропроводности. Таким образом, трехфазный ток подается в гиросферу прямо через поддерживающую ее жидкость, а затем уже внутри по проводам разводится к статорным обмоткам гироскопных двигателей.

Для плавания в поддерживающей жидкости в полностью погруженном и безразличном состоянии должен соблюдаться совершенно точный баланс между ее весом и весом вытесненного раствора. Соблюсти такой баланс очень нелегко, но, даже если он и достигнут, неизбежные в этом случае температурные колебания и изменения удельных весов его нарушат. Кроме того, необходимо еще как-то центрировать гиросферу в горизонтальном направлении. Эйнштейн придумал, как осуществить центровку гиросферы в вертикальном и горизонтальном направлениях. Вблизи дна внутрь гиросферы помещается кольцевая обмотка, подключаемая к одной из фаз поданного в шар переменного тока, сама же гиросфера окружается еще одной полой металлической сферой (рис. 4 ). Создаваемое внутренней обмоткой гиросферы переменное магнитное поле наводит в окружающей ее, например алюминиевой, сфере вихревые токи. Согласно закону Ленца, эти токи стремятся воспрепятствовать изменению магнитного потока, которое произошло бы при любом смещении внутренней сферы относительно внешней. При этом происходит автоматическая стабилизация гиросферы. Если она, например, в результате повышения температуры стала тонуть (ведь удельный вес жидкости при нагревании вследствие ее расширения уменьшается), зазор между донными частями сфер сократится, отталкивающие силы возрастут и остановят движение. Аналогично стабилизируется гиросфера и в горизонтальном направлении.

В различных отраслях современной техники все более широкое применение находят сейчас исключающие трение и касание способы подвески, при которых подвешиваемый объект парит, или, как теперь часто говорят, левитирует. Существуют магнитная, электростатическая, сверхпроводящая магнитная и, наконец, индукционная электромагнитная подвеска, которую предложил Эйнштейн. Например, она применяется при бестигельной плавке металлов и полупроводников.

В ноябре 1930 года физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард получили патент на холодильник собственной конструкции. Устройство, к сожалению, не получило распространения и не было запущено в производство. Это устройство было не единственным изобретением Альберта Эйнштейна. Мы решили рассказать о пяти известных разработках прославленного физика.

ХОЛОДИЛЬНИК ЭЙНШТЕЙНА

Холодильник Эйнштейна представлял собой абсорбционный холодильник. Разрабатывать устройство физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард начали в 1926 году. Запатентовано оно было 11 ноября 1930 года. К идее создать новый холодильник физиков подтолкнул случай, о котором они прочли в газете. В заметке говорилось об инциденте, произошедшем в одной берлинской семье. Члены этой семьи получили отравление из-за утечки диоксида серы из холодильника.
Предложенный Эйнштейном и Силардом холодильник не имел движущихся частей, в нем использовался относительно безопасный спирт.
Несмотря на то, что Эйнштейн получил патент на своё изобретение, его модель холодильника не была запущена в производство. Права на патент купила фирма «Электролюкс» в 1930 году. Так как холодильники, использующие компрессор и газ фреон, были более эффективными, они вытеснили холодильник Эйнштейна. Единственный экземпляр бесследно исчез, осталось лишь несколько его фотографий.
В 2008 году группа ученых из Оксфордского университета в течение трёх лет занималась созданием и развитием прототипа холодильника Эйнштейна.

Фото: Wikimedia Commons

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ

Рудольф Гольдшмидт и Альберт Эйнштейн 10 января 1934 года получили патент на магнитострикционный громкоговоритель. Название патента звучало как «Устройство, в частности, для звуковоспроизводящей системы, в котором изменения электрического тока вследствие магнитострикции вызывают движение магнитного тела».
Предполагалось, что этот аппарат будет служить, в первую очередь, в качестве, слухового аппарата. Общими друзьями Эйнштейна и Гольдшмидта были супруги певица Ольга и пианист Бруно Айзнер. Ольга Айзнер плохо слышала. Гольдшмидт и Эйнштейн взялся ей помочь. Был ли создан прототип подобного громкоговорителя неизвестно.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ФОТОКАМЕРА

27 октября 1936 г. Букки и Эйнштейн получили патент на фотокамеру, автоматически подстраивающуюся под уровень освещенности. Такая фотокамера помимо объектива имела еще одно отверстие, через которое свет попадал на фотоэлемент. При попадании фотонов на фотоэлемент вырабатывался электрический ток, который поворачивал находящийся между линзами объектива кольцевой сегмент. Поворот сегмента тем больше, а, следовательно, затемнение объектива тем сильнее, чем ярче освещен объект.

ИНДУКЦИОННАЯ ПОДВЕСКА ЭЙНШТЕЙНА

Эйнштейн принимал участие в разработке гирокомпаса. Известно, что он сотрудничал с Аншютцем в разработке устройства. Эйнштейн, в частности, придумал, как осуществить центровку гиросферы в вертикальном и горизонтальном направлениях, предложив так называемую схему индукционной подвески.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ОЧЕНЬ МАЛЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Эйнштейн совместно с Конрадом Габихтом сконструировали в 1908 г. прибор, измеряющий напряжения до 0,0005 вольт. Вот как Эйнштейн пишет о своем изобретении: «Для того чтобы экспериментировать с напряжениями менее 0,1 В, я соорудил электрометр и источник напряжения. Вам не отделаться усмешкой, когда Вы увидите тот шедевр, что я сварганил».

Ученый Альберт Эйнштейн получил известность благодаря своим научным работам, которые позволили ему стать одним из основателей теоретической физики. Одна из самых его известных работ – общая и специальная теория относительности. В активе этого ученого и мыслителя более 600 работ на самые различные темы.

Нобелевская премия

В 1921 году Альберт Эйнштейн стал лауреатом Нобелевской премии по физике. Премию он получил за открытие фотоэлектрического эффекта .

На вручении говорилось и о других работах физика. В частности, теорию относительности и гравитации предполагалось оценить после их подтверждения в будущем.

Теория относительности Эйнштейна

Любопытно, что сам Эйнштейн свою теорию относительности объяснял с юмором:

Если подержать над огнем руку одну минуту, то она покажется часом, а вот проведенный с любимой девушкой час покажется одной минутой.

То есть время течет в разных обстоятельствах по-разному. О других научных открытиях физик также говорил своеобразно. Например, все могут быть уверены, что невозможно сделать что-то определенное до тех пор, пока не найдется «невежда», который сделает это только потому, что не знает о мнении большинства .

Альберт Эйнштейн говорил, что открыл свою теорию относительности совершенно случайно. Однажды он заметил, что автомобиль, двигающийся относительно другой машины с одинаковой скоростью и в одном направлении, остается неподвижным.

Эти 2 автомобиля, двигаясь относительно Земли и других объектов на ней, относительно друг друга находятся в состоянии покоя.

Знаменитая формула E=mc 2

Эйнштейн утверждал, что если тело генерирует энергию в видео излучения, то уменьшение его массы пропорционально количеству выделенной им энергии.

Так родилась известная формула: количество энергии равно произведению массы тела на квадрат скорости света (E=mc 2). Скорость света при этом равна 300 тысячам километров в секунду.

Даже ничтожно малая масса, разогнанная до скорости света, будет излучать огромное количество энергии. Изобретение атомной бомбы подтвердило правоту этой теории.

Краткая биография

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в небольшом немецком городке Ульм. Детство его прошло в Мюнхене. Отец Альберта был предпринимателем, мать – домохозяйкой.

Родился будущий ученый слабым, с большой головой. Родители боялись, что он не выживет. Однако он выжил и рос, проявляя повышенное любопытство ко всему. При этом он был очень настойчивым.

Период учебы

Эйнштейну было скучно учиться в гимназии. В свободное время он читал научно-популярные книги. Наибольший интерес на тот период у него вызывала астрономия.

Окончив гимназию, Эйнштейн уезжает в Цюрих и поступает учиться в политехническую школу. По ее окончании он получает диплом учителя физики и математики . Увы, целых 2 года поиска работы не дали результата.

В этот период Альберту приходилось тяжело, к тому же из-за постоянного голода у него развилась болезнь печени, мучавшая его до конца жизни. Но даже эти трудности не отбили у него охоту заниматься физикой.

Карьера и первые успехи

В 1902 году Альберт устраивается в Бернское патентное бюро на должность технического эксперта с небольшим жалованьем.

К 1905 году Эйнштейн имел уже 5 научных работ. В 1909 году он стал профессором теоретической физики Цюрихского университета. В 1911 году стал профессором Немецкого университета в Праге, с 1914 по 1933-й – профессор Берлинского университета и директор Института физики Берлина.

Над своей теорией относительности он трудился целых 10 лет и закончил ее только в 1916 году . В 1919 году происходило солнечное затмение. Его наблюдали ученые Лондонского королевского общества. Они же и подтвердили вероятную правильность теории относительности Эйнштейна.

Эмиграция в США

В 1933 году к власти в Германии пришли нацисты. Все научные работы и другие произведения сжигались. Семья Эйнштейнов эмигрировала в США. Альберт стал профессором физики в Институте фундаментальных исследований в Принстоне. В 1940 году он отказывается от немецкого гражданства и становится официально американским гражданином.

Последние годы ученый жил в Принстоне, работал над единой теорией поля, в минуты отдыха играл на скрипке, катался на лодке по озеру.

Умер Альберт Эйнштейн 18 апреля 1955 года . После смерти его мозг изучали на предмет гениальности, но ничего исключительного не обнаружили.