دانش سرا

آلبرت اینشتین، کسی که در علم فیزیک، جایگاهی همچون نیوتن دارد، در 14 مارس 1879 در آلمان متولد شد. بعد از تحصیل در مؤسسه ی فن آوری فدرال سوئیس در سال 1900، در اداره ی ثبت اختراعات سوئیس در برن مشغول به کار شد.

وی تا سال 1909 در کارش باقی ماند و در این مدت فعالیتهایی انجام داد که موجب انقلابی در فیزیک نظری گردید. فیزیک نیوتنی بعد از این انقلاب به عنوان یک زیر مجموعه از  مفهوم گسترده تر و بنیادی تر دنیای طبیعی اینشتینی درآمد. این مفاهیم بنیادی تر در نظریات نسبیت خاص و  نسبیت عالم اینشتین معرفی شده بود. جالب اینکه وی در سال 1921 جایزه ی فیزیک نوبل را نه بخاطر این نظریات جدیدش، بلکه به دلیل پژوهشهایش در زمینه ی اثر فوتوالکتریک دریافت کرد. اثر فوتوالکتریک، تأثیر عمیقی در مکانیک کوانتومی که خود نظریه ای جدید و انقلابی بود، گذارده بود.

در 1921، دنیای فیزیک هنوز نتوانسته بود عظمت و اهمیت نظریه های جدید اینشتین را دریابد.

فیزیک اتمها و واکنشهای هسته ای، به تازگی در قرن 20 توسعه یافته و نظریات مورد نیاز دیگری را برای فهم فعالیتهای درون خورشید و دیگر ستاره ها را بوجود آورده است. فرمول اینشتین به ما می گوید که جرم و انرژی به هم مرتبط اند، چنان که اگر ممکن باشد مقداری جرم (m) را به انرژی (E) تبدیل کنیم، مقدار انرژی تولید شده برابر با ضرب مقدار جرم در مربع سرعت نور (c²) می باشد: E = mc²

از آنجایی که سرعت نور بسیار زیاد است، مربع آن بسیار عدد بزرگتری خواهد شد. بنابراین مقدار بسیار کوچکی از جرم می تواند به مقدار بسیار بزرگی از انرژی تبدیل شود. پس اگر یک سیسنم با مقدار خاصی جرم شروع به کار کند در نهایت مقداری از جرم خود را از دست خواهد داد، زیرا به انرژی تبدیل شده است. از آنجایی که ستارگان مقادیر زیادی هیدروژن در خود دارند، می توان بررسی کرد که آیا چنین واکنشی وجود دارد که بوسیله ی این عنصر مقدار زیادی انرژی بتواند تولید کند؟

ولی قبل از اینکه دنبال چنین چیزی بگردیم، می خواهم مطالبی راجع به اتمها بگویم. اتمها همان چیزهایی هستند که تمام مواد از جمله من و شما، از آنها ساخته شده ایم. اتم ها، از دو جزء مجزا ساخته شده اند: هسته که از پروتونها با بار الکتریکی مثبت و از نوترونها با بار خنثی ساخته شده، و ابری از الکترونها که در اطراف هسته قرار دارند. به همان تعدادی که پروتون در هسته یافت می شود، الکترون نیز در اطرف هسته وجود دارد. هر الکترون دارای بار برابر و معکوس بار پروتون است. ، به همین دلیل کل یک اتم از نظر الکتریکی خنثی است. تقریبا تمام جرم اتم در هسته ی آن جمع شده است، چرا که الکترونها حدود 200 برابر سبکتر از پروتونها هستند و نوترونها جرمی برابر با پروتونها دارند. تعداد پروتونها در یک اتم (که عدد اتمی گفته می شود) تعیین کننده خواص شیمیایی عنصر است. مثلاً عنصری که 26 پروتون داشته باشد، عنصر آهن است: فراوان ترین فلز در پوسته ی زمین که بطور معمول 30 نوترون در هسته اش وجود دارد. جرم اتمی آهن برابر است با مجموع تعداد پروتونها و نوترونهایی که در هسته اش جمع شده اند یعنی 56 ( = 26 + 30) عدد که معمولاً در پشت نماد عنصر قرار می گیرد: ⁵⁶Fe. اتم کمیابی با 77 پروتون، ایریدیم (¹⁹³Ir) می باشد، و عنصری با 79 پروتون، فلز زیبای طلا (¹⁹⁷Au) را می سازد.