۴ محصولي كه انيشتين به اختراع آن‌ها كمك كرد
آلبرت انيشتين را عموماً با انديشه متخصصينيه نسبيت او مي‌شناسند؛ اين انديشه متخصصينيه، انقلابي در نگرش ما در مورد فضا، زمان، جاذبه و گيتي ايجاد كرد. انديشه متخصصينيه‌ي نسبت همچنين به ما نشان داد كه ماده و انرژي ۲ صورت متفاوت از همديگر هستند؛ واقعيتي كه انيشتين با رابطه E=mc2 آن را بيان كرد و گسترده‌ترين معادله شناخته‌شده در تاريخ است.
اما انديشه متخصصينيه‌ي نسبيت تنها يكي از ميراث‌هاي شگرف انيشتين است. او در كنار مباحثه فيزيك اتم‌ها، مولكول‌ها و نور، اختراعاتي نيز داشت. امروزه با نگاه كردن به اطراف مي‌توانيم اين اختراعات را مشاهده كنيم. در ادامه به توليدات روزمره‌اي اشاره مي‌كنيم كه نشان مي‌دهد انيشتين وراي انديشه متخصصينيه‌ي نسبيت، سهمي در علوم ديگر نيز داشته است.
دستمال‌كاغذي
اعتبار اختراع دستمال‌كاغذي به شركت كاغذ اسكات در پنسيلوانيا برمي‌گردد كه در سال ۱۹۰۷ به‌عنوان محصولي بهداشتي جايگزين حوله‌هاي پارچه‌اي مي‌شد؛ اما در يكي از اولين مقالات فيزيكي كه انيشتين منتشر كرده بود، به مطالعه اثر فتيله‌اي پرداخته بود؛ پديده‌اي كه به دستمال‌هاي كاغذي اين امكان را مي‌دهد كه حتي وقتي جاذبه مايع را به سمت پايين مي‌كشد، مايعات را به خود جذب كنند.
اين فرآيند باعث جذب موم جديد به فتيله شمع مي‌شود. در درختان نيز اثري مشابه آنچه گفته شد، وجود دارد؛ اين پديده كه آن را با نام اثر مويينگي مي‌شناسند، باعث مي‌شود كه شيره‌ي درختان بالا رود و همين اثر است كه باعث جاري شدن جوهر در قلم خودنويس مي‌شود. در مقاله‌اي كه انيشتين در سال ۱۹۰۱ منتشر كرده بود، تلاش مي‌كند مكانيسم اين اثر كششي را شرح دهد. البته بعدها خود او بيان كرد كه تلاش خوبي انجام نداده است؛ زيرا او در آن زمان استدلال مي‌كرد كه مولكول‌هاي آب از طريق نيرويي مشابه نيروي جاذبه به ديواره‌هاي ظرف مي‌چسبند كه اين استدلال نادرست است.
بااين‌حال، آن مقاله نشان داد كه انيشتين در گذشته نيز مفهوم اتم‌ها و مولكول‌ها را پذيرفته است؛ مفهومي كه در آن زمان مباحثه‌برانگيز بود؛ زيرا اين ذرات كوچك و توده‌هاي فرضي ماده، آن‌قدر كوچك بودند كه فيزيكدانان نمي‌توانستند آن‌ها را ببينند يا اندازه‌گيري كنند. فيزيكدانان ارشد بسياري ادعا مي‌كردند كه اين ذرات نمي‌توانند بخشي از علوم دقيق باشند.
انيشتين جانب فيزيكدانان جوان‌تر را گرفت؛ فيزيكداناني كه اعتقاد داشتند اثر مويينگي تنها يكي از چندين پديده‌اي است كه مي‌توان آن‌ها را به‌وسيله‌ي اثر متقابل اتم‌ها و مولكول‌ها تشريح كرد. اين فرضيه‌ي درستي بود و انيشتين اين‌چنين به تشكيل پايه‌هاي علمي دستمال‌كاغذي‌هاي امروزي كمك كرد.
پيش‌بيني سهام
شركت‌هاي تجاري وال‌استريت ارتشي از رياضيدانان در استخدام خود دارند تا به كمك آن‌ها بتوانند افت‌وخيز ارزش‌هاي سهام را با استفاده از پيچيده‌ترين ابزارهاي تحت اختيار خود، مطالعه كنند. اگر اين رياضيدانان بتوانند راهكارهايي هرچند كوچك براي افزايش ارزش‌ها ارائه دهند، متخصصان اين شركت‌ها مي‌توانند درآمد ميليوني براي شركت كسب كنند.
بااين‌حال، در پيش‌بيني سهام بازارها از روشي استفاده مي‌شود كه رياضيدانان آن را گام تصادفي مي‌نامند. اين روش بيان مي‌كند كه چنانچه اتفاق خاصي رخ ندهد، كاهش ارزش در پايان هر روز، درست به‌اندازه‌ي افزايش آن، محتمل است. اين روش از الگوهايي پيروي مي‌كند كه پيدا كردن آن‌ها نيازمند نبوغ و زيركي خاصي است؛ به اين دليل است كه رياضيدانان عرصه‌ي مالي و اقتصادي، دستمزدهاي بالايي دريافت مي‌كنند.
مقداري از رياضيات اين آناليزهاي دقيق سهام به آلبرت انيشتين بازمي‌گردد. او در تلاش بود تا واقعيت عجيبي را كه براي اولين بار توسط گياه‌شناس انگليسي، رابرت براون در سال ۱۸۲۷ مطرح شد، شرح دهد. براون هنگامي‌كه با ميكروسكوپ خود به ذرات خاك درون قطره‌ي آب نگاه مي‌كرد، متوجه حركت نامنظم و بي‌هدف اين ذرات شد. اين حركت كه آن را حركت براوني مي‌نامند، توجيهي جز زنده بودن اين دانه‌هاي خاك نداشت؛ ولي حقيقتا چه عاملي باعث حركت دادن آن‌ها مي‌شد؟
انيشتين در مقاله خود كه در سال ۱۹۰۵ منتشر شد، به تشريح كامل اين پديده پرداخت. او كه در آن زمان همچنان در مورد اتم‌ها و مولكول‌ها فكر مي‌كرد، متوجه شد اين دانه‌هاي مرئي در واقع به‌وسيله‌ي مولكول‌هاي نامرئي آب به حركت درمي‌آيند. به‌طور ميانگين، اين برخوردها مي‌تواند از تمام جهت‌ها به‌صورت برابري رخ دهد؛ اما در يك لحظه‌ي به‌‌خصوص، مولكول‌هاي بيشتري از آب تمايل دارند به يك سمت از اين دانه‌ها برخورد كنند كه اين عمل باعث مي‌شود ضربه‌اي در جهتي تصادفي به دانه وارد شود.
انيشتين اين مفهوم را به يك معادله‌ي رياضي تبديل كرد كه اين حركات نامنظم را در قالب رياضيات بيان كرده باشد. مقاله‌ي حركت براوني او به‌صورت كلي‌تر به‌عنوان اولين اثبات رسمي وجود اتم‌ها و مولكول‌ها شناخته مي‌شود. از اين معادله همچنان به‌عنوان پايه‌اي براي برخي پيش‌بيني‌هاي سهام بازار استفاده مي‌شود.
انرژي خورشيدي
در ماه مارس سال ۱۹۵۸، نيروي دريايي آمريكا سازه‌اي كره‌اي در ابعاد يك گريپ‌فروت را كه به آن لقب وانگارد ۱ را داده بودند، به مدار اطراف زمين پرتاب كردند. اين پرتاب از اين انديشه متخصصين مورد توجه قرار گرفت كه در آن براي اولين بار از يك فناوري توليد نيروي پيشرو به نام سلول‌هاي خورشيدي استفاده شده است.
امروزه سلول‌هاي خورشيدي انرژي لازم براي تقريباً تمام صدها ماهواره‌اي كه به دور زمين در حال چرخش هستند و كاوشگرهاي فراواني را كه به سياراتي همچون سياره‌ي مشتري پرتاب‌شده‌اند، تأمين مي‌كند. در سطح زمين نيز سلول‌هاي خورشيدي با كمتر شدن ارزش آن‌ها و رقابت با نيروي الكتريكي متداول، به‌طور گسترده در بام ساختمان‌ها در حومه‌ي شهرها گسترش يافته‌اند.
نسخه‌ي اوليه اين سلول‌ها به تاريخ ۱۸۳۹ برمي‌گردد. انيشتين در سال ۱۹۰۵ اصول اساسي عملكرد اين سلول‌ها را مطرح كرد. نقطه‌ي شروع او از يك مقايسه‌ي ساده آغاز شد: اگر ماده به حالت توده‌اي باشد (كه همين‌طور هم هست) و اگر تمام مواد در عالم از اتم‌ها و مولكول‌ها تشكيل شده باشند؛ درنتيجه مطمئناً نور نيز بايد به‌صورت توده‌اي باشد.
بعدها، پس از استدلال‌هاي انيشتين، فيزيك‌دان‌ها كشف كردند كه وقتي يك جسم صلب، نور را جذب يا آن را منتشر مي‌كند، اين پديده با گرفتن گام‌به‌گام انرژي به‌صورت گسسته، اتفاق مي‌افتد و به عقيده انيشتين، راحت‌ترين راه درك اين واقعيت عجيب، اين است كه فرض كنيم نور نيز درواقع از بسته‌هاي انرژي جدا از هم تشكيل شده است؛ ذراتي از نور كه بعدها به نام فوتون شناخته شدند.
بر اساس انديشه متخصصينيه‌ي انيشتين، انرژي هر بسته با فركانس نور متناسب است و راه ساده‌اي نيز براي آزمايش اين ايده پيشنهاد داد: پرتوي نوري را به سطح يك فلز بتابانيد. اگر فركانس اين پرتو به‌اندازه‌ي كافي بالا باشد يا اينكه حداقل تعدادي از اين بسته‌ها، انرژي كافي براي جابجايي الكترون‌هاي فلز و ارسال آن‌ها به بيرون داشته باشند، مي‌توان با چنين آزمايشي اين بسته‌هاي انرژي را شناسايي كرد. سلول‌هاي خورشيدي نيز اساساً به اين طريق كار مي‌كنند: جريان نور خورشيد باعث مي‌شود الكترون‌هاي داخلي اين سلول‌ها به سطح بالاتري از انرژي منتقل شوند كه باعث توليد جريان الكتريسيته مي‌شود.
تا قبل از انيشتين هيچ‌كسي نتوانست اين پديده را به‌طور كامل شرح دهد. دستاورد او در تشريح اثر فوتوالكتريك به حدي اهميت داشت كه در سال ۱۹۲۱ موفق به كسب جايزه نوبل فيزيك شد.
ليزر
در ۶ دهه‌ي گذشته از زماني كه فيزيكدانان براي اولين بار نمونه‌ي آزمايشگاهي يك پرتو ليزر را در سال ۱۹۶۰ نشان دادند تاكنون، اين وسيله تقريباً گستره‌ي وسيعي از ابزارها، از باركد خوان‌ها گرفته تا دستگاه‌هاي اصلاح مو را در اختيار خود گرفته‌اند.
تمام اين دستگاه‌ها مديون ايده‌اي هستند كه انيشتين در سال ۱۹۱۷ روي آن كار مي‌كرد؛ او در تلاش بود تا بيشتر دريابد كه ماده چگونه بر نور اثر مي‌گذارد و با اين تصور كه دسته‌اي از اتم‌ها در نور شناور هستند، كار خود را شروع كرد. انيشتين با توجه به يافته‌هاي گذشته خود مبني بر اينكه اتم‌هايي كه در سطوح پايين‌تري از انرژي قرار دارند، مي‌توانند با جذب فوتون‌ها به سطوحي با انرژي بالاتر منتقل شوند، به اين نتيجه رسيد كه اتم‌هاي پرانرژي‌تر مي‌توانند خودبه‌خود با انتشار فوتون‌ها به سطوح انرژي پايين‌تر بازگردند و هنگامي‌كه مدت‌زمان مناسبي گذشت، همه‌چيز در شرايط متعادل قرار مي‌گيرد.
بنابراين، انيشتين از اين نتايج حدس ديگري الهام گرفت: شايد فوتون‌ها تمايل دارند مرحله‌به‌مرحله پيشروي كنند، بنابراين حضور دسته‌اي از فوتون‌ها و حركت آن‌ها به يك جهت خاص احتمال اينكه اتم‌هاي پرانرژي، فوتون ديگري را نيز به همان جهت ارسال كنند، افزايش مي‌دهد. او اين فرآيند را انتشار تحريك‌شده ناميد و هنگامي‌كه در معادلات خود اين اثر را در انديشه متخصصين گرفت، محاسبات او با مشاهداتش مطابقت پيدا كرد.
ليزر تنها يك وسيله‌ي بهره‌برداري از اين پديده است. در ليزر دسته‌اي از اتم‌ها كه داراي نور يا انرژي الكتريكي هستند، وجود دارند كه فوتون‌ها را در كانالي مشخص و در جهتي دقيق منتشر مي‌كند. به احترام دستاوردهاي انيشتين، نام ليزر را براي اين دستگاه‌ها انتخاب كرده‌اند.
هم انديشي ها