‫על תרומתו של איינשטיין‬
‫לגישה חדשה לפיסיקה‬
‫נועם סוקר‬
‫הפקולטה לפיסיקה בטכניון‬
‫חלק מהתרומות לפיסיקה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫על מהות האור (‪)1905‬‬
‫תורת היחסות הפרטית (‪[ )1905‬עוד מאמרים ב‪]1905 -‬‬
‫תורת היחסות הכללית (‪)1915‬‬
‫[תרומות לתורת הקוונטים (‪])1924-1935‬‬
‫גישה חדשה ללגיטימיות של הנחות פיסיקליות‬
‫(אין תרומה לפיתוח הנשק הגרעיני)‬
‫איינשטיין‪1879-1955 :‬‬
‫תמונה משנת ‪1921‬‬
‫חלק מהתרומות לפיסיקה‬
‫• על מהות האור ‪1905 -‬‬
‫(פרס נובל ‪)1921‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫תורת היחסות הפרטית ‪1905 -‬‬
‫תורת היחסות הכללית ‪1915 -‬‬
‫(תרומות לתורת הקוונטים)‬
‫גישה חדשה ללגיטימיות של הנחות פיסיקליות‬
‫על מהות האור ‪1905‬‬
‫‪ :1802‬האור תופעה גלית‬
‫‪ :1900‬מקס פלאנק פותר בעיה של קרינת גוף חם‬
‫ע"י ההנחה שהאור נפלט במנות אנרגיה‪.‬‬
‫‪ :1905‬איינשטיין מוסיף את ההנחה שהאור לא רק‬
‫נפלט במנות אנרגיה‪ ,‬אלא גם מתפשט‬
‫במנות אנרגיה‪( .‬שני עשורים מאוחר יותר‬
‫ניתן השם פוטון‪).‬‬
‫‪ :1923‬לואי דה‪-‬ברויי‪ :‬אם גלים הם גם חלקיקים‪,‬‬
‫אז לחלקיקים יש תכונה גלית‪.‬‬
‫‪ :1926‬מכניקת הקוונטים (שרדינגר‪ ,‬הייזברג‪,‬‬
‫בורן‪ ,‬דיראק‪ ,‬פאולי‪ ,‬ועוד)‪.‬‬
‫מקס פלאנק‬
‫‪1858-1947‬‬
‫חלק מהתרומות לפיסיקה‬
‫• על מהות האור‬
‫• תורת היחסות הפרטית ‪1905 -‬‬
‫• תורת היחסות הכללית‬
‫• (תרומות לתורת הקוונטים)‬
‫• לגיטימיות של הנחות פיסיקליות‬
‫הנדריק לורנץ ‪ -‬אלברט איינשטיין‬
‫תורת היחסות הפרטית ‪1905 -‬‬
‫גלילאו גליליי‪ :‬הזמן מתקדם בקצב שווה לכל‬
‫הצופים‪ ,‬והאורך של גופים קבוע‪ .‬יוצא‪,‬‬
‫שמהירות של גופים‪ ,‬למשל האור‪ ,‬תלויה‬
‫במהירות הצופה המודד את האור‪.‬‬
‫אלברט איינשטיין ‪ :1905‬מהירות האור היא‬
‫גודל קבוע לכל הצופים‪ ,‬ואין צופה אחד שונה‬
‫מאחר‪.‬‬
‫תוצאה‪ :‬השעונים לא מתקדמים באותו הקצב‪,‬‬
‫והאורך מתכווץ‪( .‬עוד בהמשך)‬
‫המניע (מוטיבציה) לתורת היחסות הפרטית‬
‫היא אי‪-‬ההתאמה בין התורה האלקטרומגנטית‬
‫לבין הפיסיקה של ניוטון‪.‬‬
‫גלילאו גליליי‬
‫‪1564-1642‬‬
‫על המשוואה‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪E  Mc‬‬
‫על המשוואה‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪E  Mc‬‬
‫(‪ L )1‬במקום ‪ V ,E‬במקום ‪.C‬‬
‫(‪ )2‬קיבל זאת רק בקירוב של מהירות‬
‫נמוכה‪.‬‬
‫(‪ )3‬ספטמבר ‪ 3 .1905‬חודשים אחרי‬
‫יחסות פרטית‪.‬‬
‫אנרי פואנקרה???????‬
‫חלק מהתרומות לפיסיקה‬
‫• על מהות האור‬
‫• תורת היחסות הפרטית‬
‫• תורת היחסות הכללית ‪1915-‬‬
‫• (תרומות לתורת הקוונטים)‬
‫• גישה חדשה ללגיטימיות של הנחות פיסיקליות‬
‫תורת היחסות הכללית ‪( 1915-‬ההישג!)‬
‫איזק ניוטון‪ :‬מסביר את תנועת כוכבי‬
‫הלכת ונפילת גופים ע"י כבידה‬
‫(גרביטציה)‪.‬‬
‫אלברט איינשטיין ‪:1915‬‬
‫יוצא מההנחה שכל הגופים נופלים‬
‫באותו הקצב‪ ,‬ומרחיב את‬
‫התיאוריה של ניוטון למקרים של‬
‫כבידה חזקה‪ ,‬תאוצות‪ ,‬ומהירויות‬
‫גבוהות‪.‬‬
‫הפיסיקה של ניוטון עדיין נכונה‬
‫למקרים של כבידה חלשה‪.‬‬
‫איזק ניוטון‬
‫נולד‪ 4 :‬לינואר ‪1643‬‬
‫(‪ 25‬לדצמבר ‪)1642‬‬
‫‪( 1727‬בגיל ‪)84‬‬
‫חורים שחורים‬
‫היסטוריה‬
‫‪ :1783‬ג'והן מיטשל‪ :‬כוכב כבד לא יאפשר לאור לברוח‪.‬‬
‫‪ :1795‬לפלס‪ :‬הכוכבים המאירים ביותר לא יראו‪.‬‬
‫‪ :1915‬אלברט אינשטיין‪ :‬תורת היחסות הכללית‪.‬‬
‫‪ :1916‬קרל שוורצשילד‪ :‬פתרון לגוף דחוס‪.‬‬
‫‪ :1939‬אופנהימר ‪ +‬סניידר‪ :‬חור שחור נוצר מכוכב שסיים‬
‫את חייו במסה גדולה משלוש מסות שמש‪.‬‬
‫‪ :1964‬סלפיטר ‪ +‬זלדוביץ‪ :‬מסה נספחת על ידי חור שחור‬
‫במרכז גלקסיות פולטת קרינה בקווזרים‪.‬‬
‫‪ :1967‬המונח חור שחור‪.‬‬
‫מודל לדיסקת ספיחה וסילונים‬
‫סילון‬
‫קרינה‬
‫דיסקת ספיחה‬
‫סילון‬
‫חור שחור‬
‫ציורים סכמאטיים של דיסקת ספיחה וסילונים‬
‫צביר גלקסיות‬
‫(בתולה) ‪ :1‬כללי‬
‫קרינת‪X-‬‬
‫רדיו‬
‫תחום‬
‫נראה‬
‫צביר גלקסיות (בתולה) ‪ :2‬המרכז הפעיל‬
‫קרינת‪X-‬‬
‫רדיו‬
‫תחום‬
‫נראה‬
‫קרינת‪X-‬‬
‫צביר גלקסיות ‪ :3‬הדיסקה‬
‫אור נראה‬
‫רדיו‪:‬‬
‫סילונים‬
‫אור‬
‫נראה‪:‬‬
‫גלקסיה‬
‫‪ 400‬שנות אור‬
‫‪ 90‬אלף שנות אור‬
‫מערכת מיקום גלובלית‬
‫)‪GPS (Global Positioning System‬‬
‫מערכת זו לא הייתה עובדת ללא‬
‫יחסות פרטית וכללית‬
‫‪ 24‬לוויינים המקיפים את כדה"א‬
‫בזמן של ‪ 11‬שעות ו‪ 28-‬דקות‪.‬‬
‫הפרשי הזמנים קטנים מאוד‪ .‬שעה בכדה"א היא שעה ועוד‬
‫מיליונית השנייה בחלל‪ .‬אבל‪ ,‬מציאת המיקום מבוססת על‬
‫זמן מוכפל במהירות האור‪.‬‬
‫‪(0.000001second)X(300,000km/sec)=300meter‬‬
‫חלק מהתרומות‬
‫לפיסיקה‬
‫איינשטיין ובוהר (‪)1925‬‬
‫נילס בוהר (‪)1885-1962‬‬
‫• על מהות האור (‪)1905‬‬
‫• תורת היחסות הפרטית‬
‫(‪[ )1905‬עוד מאמרים ב‪]1905 -‬‬
‫• תורת היחסות הכללית‬
‫(‪)1915‬‬
‫• [תרומות לתורת‬
‫הקוונטים (‪1924-‬‬
‫‪])1935‬‬
‫• גישה חדשה ללגיטימיות של‬
‫הנחות פיסיקליות‬
‫חלק מהתרומות לפיסיקה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫על מהות האור‬
‫תורת היחסות הפרטית‬
‫תורת היחסות הכללית‬
‫(תרומות לתורת הקוונטים)‬
‫• גישה חדשה ללגיטימיות של‬
‫הנחות פיסיקליות‬
‫על המשמעות של תורת היחסות‬
‫הפרטית לגישה מדעית‬
‫המניע (מוטיבציה) לתורת היחסות הפרטית היא אי‪-‬ההתאמה בין התורה‬
‫האלקרומגנטית לבין הפיסיקה של ניוטון‪ .‬כמו כן‪ ,‬מייכלסון לא מצא כל‬
‫עדות לקיום האתר ‪ -‬תווך בו לפי ההשערה אז נע האור‪.‬‬
‫פתרון ‪ :1‬ג'ורג' פיצג'רלד (‪ )1889‬הנדריק לורנץ (‪ )1892‬הציעו שגופים‬
‫מתקצרים בכיוון תנועה יחסי לאתר‪ .‬לורנץ ניסה לפתח תיאור של‬
‫האלקטרון במסגרת זו‪.‬‬
‫פתרון ‪ :2‬אלברט איינשטיין ‪ :1905‬יחסות פרטית‪ :‬אין אתר‪.‬‬
‫מהירות האור היא גודל קבוע לכל הצופים‪ ,‬אין צופה אחד שונה‬
‫מאחר בתיאור חוקי הפיסיקה‪.‬‬
‫תוצאה‪ :‬השעונים לא מתקדמים באותו הקצב‪ ,‬והאורך מתכווץ‪ ,‬בדיוק‬
‫בשיעור שקיבל לורנץ‪ .‬אלא שאיינשטיין התחיל מהנחות השקולות‬
‫להנחה שטרנספורמציית לורנץ נכונה‪.‬‬
‫אנרי פואנקרה‬
)1854-1912(
Henri Poincare
‫ג'ורג' פיצג'רלד‬
)1851-1901(
George Fitzgerald
‫הנדריק לורנץ‬
)1853-1928(
Henrik Lorentz
‫אלברט מניח מה‬
‫שאני מנסה‬
‫להראות‬
‫מותר לי להניח‬
‫שהטבע סימטרי‬
‫לכל שני צופים‬
‫הנדריק לורנץ ‪ -‬אלברט איינשטיין‬