Albert Einstein - Tahun Ajaib

Albert Einstein

Tahun Keajaiban

Meskipun memiliki pekerjaan harian di kantor paten, Einstein menghabiskan sebagian besar waktunya untuk mengembangkan teori ilmiahnya sendiri. Pada tahun 1905, dia siap untuk mempresentasikan teorinya kepada dunia. Dia menerbitkan empat makalah ilmiah tahun itu, masing-masing membahas subjek yang berbeda, dalam jurnal fisika yang disebutSejarah Fisika. Makalah ini merupakan terobosan dan menetapkan dasar untuk fisika modern. Ledakan penemuan ilmiah ini sering disebut 'Tahun Keajaiban' oleh para sejarawan.

Efek Fotolistrik dan Quanta Cahaya

Makalah pertama Einstein yang diterbitkan di Tahun Ajaib berjudul 'Pada Sudut Pandang Heuristik Mengenai Produksi dan Transformasi Cahaya. ' Makalah ini memperkenalkan gagasan bahwa cahaya bukanlah gelombang yang terus menerus, tetapi terdiri dari paket-paket yang disebutnya quanta. Kemudian, istilah 'foton' akan digunakan untuk menggambarkan partikel kecil cahaya Einstein.

Einstein tidak hanya menarik ide ini dari udara tipis, ia menyimpulkan ide tersebut dari teori dan eksperimen ilmiah terkini yang dijalankan oleh fisikawan lain. Karya Max Planck (Konstanta Planck) serta karya eksperimental tentang efek fotolistrik yang dilakukan oleh Philipp Lenard memiliki pengaruh yang besar pada teori Einstein.

Menggambar efek fotolistrik

Efek fotoelektrik
Sumber: Wikimedia Commons

Gagasan bahwa cahaya ada dalam kuanta ini awalnya ditolak oleh komunitas ilmiah termasuk sebagian besar fisikawan hebat saat itu (bahkan Max Planck menolak hipotesis ini). Tidak sampai bertahun-tahun kemudian, pada tahun 1919, ketika eksperimen menunjukkan keakuratan teori Einstein, teori foton menjadi lebih diterima secara luas. Ketika Einstein dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1921, karyanya tentang efek fotolistrik disebutkan secara spesifik. Saat ini, foton adalah bagian fundamental dari fisika modern.

Gerak Brown

Makalah kedua Einstein pada tahun 1905 tidak begitu inovatif seperti yang pertama, tetapi masih terbukti sebagai tonggak penting dalam sejarah fisika. Makalah itu berjudul 'Tentang Gerakan Partikel Kecil yang Tersuspensi dalam Cairan Stasioner, seperti yang Disyaratkan oleh Teori Kinetik Molekuler tentang Panas. '

Dalam makalah ini, Einstein menggunakan pergerakan acak molekul untuk menjelaskan Gerak Brown dalam cairan. Sampai saat ini, menjelaskan Gerak Brown dalam zat cair menjadi batu sandungan dalam upaya membuktikan keberadaan molekul dan atom. Dengan menggunakan fisika statistik, Einstein dapat menjelaskan bagaimana efek acak kecil dari jutaan molekul kecil dapat menyebabkan pergerakan partikel yang lebih besar (yaitu Gerakan Brown). Makalah ini tidak hanya membuktikan keberadaan molekul dan atom, tetapi juga menunjukkan pentingnya fisika statistik dalam sains.

Grafik berkode warna Gerak Brown

Grafik yang menunjukkan difusi partikel Brown
Sumber: Termodinamika Statistik Nonequilibrium

Relativitas Khusus

Makalah ketiga Einstein tahun 1905 berjudul 'Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak. ' Makalah ini kemudian dikenal sebagai Teori Relativitas Khusus Einstein. Makalah ini memperkenalkan perubahan besar dalam mekanika fisika sebagai kecepatan relatif antar objek mendekati kecepatan cahaya. Hasil teori Einstein memperkenalkan beberapa konsep terobosan termasuk gagasan bahwa waktu, massa, dan ruang tidak konstan pada benda yang bergerak dengan kecepatan berbeda.

Dalam makalahnya, Einstein mendalilkan bahwa kecepatan cahaya, bagaimanapun, selalu konstan. Itu tidak berubah berdasarkan kecepatan relatif pengamat dan sumber cahaya. Dia kemudian mengeksplorasi gagasan peristiwa simultan dan menyimpulkan bahwa peristiwa yang muncul secara simultan untuk satu pengamat mungkin tidak muncul secara simultan oleh pengamat lain. Tidak seperti banyak makalah ilmiah, Einstein menjelaskan teori barunya dengan mendeskripsikan eksperimen pemikiran daripada matematika kompleks. Dia menggunakan contoh orang yang bepergian dengan kereta api versus orang yang berdiri di peron untuk menggambarkan bagaimana teorinya bekerja.

Einstein juga mengklaim bahwa 'eter' misterius yang coba didefinisikan oleh para ilmuwan selama ratusan tahun tidak ada. Ini mungkin tidak terdengar inovatif saat ini, tetapi konsep 'eter' adalah gagasan penting dalam fisika pada saat itu. Mengabaikan gagasan tentang 'eter' adalah pernyataan yang berani dan mengubah arah fisika.

Potret Hendrik Lorentz

Einstein menggunakan karya fisikawan Belanda
Hendrik Lorentz dalam mendefinisikan Relativitas Khusus
Sumber: Perpustakaan Kerajaan

Kesetaraan Mass-Energi

Makalah terakhir tahun Keajaiban Einstein berjudul 'Apakah Kelambanan Tubuh Bergantung Pada Kandungan Energinya?Makalah ini memperkenalkan salah satu persamaan ilmiah paling terkenal dalam sejarah: E = mc^dua. Makalah ini menggunakan beberapa konsep yang pertama kali diajukan Einstein dalam makalahnya tentang Relativitas Khusus. Ini menunjukkan bahwa massa suatu benda adalah ukuran kandungan energi benda tersebut. Pada dasarnya massa dan energi adalah hal yang sama.

Ide ini, dan persamaan Einstein yang terkenal, memiliki implikasi yang sangat besar. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa bahkan sejumlah kecil massa pun mengandung energi dalam jumlah besar. Jika Anda melihat persamaan Einstein, Anda akan melihat bahwa energi (E) sama dengan massa (m) dikalikan kuadrat kecepatan cahaya (c). Kecepatan cahaya (c) adalah sebuah konstanta dan angka yang besar (kira-kira 300.000 km / detik atau 186.000 mil / detik). Jadi, bahkan sejumlah kecil massa dikalikan dengan c^duaakan menjadi banyak energi. Ide ini akhirnya memunculkan bom atom dan energi nuklir.

Rumus terkenal Einstein E = mc2
Penulis: Derek Jensen

Fakta yang menarik

Einstein juga mempresentasikan disertasinya 'Penentuan Dimensi Molekuler Baru'selama 1905 mendapatkan gelar doktor dalam bidang fisika dari Universitas Zurich.

Isi Biografi Albert Einstein