많은 사람들은 그를 역사상 가장 위대한 물리학자로 여깁니다. 알베르트 아인슈타인은 펜과 종이, 사고 실험만으로 우리 세계에 대한 근본적으로 새로운 그림을 디자인했습니다. 아인슈타인은 최초의 과학적 '슈퍼스타'가 되었습니다. 총명하고 특이한 천재이면서도 유머와 노골적인 정치적 성향을 지닌 남자. 케니스링크가 유명 학자와 '가상 인터뷰'를 진행했다.
영화에 대한 훌륭한 대본입니다. 19세기 말에 과학자들은 자연이 더 이상 그들에게 어떤 큰 비밀도 갖고 있지 않다고 믿었습니다. 전기나 자기 같은 가장 중요한 현상들은 법으로 깔끔하게 정리되어 있었습니다. 물리학은 거의 끝났습니다. 그들은 생각했습니다.
그러나 그들은 무엇이 잘못되었는가? 알베르트 아인슈타인(1879~1955)은 이를 뼈아프게도 분명히 했습니다. 그의 상대성 이론은 사람들이 익숙했던 것과는 완전히 다른 자연 그림을 그렸습니다. 고정된 장소와 시간이 아니라 중력에 의해 휘어지는 변형 가능한 '시공간'입니다. 그의 이론은 양자역학과 같은 현대 물리학으로 이어졌을 뿐만 아니라 오늘날 우리가 사용하는 기술에서도 중요한 역할을 합니다. Kennislink는 유명한 학자를 인터뷰할 수 있다면 어떨지 상상했습니다. 여기에서 결과를 읽을 수 있습니다.
아인슈타인 교수님, 당신과의 인터뷰는 허구라는 사실을 누구보다 잘 알고 계십니다. 그렇지 않나요? “하하, 일단 농담인데, 그게 마음에 드네요. 하지만 당신 말이 맞아요. 제가 아는 한 시간 여행은 불가능해요. 그렇다면 당신은 빛보다 더 빠르게 갈 수 있어야 합니다. 내 상대성이론의 전제는 이것이 불가능하다는 것이다.”
이에 대해서는 잠시 후에 설명하겠지만 처음부터 시작하겠습니다. 천재의 청춘은 어떤 모습일까요? “당신이 왜 묻는지 알 것 같아요. 가끔 제 어린 시절이 나중에 성공하기 위한 서곡이 아니었다고 말하기 때문이죠. 예를 들어, 나의 어머니 Pauline에 따르면, 나는 말하는 법을 배우는 데 유난히 오랜 시간이 걸렸고 매우 내성적이었습니다. 후자가 사실이고 그것은 내 인생에도 적용되지만 내가 게으르고 무관심한 학생이 될 것이라는 말은 - 나도 가끔 들었지만 - 신화입니다.
글쎄, 나는 뮌헨의 체육관이 모든 엄격한 규칙으로 인해 공포스럽다는 것을 알았습니다. 하지만 결국 나는 프랑스어와 이탈리아어에서만 나쁜 점수를 받았습니다. 1896년에 나는 취리히 기술 고등학교인 ETH에 입학했습니다. 선생님들은 내가 게으르고 느리다고 생각했지만 실제로는 그렇지 않았습니다. 과제에 대해서는 항상 더 나은 해결책을 찾기 위해 노력했고, 그러기 위해서는 시간이 더 걸렸습니다.
더욱이 강의는 구식이었습니다. 예를 들어, 나는 Maxwell, Lorentz(전자기학) 또는 Boltzmann(열역학)의 이론에 매우 관심이 있었지만 다루지 않았습니다. 그래서 나는 내 길을 가고 내 손으로 그들의 작업에 몰입하는 것을 선호했습니다. 결국 나는 좋은 성적을 받았습니다. 대부분의 부분에서 나는 올해 최고였습니다."
졸업 후 5년이 지난 1905년, 당신은 '기적의 해'를 경험하게 됩니다. 당신은 짧은 기간에 네 개의 영향력 있는 과학 논문을 썼습니다. 그 순간의 상황을 설명해 보세요. “저는 26세였고 헝가리인 아내 밀레바 마리치(Mileva Marić)와 막 결혼했습니다. 나의 첫째 아들 한스 앨버트(Hans Albert)는 한 살이었습니다. 졸업 후 한동안 괜찮은 일자리를 구하지 못했습니다. 마침내 1903년에 나는 '전문가 3급'으로 베른 특허청에서 일하기 시작했습니다(학자로서 가장 낮은 순위, ed.). 그곳에서 나는 발명가의 아이디어를 특허로 번역했습니다. 잘했어요. 하지만 진짜 도전을 놓쳤어요. 작업하는 동안 나는 물리학의 현재 문제에 대해 종종 공상을 했고, 여가 시간에 이를 탐구했습니다. 1905년 봄, 모든 생각이 하나로 모아졌습니다.”
1905년에 알베르트 아인슈타인은 독일의 주요 저널 Annalen der Physik에 4개의 기사를 게재했습니다. 1년의 3/4에. . 그들은 모두 획기적인 통찰력을 담고 있습니다. 첫 번째 기사에서 그는 빛이 입자로 구성되어 있음을 보여주고 광전 효과를 설명합니다(아래 참조). 두 번째로 그는 용액 속의 미세한 입자가 '브라운 운동'으로 알려진 무질서한 운동을 수행한다는 것을 증명했습니다. 세 번째 기사에서 그는 그의 유명한 특수 상대성 이론을 설명합니다. 네 번째 기사는 이에 대한 보충 기사로, 세계에서 가장 유명한 공식 E =mc 2 도 포함하고 있습니다. 세상의 빛을 봅니다.
네 가지 기사 중 가장 유명한 기사는 특수 상대성 이론을 다루고 있습니다. 이론이 무엇이고 어떻게 생각해냈는지 설명해 주실 수 있나요? “어렸을 때 나는 빛줄기 뒤에서 움직이는 것이 어떤 느낌일지 종종 상상했습니다. 그러면 세상은 어떤 모습일까요? 특허청에서 근무하는 동안 내 마음은 종종 이 질문으로 방황했습니다. 어느 날 베른을 지나 버스를 타고 가다가 교회 종을 봤을 때 마음속에 폭풍이 몰아쳤습니다. 버스가 점점 더 빨리 간다면 시계의 빛이 나에게 도달하는 데 점점 더 오랜 시간이 걸릴 것이라고 나는 상상했습니다. 즉, 시계가 느리게 가는 것을 보게 될 것입니다!
물리학자 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)은 전자기학 방정식에서 빛의 속도가 유한한 값을 갖는다는 것을 보여주었습니다. 그리고 관찰자들은 이것에 아무런 역할도 하지 않았습니다. 빛의 속도가 모든 사람에게 동일하다고 가정한다고 가정해 보겠습니다. 이는 우리의 관찰에 어떤 의미가 있습니까?
그 후 내가 도출한 방정식에서 나는 길이 측정이 서로 움직이는 관찰자에게 더 짧게 나타나고 시계가 더 느리게 똑딱거린다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 로렌츠는 물체의 속성을 바꾸는 움직이는 에테르를 가정했지만 이미 이에 도달했습니다."
상상하기 어렵네요. 예를 들어주실 수 있나요? “그렇습니다. 많은 청중을 대상으로 한 강의에서 나는 두 개의 수직 거울로 구성된 시계의 예를 자주 사용했습니다. 빛의 광선이 그들 사이를 앞뒤로 반사합니다. 빛이 거울에 닿을 때마다 시계는 똑딱거립니다. 따라서 거울 사이의 거리가 1미터라면 시계는 초당 3억 번 째깍째깍 갑니다(빛의 속도는 초당 30만 킬로미터입니다.) 적어도 시계 옆에 서 있는 사람에게는 말이죠. 상상하기 어려울 수도 있지만 이는 사고 실험임을 기억하세요!
이제 시계가 빠르게 움직이는 기차 안에 있다고 가정해 보겠습니다. 승강장에 서 있는 사람은 시계가 지나가는 기차를 보고 무엇을 보는가? 그 경우, 빛은 수직 방향으로만 움직이는 것이 아닙니다. 왜냐하면 광선이 한 거울에서 다른 거울로 이동하는 동안 기차는 거리를 이동하기 때문입니다. 이 관찰자는 빛이 지그재그 모양으로 왔다 갔다 하는 것을 봅니다. 그에게 빛은 기차에 탄 사람보다 거울 사이에서 더 긴 거리를 이동합니다. 하지만 빛의 속도는 모든 사람에게 동일하기 때문에 플랫폼에 있는 사람의 시계는 느리게 똑딱거리고 있습니다.
이 예와 일반적인 나의 특수 상대성 이론이 보여주는 것은 공간과 시간이 아이작 뉴턴이 생각했던 것처럼 우리가 살고 있는 고정된 틀이 아니라는 것입니다. 공간과 시간은 하나의 전체, 즉 시공간을 형성하며, 이는 당신의 관점에 따라 형성됩니다. 무엇을 보는지, 어디서 보는지, 얼마나 빨리 보는지는 모두 자신의 움직임에 따라 결정됩니다. 즉, 시간과 공간은 상대적이다."
엄청난 결론입니다. 물리학 커뮤니티는 어떻게 반응했나요? “물론 물리학자들의 반응이 무척 궁금했는데 아무 것도 듣지 못했어요. 4개월 동안! 그래서 나는 당신이 상상할 수 있듯이 약간 불안해졌습니다. 기사가 게재된 저널의 편집장인 막스 플랑크(Max Planck)는 그 가치를 가장 먼저 인식했습니다. 그는 1906년에 그것에 대해 강의했습니다. 그러나 저의 전직 강사였던 취리히 ETH의 헤르만 민코프스키(Hermann Minkowski)가 1908년 약 80명의 독일 자연과학자들에게 연설을 하기 전까지 제 생각은 지역사회에서 받아들여지지 않았습니다.”
그동안 잘 알려진 공식 E =mc 2 를 사용한 특수 상대성 이론에 추가로 귀하의 네 번째 기사가 이미 게시되었습니다. . 어떻게 그런 생각을 하게 됐나요? “특허청에서 일하는 것 외에도 기사 작업에 많은 에너지가 소모되었음에도 불구하고 나는 많은 휴식을 취하지 못했습니다. 하지만 저는 계속해서 빛의 보편적인 속도에 대해 생각했습니다. 다음 사고 실험을 함께 생각해 보세요. 물체를 살짝 밀면 물체의 속도가 빨라집니다. 한 번 더 누르면 더 빠른 속도가 제공됩니다. 내 생각엔 논리적이다. 계속해서 무한정 할 수 있나요? 아니요, 왜냐하면 저는 빛의 속도가 모든 사람에게 동일하다는 전제를 취했기 때문입니다. 빛보다 빠르게 갈 수는 없습니다.
이는 물체를 가속할수록 물체에 일종의 자연스러운 브레이크가 있어야 함을 의미합니다. 물체는 어떻게든 더 높은 속도에 저항할 것입니다. 그러나 여기에 요점이 있습니다. 이는 물체가 더 큰 질량을 얻을 때와 동일합니다. 왜냐하면 더 무거운 물체도 움직이기가 더 어렵기 때문입니다. 간단히 말해서, 물체에 더 많은 에너지를 가할수록 물체의 질량은 더 커집니다. 아주 간단하게 말하면 물체의 질량은 에너지에 달려 있다는 것을 알 수 있습니다. 흥미로운 결론이지 않나요?
나는 이 상황에 대한 운동 방정식을 작성했고 이를 통해 질량과 에너지 사이의 관계를 측정하는 공식을 도출했습니다. 물체의 에너지(E)는 질량(m)에 빛의 속도의 제곱(c 2 )을 곱한 것과 같습니다 )."
그동안 귀하의 공식은 세계에서 가장 유명한 공식이 되었습니다. 아마도 원자폭탄에 적용할 수 있었기 때문일 수도 있습니다. 이런 일을 예상하셨나요? "아니요. 전혀 그렇지 않습니다. 많은 에너지를 얻기 위해 원자핵을 쪼개는 것은 내가 공식을 생각해냈을 때 아직 갈 길이 멀었습니다. 우리는 원자핵에 대해 전혀 아는 바가 거의 없었습니다. 저는 항상 원자핵에 대해 거의 회의적이었습니다. 핵을 쪼개면 많은 에너지를 방출할 수 있어요. 까마귀가 없는 어둠 속에서 까마귀를 쏘는 것에 비유했어요.”
하지만 미국의 원자폭탄 연구인 맨해튼 프로젝트에 참여하지 않으셨나요? “그렇지 않습니다. 저는 이 프로젝트에 전혀 참여하지 않았고 거의 인식하지 못했습니다. 라디오에서 폭격이 있었다는 소식을 듣고 깜짝 놀랐습니다. 내가 한 일은 1939년에 루즈벨트 대통령에게 편지를 보낸 것이었고 나중에 비난을 받았습니다. 그 편지에서 나는 독일이 초강력 무기를 개발하고 있다는 사실을 알렸습니다. 원자폭탄 가능성에 대한 집중적인 연구를 촉구했습니다.”
당신은 노골적인 평화주의자였습니다. 그런데도 미국인들에게 끔찍한 무기를 개발하라고 촉구하셨나요? “알아요, 그 일 때문에 정말 슬펐어요. 나는 평생 동안 평화를 옹호하고 폭력에 반대해 왔습니다. 폭력은 결코 갈등의 해결책이 될 수 없습니다. 하지만 내가 여러 번 설명했던 것은 적이 당신의 그룹을 파괴하겠다고 위협할 때 때때로 예외를 두어야 한다는 것입니다. 히틀러 치하의 독일도 마찬가지였다. 나는 유대인 배경 때문에 1933년 이래로 이 나라에서 환영받지 못했습니다. 나는 나치 정권보다 미국인들이 폭탄을 만드는 것을 선호합니다. 그러나 그런 폭탄의 효과를 보고 나는 핵무기 금지를 위해 집중적으로 노력했다.”
잠시 상대성 이론으로 돌아갑니다. 왜냐하면 당신은 중력 이론을 확장한 1915년에 세계적인 돌파구를 마련하게 되었기 때문입니다. "그렇습니다. 제가 1905년에 쓴 기사에서 특별에 대해 설명했습니다. 상대성 이론. 그것은 일정한 속도에만 관련되었습니다. 하지만 1907년에 나는 무언가가 가속되면 무슨 일이 일어날지 궁금해지기 시작했습니다. 움직인다. 게다가 중력을 표현하고 싶었어요.
이 일반에 대한 나의 첫인상 특허청에서 일하면서 상대성 이론을 배웠어요. 문득 한 남자가 옥상에서 떨어지는 상황이 떠올랐다. 중력은 남자를 아래로 잡아당기지만, 남자 자신은 추락하는 동안 자신의 무게를 느끼지 않습니다. 분명히 가속도는 중력과 같습니다! 나는 이것을 '등가원리'라고 불렀다.
이는 또한 중력이 시공간의 모양을 바꿀 수 있다는 것을 의미했습니다. 즉, 물체의 질량은 그 주위의 시공간 곡선을 만듭니다! 하지만 이 아이디어를 꽤 빨리 마음속에 떠올렸음에도 불구하고 이를 적절한 방정식으로 적는 것은 악몽이었고 수년이 걸렸습니다. 다차원 변환의 수학을 이해하는 데 가장 어려움을 겪었습니다.
다행히 저는 오랜 대학 친구인 Marcel Grossman의 도움을 받았습니다. 1915년 말에 나는 근일점 (행성과 태양 사이의 최단 거리, ed.)의 경로를 연구하면서 준비가 되었음을 알았습니다. 수성의 궤도가 정확합니다. 며칠 동안 너무 기뻐서 정신이 없었어요."
동료를 설득하기만 하면 되었습니다. “그렇습니다. 처음에는 그들이 회의적이었기 때문입니다. 논리적으로 그들은 내가 아이작 뉴턴의 아이디어를 제쳐두고 있다는 것을 깨달았습니다. 그는 일종의 신이었습니다. 그들에게는 증거가 필요했습니다. 그 증거는 별이 빛나는 하늘에서 찾을 수 있습니다. 내 이론에 따르면 무거운 물체는 주변 공간을 휘게 하므로 빛도 휘어집니다. 따라서 태양 뒤에 있는 별에서 나오는 빛은 지구에 도달할 때 태양에 의해 약간 구부러집니다.
1919년에 영국의 천문학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)이 포함된 탐험대가 일식을 관찰했습니다. 태양 주위의 별에서 나오는 빛은 내가 예측한 계산에 따라 정확히 이동했습니다. 내 이론이 정확했기 때문에 그것은 더 나은 것이었습니다. 거만하게 들릴지 모르지만 나는 단지 내가 옳았다는 것을 알았습니다."
귀하의 이론에 대한 증거가 전 세계적으로 헤드라인을 장식했습니다. “저는 아직도 미국 신문 The New York Times의 헤드라인을 기억합니다. :'아인슈타인 이론이 승리했습니다'. 정말 미쳤어요, 그 사진기자들과 기자들! 그들은 며칠 동안 내 집 문 앞에 서 있었습니다. 그리고 모두가 내가 강의나 인터뷰를 하길 원했어요! 사람들이 자신도 이해하지 못하는 이론에 대해 너무 열중하는 모습이 매우 재미있었습니다.”
당신이 항상 사진가들의 매력을 느낀 것은 아닙니다. 혀가 튀어나온 인상적인 사진을 기억합니다. “그때가 프린스턴에서의 내 72번째 생일이었습니다. 우리는 어느 날 밤 밖에 나갔고 나는 차 뒷좌석에 앉아 있었습니다. 사진작가들은 우리를 기다리고 있었고 떠나고 싶어하지 않았습니다. 나는 짜증이 나서 혀를 내밀었습니다. 결국 사진을 보고 많이 웃을 수 있었습니다. 친구들에게 보낼 엽서에 그 사진을 자주 사용했어요.”
슈퍼스타가 된 것 외에도 일반 상대성 이론도 '가장 큰 실수'로 이어졌습니다. 설명해 주세요. “내 이론에 따르면 우주는 팽창하거나 수축하고 있습니다. 그러나 측정 결과는 우주가 정적임에 틀림없다는 것을 보여주는 것 같았습니다. 따라서 나는 방정식에 상수를 추가하여 내 모델이 정적 우주를 예측하고 다른 결과는 동일하게 유지되도록 우주 상수를 추가했습니다. 그러나 나중에 1929년 에드윈 허블 덕분에 우주가 팽창하고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 그래서 그 우주 상수는 전혀 필요하지 않았습니다! 나는 그것을 나의 가장 큰 실수라고 불렀습니다.”
우주가 속도가 빨라지고 있다는 사실을 알면 도움이 될 것입니다. 확장되고 비슷한 우주 상수가 이를 잘 설명하는 것 같습니다. 그러니 어쩌면 그렇게 큰 실수는 아니었을지도 모릅니다. 또 한 가지, 빛에 관한 당신의 이론에 관해 조금 이야기할 필요가 있습니다. 당신은 그것을 가장 혁명적인 아이디어라고 부르기도 했습니다. 왜요? “특수 상대성 이론은 실제로 공중에 떠있었습니다. 빛의 속도가 모든 사람에게 동일하다는 것은 맥스웰의 전자기파 설명에서 나온 것입니다. 파생은 너무 간단해서 내가 아니었다면 조만간 다른 누군가가 해냈을 것이다. 저는 빛의 에너지 특성이 정말 혁명적이라는 것을 알았습니다.
나는 가스와 액체의 상태가 개별 원자에 의해 결정되는 반면 전자기파는 우주의 모든 지점에 전파된다는 사실이 궁금했습니다. 그러나 빛과 관련된 많은 현상은 일련의 개별 입자로 구성된 빛도 보면 이해하기가 더 쉽습니다. 플랑크도 그렇게 했지만, 단지 수학적인 속임수일 뿐이었습니다. 증거가 부족함에도 불구하고 현실로 봤습니다."
증거는 광전 효과로 이루어졌습니다. “실제로 금속 표면에 빛을 비추면 빛이 전기를 생성하는 효과가 있습니다. 빛의 색이 전기의 발생 여부를 결정하는 요소로, 빛의 세기가 커질수록 전류는 증가하지 않는다. 이는 빛이 금속에서 전자를 떨어뜨리는 에너지 입자로 구성되어 있다는 내 이론을 뒷받침하는 강력한 증거였습니다. 노벨위원회도 그 혁명적 가치를 인식한 것 같습니다. 왜냐하면 제가 1922년에 노벨상을 받았기 때문입니다.”
아마도 당신의 빛 이론이 나중에 닐스 보어(Niels Bohr)와 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg)에 의해 개발된 새로운 양자역학 이론의 기초가 되었다는 점이 더 흥미로울 것입니다. 당신은 이 이론에 관해 보어와 수년간 논쟁을 벌였습니다. 자신의 입장을 이야기해 보세요. “불확실성은 양자 이론의 핵심이었습니다. 물질과 에너지의 성질은 확률로만 표현될 수 있습니다. 나는 그것을 받아들일 수 없었다. 마치 아무것도 확실하지 않고 우연이 지배하는 것처럼요! 신이 자연을 가지고 주사위 놀이를 할 수는 없습니다. 모든 일에는 반드시 원인이 있습니다. 그래서 우리가 볼 수 없는 어떤 종류의 근본적인 현실이 있어야만 했습니다. 제 생각에는 그 이론이 불완전하다고 생각합니다.”
안타깝게도 귀하의 생각이 틀렸다는 것이 입증되었습니다. 이후의 실험에서는 보어가 옳았다는 것이 밝혀졌습니다. “나는 그런 말을 전혀 믿지 않습니다. 직관이 설 자리가 없는 이론이다. 아직 발견하지 못한 더 깊은 프로세스가 있을 것입니다.”
1920년에 당신은 라이덴 대학에서 명예박사 학위를 받았습니다. 네덜란드와는 어떤 관계를 맺었나요? “네덜란드는 내 인생에서 중요한 역할을 했습니다. 첫째, 나는 Hendrik Antoon Lorentz를 일종의 영적인 아버지로 보았습니다. 로렌츠는 천재였습니다. 우리는 1911년 브뤼셀에서 열린 첫 번째 솔베이 회의에서 처음 만났습니다. 그러나 우리는 상대성과 방사선에 관해 매우 집중적으로 서신을 교환했습니다.
게다가 Utrecht와 Leiden도 나를 교수로 임명하려고 노력했습니다. 나는 그것을 원하지 않았지만 나의 좋은 친구 Paul Ehrenfest의 주장으로 나는 Leiden에서 명예 박사 학위를 받았습니다. 약속은 아직 좀 까다로웠어요. 네덜란드 정부는 학생들과의 갈등, 친밀한 관계에 대한 소문이 돌면서 늦게까지 동의하지 않았습니다. 모든 오해. 나는 결국 라이덴에 정기적으로 왔고 폴과 함께 지냈습니다. 나는 베를린의 바쁜 일상 속에서 이곳에서 평화를 찾았습니다."
인터뷰에 응해주셔서 감사합니다. 이제 Time 잡지를 살펴보셨습니다. 20 e 의 개성을 선언하다 세기. 좋은 인정이군요, 그렇죠? “물론이죠. 잡지 이름도 적절하게 지었습니다. 시간 개념을 바꿨다고 할 수 있겠네요.”
