Всемирный год физики 2005


Всемирный год физики — 2005 год, названный так в честь столетия знаменитых научных открытий Альберта Эйнштейна, которые заложили основы трех фундаментальных областей физики: теории относительности, квантовой теории и Броуновского движения.

Физика являлась основой для понимания физического мира и природы в целом. Применение физики — базис для значительной части современных технологий. Для того, чтобы поднять уровень осознания значимости физики и одновременно с этим отпраздновать основные успехи, достигнутые в этой области, Международный союз теоретической и прикладной физики решил, что 2005 год будет отмечаться как Всемирный год физики.

2005 год прежде всего знаменателен изменениями, которые произошли в философии физики за последние сто лет. Эти изменения начались в 1905 году с публикацией четырех документов Эйнштейна, который объяснил в них Броуновское движение, представил специальную теорию относительности (СТО), описал, как фотоэффект можно объяснить с помощью квантования света, что положило начало квантовой механики, и разработал E=mc². Эти документы обычно называют Annus Mirabilis Paper или судьбоносные документы, так как позже они определили 1905 год как год чуда для физики. Большинство физиков согласны в том, что первые три документа заслужили Нобелевскую премию, однако только документ о фотоэффекте получил её. То, что делает эти документы выдающимися — это тот факт, что Эйнштейн смело взял идею из теоретической физики с её логическими следствиями и сумел объяснить экспериментальные результаты, которые до этого ставили ученых в тупик в течение многих десятилетий.

В первом документе была выдвинута идея «квантов энергии» и показано, как они могут быть использованы для объяснения такого феномена, как фотоэлектрический эффект. Идея квантов энергии была впервые высказана Максом Планком, который сделал вывод о законе излучения абсолютно черного тела, предполагая, что световая энергия только может быть поглощена или выработана в дискретных количествах, называемых квантами. Эйнштейн показал, что, если предположить, что свет на самом деле состоит из дискретных пакетов, он может объяснить загадочный фотоэлектрический эффект. Идея квантов света противоречит волновой теории света, которая естественно следует из уравнений Джеймса Клерка Максвелла для электромагнитного поля, и предположению о бесконечной делимости энергии в физических системах. Даже после экспериментов, которые показали, что уравнения Эйнштейна для фотоэффекта были верны, все же его объяснение не было общепринятым. Тем не менее, к 1921 году, когда Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии за его работу над фотоэффектом, большинство физиков стали считать кванты света возможными. Полная картина фотоэффекта была получена только после достижения полного развития квантовой механики.