Ang Pambihirang Taon ni Einstein

NOONG 1905, inilathala ng isang 26-na-taóng-gulang na klerk ng opisina ng mga patente na nagngangalang Albert Einstein ang apat na akda hinggil sa siyensiya na bumago sa ating pananaw hinggil sa uniberso​—mula sa pinakamaliliit na bagay na bumubuo rito hanggang sa pinakamalalaking galaksi nito. Ang ilan sa mga akdang ito ay naging mga salik din sa paglikha ng maraming imbensiyon nitong nakalipas na 100 taon na nagpabago sa buhay ng mga tao.

“Halos lahat ng importante at pangunahing ideya sa makabagong pisika,” ang sabi ng nagwagi ng Nobel Prize sa larangan ng pisika na si Isidor Rabi, “ay nagmula kay Einstein sa paanuman.” Ano ba talaga ang natuklasan ni Einstein isang siglo na ang nakalilipas?

Pagtuklas sa mga Lihim ng Liwanag

Inihayag sa akda ni Einstein na inilathala noong Marso 1905 ang ilang lihim hinggil sa katangian ng liwanag. Alam na ng mga siyentipiko noon na habang naglalakbay ang liwanag, kumikilos ito na parang mga alon sa maliit na lawa. Gayunman, hindi maipaliwanag ng wave theory kung bakit lumilikha ng kuryente ang malamlam na liwanag na kulay asul kapag tumatama ito sa ilang uri ng metal, samantalang hindi naman ito nagagawa ng matingkad na pulang liwanag. Nakatulong ang sanaysay ni Einstein upang maipaliwanag ang tinatawag na photoelectric effect na ito.

Ikinatuwiran ni Einstein na ang liwanag kung minsan ay masasabing binubuo ng katiting na mga yunit ng enerhiya, na tinawag nang maglaon na mga photon. Kapag ang mga photon na ito ay nasa tamang antas ng enerhiya, o kulay, napalalabas nito ang mga elektron sa mga atomo ng ilang uri ng metal. (Masyadong mahina ang mga photon ng pulang liwanag para magawa ito.) Dahil sa interaksiyong ito, dinadaluyan ng kuryente ang materyal. Ang makabagong mga imbensiyon na gaya ng camera tube ng telebisyon, solar power cell, at mga light meter sa potograpiya ay dinisenyo alinsunod sa paglalarawan ni Einstein sa photoelectric effect.

Napanalunan ni Einstein ang 1921 Nobel Prize for Physics dahil sa paraan niya ng pagpapaliwanag hinggil sa liwanag. Ang kaniyang akda ay umakay sa pagtatatag ng isang bagong larangan ng siyensiya na tinatawag na quantum theory. Ang quantum theory naman ang naging saligan ng maraming bagong pagsulong kasali na ang nuclear science, elektroniks, at nanotechnology.

Kung Bakit Sumasayaw ang mga Polen

Noong 1905, ibinaling din ni Einstein ang kaniyang pansin sa mga atomo at molekula. Nagbigay siya ng teoretikal na paliwanag hinggil sa epekto ng mga ito sa maliliit na polen na nakalutang sa tubig. Noong 1827, napansin ng biyologong nagngangalang Robert Brown na waring umiindak-indak ang mga polen na nakalubog  sa tubig nang silipin niya ito sa mikroskopyo. Tinawag niya ang sayaw na ito ng polen na Brownian motion, subalit hindi niya maipaliwanag kung bakit nangyayari ito.

Sa kaniyang akda noong Mayo 1905, binanggit ni Einstein na nangyayari ang Brownian motion na ito dahil sa pagyanig ng mga molekula ng tubig. Hindi lamang niya nakalkula ang laki ng mga molekula ng tubig kundi nahulaan din niya ang espesipikong mga katangian ng kanilang mga atomo. Ginamit ng iba pang mga siyentipiko ang mga prediksiyong ito bilang saligan ng higit pang pananaliksik, anupat naalis ang mga pag-aalinlangan na mayroon ngang mga atomo. Ang makabagong pisika ay batay sa ideya na ang materya ay binubuo ng mga atomo.

Relatibo ang Oras

Ang special theory of relativity ni Einstein, na inilathala noong Hunyo 1905, ay salungat sa saligang paniniwala ng mga siyentipiko na gaya ni Isaac Newton​—na sa buong uniberso, ang pagsukat sa oras ay hindi nagbabago sa anumang pagkakataon. Ang mga implikasyon ng teoriya ni Einstein na tinatanggap na ng karamihan sa ngayon ay waring lubhang kakatwa.

Halimbawa, ipagpalagay na pinagpareho mo at ng iyong kaibigan ang oras sa inyong relo. Pagkatapos, sumakay ng eroplano ang iyong kaibigan at umikot sa buong daigdig, samantalang naiwan ka naman sa bahay. Pagbalik niya, mas huli nang kaunti ang oras na makikita sa relo niya kaysa sa relo mo. Sa iyong pananaw, bumagal ang oras para sa iyong naglakbay na kaibigan. Mangyari pa, napakaliit ng pagkakaiba kung ang paglalakbay ay kasimbilis lamang ng magagawa ng tao. Gayunman, habang pabilis nang pabilis ang paglalakbay hanggang sa maging kasimbilis na ng liwanag, hindi lamang bumabagal nang husto ang oras kundi nagiging mas maliit din ang mga bagay at nadaragdagan ang mass ng mga ito. Sinasabi sa teoriya ni Einstein na hindi ang oras kundi ang bilis ng liwanag ang di-nagbabago sa buong uniberso.

Isang Pormula na Bumago sa Daigdig

Noong Setyembre 1905, naglathala si Einstein ng isa pang akda na itinuturing na matematikal na pansuporta sa kaniyang special theory of relativity. Nakasulat dito ang pormula na naging simbolo ng kaniyang pananaliksik, E=mc². Sinasabi sa ekwasyon na ito na ang dami ng enerhiya na inilalabas kapag hinati ang isang atomo ay katumbas ng nawala nitong mass na minultiplika sa bilis ng liwanag na minultiplika sa sarili nito.

Dahil sa mga pagsisikap ng mga siyentipikong gaya ni Einstein, maraming natutuhan ang sangkatauhan sa katangian ng uniberso. Magkagayunman, ang kasalukuyang dami ng nalalaman ng tao ay katulad pa rin ng inilarawan ni Job noong sinauna. Mapagpakumbaba niyang inamin noong binabanggit niya ang mga gawa ng Maylalang: “Narito! Ito ang mga gilid ng kaniyang mga daan, at bulong lamang ng isang bagay ang narinig tungkol sa kaniya!”​—Job 26:14.

[Dayagram/Mga larawan sa pahina 20]

(Tingnan ang publikasyon)

Ang liwanag ay kumikilos na parang alon at partikula. Dahil sa pagkaunawa rito, nakagawa ng mga calculator na pinagagana ng enerhiya ng araw at mga light sensor sa mga digital camera

[Dayagram/Mga larawan sa pahina 21]

(Tingnan ang publikasyon)

Ang pag-indak na Brownian motion ay nakatulong upang mapatunayan ang pag-iral ng mga atomo

[Dayagram/Mga larawan sa pahina 21]

(Para sa aktuwal na format, tingnan ang publikasyon)

E Ang enerhiya

= ay katumbas

m ng mass

c² na minultiplika sa bilis ng liwanag na minultiplika sa sarili nito

ang c² ay nangangahulugang c na minultiplika sa c, o halos 300,000 kilometro kada segundo na minultiplika sa halos 300,000 kilometro kada segundo

Yamang ang c² ay pagkalaki-laking bilang, ang katiting na mass ay maaaring ikumberte sa pagkalakas-lakas na enerhiya. Kapag hinati ang atomo ng uranyo, dalawang maliliit na atomo ang agad na mabubuo subalit mawawala rin dito ang mga 0.1 porsiyento ng mass nito; ang katiting na mass na ito ay nagiging malakas na pagsabog

Paglabas ng enerhiya

Kahit isang kilo lamang ng anumang substansiya na lubusang ginawang enerhiya ay katumbas ng:

◼ halos 25 bilyong kilowatt hour

◼ enerhiyang kailangan upang malibot ng isang sasakyan nang 400,000 beses ang lupa

◼ enerhiyang kailangan upang malibot ng pinakamalaking tangker ng langis nang 900 beses ang buong daigdig

◼ kinakailangang suplay ng kuryente ng Estados Unidos sa dalawang araw

Totoo rin ang kabaligtaran nito. Kailangan ang pagkalakas-lakas na enerhiya upang makabuo ng kahit isa lamang atomo

[Mga larawan sa pahina 21]

Miyentras mas mabilis kang maglakbay, mas mabagal ang takbo ng oras

[Larawan sa pahina 21]

Ang mga relo sa mga satelayt ng Global Positioning System (GPS) ay hindi kasimbilis ng mga relo sa lupa. Kapag hindi iwinasto ang epektong ito ng relativity, mawawalang-saysay ang signal ng GPS

[Picture Credit Lines sa pahina 20]

Einstein: Photo by Topical Press Agency/Getty Images; background: CERN photo, Geneva