Neljän kuukauden ajan, maaliskuusta kesäkuuhun 1905, Albert Einstein tuotti neljä artikkelia, jotka mullistivat tieteen. Yksi selitti kuinka mitata nesteessä olevien molekyylien kokoa, toinen esitti kuinka määrittää niiden liikkumisen ja kolmas kertoi kuinka valo tulee paketteina, joita kutsutaan fotoneiksi - kvantfysiikan perusta ja ajatus, joka lopulta voitti hänelle Nobel-palkinnon. Neljännessä artikkelissa esiteltiin erityinen suhteellisuusteoria, joka johti fyysikkojen pohtimaan tila- ja ajankäsityksiä, jotka olivat riittäneet sivilisaation alusta lähtien. Sitten, muutamaa kuukautta myöhemmin, melkein jälkikäteen, Einstein huomautti viidennessä artikkelissaan, että aine ja energia voivat olla vaihdettavissa erityisesti atomitasolla, että E = mc2, ydinenergian tieteellinen perusta ja tunnetuin matemaattinen yhtälö historia.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuinka Albert Einstein käytti kuuluisuuttaan tuomitakseen amerikkalaisen rasismin
Ei ihme, että vuosi 2005 on nimetty maailmanlaajuisesti kaiken Einsteinin juhlaksi. Kansainväliset fysiikkajärjestöt ovat julistaneet tämän 100-vuotisjuhlan maailman fysiikan vuodeksi, ja tuhannet tiede- ja koulutuslaitokset ovat seuranneet johtajuuttaan. Kuvia Einsteinista on tullut entistä tavallisempia, keskustelut hänen vaikutuksestaan kulttuuriseen rumpuryhmään. "Hänen nimensä on synonyymi tieteelle", sanoo New Yorkin kaupunginyliopiston tutkijakeskuksen fyysikko Brian Schwartz. "Jos pyydät lapsia näyttämään, miltä tiedemies näyttää, ensimmäinen piirtämä asia on villit valkoiset hiukset."
Einsteinin ”ihmevuosi” vihki monin tavoin nykyajan, sen hyppäävillä, ristiriitaisilla näkökulmilla ja shokeilla vakiintuneille totuuksille. Mutta aika oli yleensä suuri kulttuurinen ja sosiaalinen murros. Myös vuonna 1905 Sigmund Freud julkaisi esseensä ”Vitsit ja niiden suhde alitajuisuuteen” ja kertomuksen yhdestä hänen ensimmäisistä psykoanalyyseistään. Pablo Picasso siirtyi sinisestä jaksostaan ruusujaksoonsa. James Joyce valmisti ensimmäisen kirjansa Dubliners . Kukaan ei kuitenkaan ajatellut uudelleen yleismaailmallisia oletuksia perusteellisemmin kuin Einstein.
Paljolti tästä syystä Einstein on nykyään enemmän myytti kuin ihminen, ja sen myyttin ydin on, että hänen mielensä toiminnot ovat paitsi useimpien kuolevaisten, jopa useimpien fyysikkojen ulottumattomissa. Kuten monien myyttien kohdalla, siihen on olemassa totuus. ”Olen oppinut yleisen suhteellisuuden suhteen kolme kertaa”, sanoo Spencer Weart, Amerikan fysiikan instituutin fysiikan historian keskuksen johtaja. "Se on niin vaikeaa, hienovaraista, erilaista."
Mutta myyttiin liittyy myös paljon liioittelua. Heti alusta lähtien, kauan ennen kuin hän oli tarkastamaton Einstein, fysiikan kollegoidensa vanhimmat ymmärsivät saavutuksensa ja sen suuremman merkityksen. Hän keksi fysiikan uudelleen, mikä on vain yksi tapa sanoa, että hän on keksinyt tavan, jolla me kaikki - fyysikot ja fyysikotkin samanaikaisesti - ajattelemme paikkamme kosmossa.
Erityisesti hän keksi relatiivisuuden. Galileo Galilei esitti vuonna 1632 käsiteltävänä olevan tutkielman siitä, mistä tulisi suhteellisuusteorian klassinen versio. Hän kutsui sinut, hänen lukijasi, kuvittelemaan itsesi laiturilla tarkkailemalla tasaisella nopeudella liikkuvaa alusta. Jos joku aluksen maston yläosassa pudottaisi kallion, minne se laskeutuisi? Maston juuressa? Tai pienen matkan taaksepäin, joka vastaa etäisyyttä, jonka alus oli peittänyt kallion pudotessa?
Intuitiivinen vastaus on pieni etäisyys taaksepäin. Oikea vastaus on maston perusta. Kiviä pudottaneen merimiehen kannalta kallio putoaa suoraan alas. Mutta teille laiturilla kallio näyttäisi laskevan kulmaan. Sekä teillä että merimiehellä olisi sama väite oikeudesta - kallion liike on suhteessa siihen, kuka sitä tarkkailee.
Einsteinillä oli kuitenkin kysymys. Se oli häirinnyt häntä kymmenen vuoden ajan siitä, kun hän oli 16-vuotias opiskelija Aaraussa, Sveitsissä, kunnes tapahtui kohtalokas ilta toukokuussa 1905. Kävellessään töistä kotiin, Einstein keskusteli fyysikon kollegan ja Michele Besson kanssa. hänen paras ystävänsä patenttitoimistossa Bernissä, Sveitsissä, missä he olivat molemmat toimihenkilöitä. Einsteinin kysymys lisäsi itse asiassa Galileon kuviin monimutkaisuuden: Entä jos maston yläosasta laskeva esine ei olisi kallio, vaan valonsäde?
Hänen valintansa ei ollut mielivaltainen. Neljäkymmentä vuotta aikaisemmin skotlantilainen fyysikko James Clerk Maxwell oli osoittanut, että valon nopeus on vakio. Se on sama riippumatta siitä, siirrytkö kohti valonlähdettä tai pois siitä, vai liikkuu kohti sinua vai pois sinusta. (Muutos ei ole valon aaltojen nopeus, vaan aaltojen määrä, joka tavoittaa sinut tietyssä ajassa.) Oletetaan, että palaat laiturille ja katsot Galileon alusta, vasta nyt sen maston korkeus on 186 282 mailia tai etäisyys, jonka valo kulkee tyhjiössä sekunnissa. (Se on pitkä laiva.) Jos maston yläosassa oleva henkilö lähettää merkkivalon suoraan alaspäin aluksen liikkuessa, minne se laskeutuu? Sekä Einsteinille että Galileolle se laskeutuu maston pohjaan. Telakaltasi kannalta maston pohja on siirtynyt maston yläosan alapuolelta laskeutumisen aikana, kuten se tapahtui, kun kallio putosi. Tämä tarkoittaa, että etäisyys, jonka valo on kulkenut sinun näkökulmastasi, on pidentynyt. Se ei ole 186 282 mailia. Se on enemmän.
Sieltä Einstein alkaa lähteä Galileosta. Valon nopeus on aina 186 282 mailia sekunnissa. Nopeus on yksinkertaisesti etäisyys jaettuna ajanjaksolla tai ”per”. Valonsäteen tapauksessa nopeus on aina 186 282 mailia sekunnissa, joten jos muutat valonsäteen matkaa, sinun on myös muutettava aikaa.
Sinun on muutettava aikaa.
”Kiitos!” Einstein tervehti Bessoa aamulla heidän merkittävän keskustelunsa jälkeen. "Olen ratkaistu ongelman täysin."
Einsteinin laskelmien mukaan aika ei itse ollut vakio, ehdoton, muuttumaton osa maailmankaikkeutta. Nyt se oli muuttuja, joka riippui siitä, kuinka sinä ja mikä tahansa tarkkailemasi liikut suhteessa toisiinsa. "Joka toinen fyysikko oletti olevan olemassa universaali maailmankello, joka piti aikaa", Schwartz sanoo. ”Einstein poisti sen idean kokonaan.” Telakalla olevan henkilön kannalta valon kulku aika laivan kannelle oli yli sekuntia. Tämä tarkoittaa, että aika aluksella näytti kulkevan hitaammin kuin laiturilla. Käänteisen, Einstein tiesi, olisi myös oltava totta. Merimiehen kannalta telakka liikkuu, ja siksi korkealta mailta alaspäin lähetetty valonsäde näyttäisi häntä kulkevan hieman kauempana kuin se olisi telakalla. Merimiehen kannalta aika merellä näyttää kulkevan hitaammin. Ja siellä meillä on se: uusi suhteellisuusteoria.
"Tästä lähtien tila itsessään ja aika itsessään on tarkoitus haalistua pelkkiksi varjoiksi", saksalainen matemaatikko Hermann Minkowski julisti vuonna 1908. Muut fyysikot olivat tehneet laskelmia, jotka osoittivat samanlaisen eron ajan mittauksessa kahden tarkkailijan välillä, mutta he lisäsivät aina jonkin version "mutta ei oikeastaan". Heille aikaero saattaa olla matematiikassa, mutta se ei ollut maailmassa. Einstein kuitenkin sanoi, että "oikeasti" ei ole. On vain se, mitä telakalla voi mitata liikkuvan aluksen ajassa ja mitä merimies voi mitata liikkuvan aluksen ajassa. Ero näiden kahden välillä on matematiikassa, ja matematiikan on maailma. Einsteinin käsitys oli, että koska nämä käsitykset ovat kaikki mitä voimme koskaan tietää, ne ovat myös maailmankaikkeuden mittaamisen kannalta kaikki asia.
Smithsonianin Yhdysvaltain historian kansallismuseo, valokuvahistoriakokoelma ("Tiedän, että sellainen kohtalo antoi minulle löytää pari hienoa ideaa monen vuoden kuumeisen työn jälkeen", Einstein (Princetonin syventävien tutkimusten instituutissa 1940) kirjoitti kerran. fyysikollesi.) Tämä oli melko rapeaa juttua 26-vuotiaalle virkailijalle, joka vain muutama viikko aikaisemmin oli jättänyt väitöskirjansa Zürichin yliopistoon. Einstein säilytti päivätyönsä patenttivirastossa vuoteen 1909 saakka, mutta hänen hämäryytensä oli ohi, ainakin fyysikoiden keskuudessa. Jotkut Saksan merkittävimmät tutkijat keskustelivat hänen ideoistaan vuoden kuluessa suhteellisuussuunnitelmansa valmistumisesta. Vuonna 1908 fyysikko Johann Jakob Laub matkusti Würzburgista Berniin opiskelemaan Einsteinin kanssa, kiistäen, että patenttivirastossa työskentelevän suuren miehen löytäminen oli yksi historian "huonoista vitseistä". Mutta Einstein ei valittanut. Hänen ”komea” palkka, kun hän kirjoitti ystävälle, oli riittävä vaimon ja 4-vuotiaan pojan Hans Albertin tukemiseen, ja hänen aikataulunsa ansiosta hänelle ”kahdeksan tuntia hauskaa päivässä, ja sitten on myös sunnuntai. ”Työssäkin hän löysi paljon aikaa haaveilla.
Yhden tällaisen unelman aikana Einstein koitti sen, mitä hän myöhemmin kutsui "elämäni menestyvimmäksi ajatukseksi".
Hän tiesi, että hänen 1905 erityinen suhteellisuusteoriansa sovelsi vain levossa olevan ruumiin ja vakionopeudella liikkuvan kehon väliseen suhteeseen. Entä kehot, jotka liikkuvat muuttuvilla nopeuksilla? Syksyllä 1907 hän näki mielensä silmissä näkemyksen, joka ei ole toisin kuin mastosta laskeutuva valonsäde: mies, joka putosi katolta.
Mitä eroa? Toisin kuin vakionopeudella liikkuva valonsäde, putoava ihminen kiihtyisi. Mutta toisessa mielessä hän olisi myös levossa. Koko maailmankaikkeuden jokaisella aineromulla olisi painovoiman kautta tapahtuva hienovaraisesti ennakoitavissa oleva vaikutus ihmiseen. Tämä oli Einsteinin tärkein näkemys - kiihtyvyys ja gravitaatio ovat kaksi tapaa kuvata samaa voimaa. Aivan kuten joku Galileon laivan aluksella olisi yhtä paljon oikeutta ajatella aluksesta lähtevää telakkaa kuin telakalta lähtevä alus, niin katossa vapaasti pudotettavalla miehellä olisi yhtä suuri oikeus ajatella olevansa levossa ollessaan. maa sattuu häntä kohti. Ja siellä meillä on se: toinen suhteellisuusteoria, nimeltään yleinen suhteellisuusteoria.
"Einstein otti aina sen, mitä kaikki muut pitivät kaksi täysin erilaista luonnon skenaariota, ja näki ne vastaavina", sanoo Gerald Holton Harvardista, johtava Einsteinin tutkija. Avaruus ja aika, energia ja massa, kiihtyvyys ja gravitaatio: Kuten Holton sanoo, "Einstein oli aina vastakkainasettelussa. Miksi pitäisi olla kaksi erilaista ilmiötä, joissa on kaksi erilaista teoriaa, selittääkseen niitä, kun ne näyttävät minulta yhdeltä ilmiöltä?"
Vuoden 1907 visionsa jälkeen kuitenkin kuluu vielä kahdeksan vuotta, ennen kuin Einstein laati yhtälöt sen tukemiseksi. Einstein kertoi ystävilleen, että kun hän vihdoin tajusi matematiikan osoittaakseen suhteellisuusteoriaa vuonna 1915, jotain räjähti hänen sisällään. Hän tunsi sydämensä sykkyvän virheellisesti, ja sydämentykytys ei pysähtynyt päiviin. Myöhemmin hän kirjoitti ystävälle: "Olin innostukseni ulkopuolella."
Siihen mennessä Einstein oli professori Berliinin yliopistossa, ja suuri sota oli raivonnut mantereelle. Sanoen Einsteinin saavutuksesta saavuttaa fyysikkojen laajempi maailma, sen piti matkustaa vihollislinjojen yli. Einstein vei kirjoituksensa suhteellisuussuhteellisuudesta Alankomaihin, ja sieltä fyysikko-ystävä lähetti ne Pohjanmeren yli Englantiin, missä he lopulta saavuttivat Arthur Eddingtonin, ehkä maailman ainoan tähtitieteilijän, jolla oli poliittinen vaikutusvalta ja tieteellinen näkyvyys riittävästi mobilisoitumiseen. sodan aikaresurssit ja yleisen suhteellisuusteorian testaaminen.
Einstein oli kertonut, että auringonpimennys tarjosi harvinaisen mahdollisuuden tarkkailla painovoiman vaikutusta valoon. Päivittäisen taivaan tummentuessa, tähdet muuttuivat näkyviksi, ja jos auringon painovoima todellakin vetäisi lähivalaisinta, silloin auringon reunan lähellä olevat tähdet näyttäisivät olevan poissa paikasta asteella, jonka hänen yhtälönsä tarkkaan ennusti. Eddington keräsi kansansa tiedejoukot, ja Ison-Britannian tähtitieteilijä Sir Frank Dyson vetoaa sodansa köyhdistyneeseen hallitukseensa lähettämään kaksi retkikuntaa seuraamaan kokonaispimennystä 29. toukokuuta 1919 - yhden Sobraliin, Brasiliaan, toisen Príncipeen, saari Afrikan länsirannikon vieressä.
Syyskuun lopulla Einstein sai sähkeen sanomalla, että pimennys tulokset vastasivat hänen ennusteitaan. Lokakuussa hän hyväksyi Manner-Euroopan merkittävimpien fyysikkojen onnittelut Amsterdamissa pidetyssä kokouksessa. Sitten hän meni kotiin Berliiniin. Sikäli kuin hän tiesi, hän oli saanut erääntymisensä.
”KEHITYS TIETEESSÄ”, Marraskuun 7. Times of London lyötiin. ”Uusi maailmankaikkeuden teoria. Newtonin ideat kukistettiin. ”Edellisenä päivänä Dyson oli lukenut ääneen pimennyksen tulokset kuninkaallisen yhdistyksen ja kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran harvinaisessa yhteisistunnossa. Kuninkaallisen yhdistyksen presidentti ja elektronin löytäjä JJ Thomson kutsui Einsteinin teoriaa ympäri maailmaa kilpailevassa lainauksessa "yhdeksi ihmisen ajattelun merkittävimmistä, ellei kaikkein mielenkiintoisimmista lausunnoista".
Vasta sitten, 14 vuotta Einsteinin ihmevuoden jälkeen, Einsteinin saavutuksista tuli yleinen tieto. Koska yleisö oppi erityisestä suhteellisuudesta ja yleisestä suhteellisuudesta samanaikaisesti, Weart sanoo, Einsteinin kultti yhdistyi nopeasti. "Ja sitten tuli kvantiteoria, ja ihmiset menivät takaisin ja sanoivat:" Voi, niin, Einstein teki myös sen. " ”
Tarkka määrä Einsteiniä koskevia artikkeleita ympäri maailmaa vuonna 1919 - ensimmäisen kuuluisuuden vuoden - on todennäköisesti mahdotonta; esseekilpailu, jonka sponsoroi Scientific American parhaan suhteellisuuden selittämiseksi maallikon kannalta, houkutteli töitä yli 20 maasta. "Minua ovat niin uppoutuneet kysymykset, kutsut, haasteet", Einstein kirjoitti kirjeessä tänä aikana, "että haaveilen, että poltan helvetissä ja että postinkantaja on paholainen, joka iankaikkisesti pajuu minua heittäen uusia kirjepaketteja päässäni, koska en ole vielä vastannut vanhoihin. ”
Ja kaikki tämä kuuluisuus, brittiläinen tähtitieteilijä WJS Lockyer huomautti, oli löytöille, jotka ”eivät koske henkilökohtaisesti tavallisia ihmisiä; vain astronomit kärsivät. ”Vastauksen syvyys voi johtua vain historiallisesta hetkestä - Suuren sodan jälkimaista. "Tässä oli jotain, joka vangitsi mielikuvituksen", kirjoitti puolalainen fyysikko ja Einsteinin tuleva yhteistyökumppani Leopold Infeld: "ihmissilmät, jotka katsovat haudoilla peitetystä maasta ja verestä taivaisiin, joita tähdet peittävät."
Einsteinistä tuli monille sodanjälkeisen lähentymisen ja palaamisen järkeen symboli. Kuten Eddington kirjoitti hänelle vähemmän kuin kuukauden kuluttua pimennysilmoituksesta, ”Englannin ja Saksan välisten tieteellisten suhteiden kannalta tämä on parasta mitä on voinut tapahtua.” Tämäkin tulkinta jatkaa jo tänäänkin. ”Tuon sodan aikana, kun suuri osa ihmiskunnasta omistautui järkevään tuhoon”, Holton on sanonut, Einstein ”paljasti maailmankaikkeuden suuren rakentamisen rajat. Sen on oltava yksi tuon ajan moraalimmista teoista. "
Mutta jotkut suhteellisuuteen liittyvät kriitikot väittivät, että Einstein oli vain yksi vieläkin anarkisti, joka ruokki sivilisaation hautajaiskyriä. Columbian yliopiston taivaanmekaniikan professori huolestunut New York Timesissa marraskuussa 1919 siitä, että impulssi "heittää syrjään hyvin testatut teoriat, joille on rakennettu koko nykyaikaisen tieteellisen ja mekaanisen kehityksen rakenne", oli kappaleesta " sota, lakot, bolševistiset kapinat. ”
Einsteinin omat poliittiset taipumukset vaikeuttivat edelleen ihmisten reaktioita hänen työhönsä. Hänen elämänsä välinen, elinikäinen autoritaarinen vasta-aikainen, hän oli luopunut Saksan kansalaisuudestaan 16-vuotiaana eikä pakolliseksi asevelvollisuuteen. Nyt syntyvässä WeimarRepublic -tapahtumassa juutalainen Einstein havaitsi itsensä olevan hampaiden urheilussa toimivien saksalaisten kansallismiesten roisto ja kansainvälisten edustajien sankari. "Tämä maailma on utelias hullu talo", Einstein kirjoitti ystävälle. ”Tällä hetkellä jokainen valmentaja ja tarjoilija kiistelevät suhteellisuusteorian oikeellisuudesta. Apersonin vakuuttavuus tässä suhteessa riippuu siitä poliittisesta puolueesta, johon hän kuuluu. ”” Argumentit ”laskivat pian kuolemanuhkiin, ja Einstein pakeni hetkeksi Saksasta puhuttavalle kiertueelle Japaniin. Kun Hitler nousi valtaan vuonna 1933, Einstein hylkäsi Saksan hyväksi. Hän hyväksyi nimityksen syventävien tutkimusten instituuttiin Princetonissa, jossa hän asui vaatimattomassa talossa Mercer Streetillä kuolemaansa murtuneen vatsaaneurysman takia 76-vuotiaana huhtikuussa 1955.
Koko julkisten vuosiensa ajan Einstein ilmeni ristiriitaisuuksia. Pacifisti, hän puoltaisi atomipommin rakentamista. Hän puolusti maailmaa ilman rajoja ja kampanjoi Israelin valtion perustamiseksi - niin paljon, että vuonna 1952 hänet kutsuttiin sen presidentiksi. Hän oli nero, joka puhalsi tyhjiin taloonsa Princetonissa, ja hän oli jokeri, joka pujotti kielensä valokuvaajalle. Mutta eivät vain nämä ristiriidat erottaneet häntä. Se oli heidän mittakaavansa. He olivat kaikki elämää suurempia, ja siksi ajattelu meni, täytyy hänen olla myös.
Mutta hän ei ollut, kuten hän hyvin tiesi. Hänen ensimmäinen avioliitto oli päättynyt avioeroon, toisen serkkunsa kanssa hänen kuolemaansa, melkein kaksi vuosikymmentä ennen hänen avioliittoaan. Hän syntyi yhdelle laittomalle tytölle, jonka uskotaan luovuttavan adoptioon ja joka on kadonnut historiaan, sekä kaksi poikaa, Hans Albert ja Eduard. Yksi heistä, Eduard, kärsi skitsofreniasta. Hans Albert opetti tekniikkaa UC Berkeleyssä. Siitä huolimatta, Einstein- pèrestä tuli jonkin verran myytti miesten keskuudessa.
Se oli kohtalo, jota Einstein vihasi. ”Tunnen”, hän kirjoitti ystävälle vuonna 1920, “kuin hautajainen kuva” - jos olisi jotain jumalanpilkkaa siinä, kuinka hänen epäjumalanpalvelunsa olivat silloin alkaneet muodostaa häntä. Ja ehkä siellä oli. Natsien tappamisen jälkeen Einsteinistä ei tule kaikkea kaikkea, vaan yhtä asiaa kaikille: pyhää.
Ensimmäisen Yhdysvaltain matkansa aikana (matkalla toisen vaimon Elsa Einsteinin kanssa vuonna 1921) Einstein sekoitti fysiikan luentoja varainkeruun kanssa Jerusalemin heprealaisen yliopiston puolesta. (Kongressin kirjasto, kohtelias Amerikan fysiikan instituutin Emillio Segre Visuaaliarkisto) Valkoisten hiusten halo oli auttanut. Vuonna 1919, kun maailma teki ensimmäisen kerran Einsteinin tuttavan, hänen 40-vuotias, hiukan kokki visio vihjasi vain tulevalle karikatyyrille. Mutta ajan myötä hänen hiuksensa lensivat kuin mieli kiinni, kun taas silmiensä alla olevat pussit syvenivät, ikään kuin taakasta näyttää liian kovalta ja nähdä liikaa. Ja mitä näille silmille tapahtui - hyvin, kun Steven Spielberg suunnitteli ET: n Maan ulkopuolisen otsikon hahmoa, ja hän halusi hyväntahtoisella ulkomaalaislähettiläälläsi olevan silmät, jotka ovat kosteita kuin viisas vanha mies, joka silmäilee edelleen lapsenomaista ihmettä, hän tiesi ketä käyttää.
Kauan ennen kuin yleisö valloitti Einsteinin, hänen fyysikot olivat alkaneet kyseenalaistaa hänen erehtymättömyytensä. Kun venäläinen matemaatikko Aleksandr Friedmann vuonna 1922 totesi, että hänen Einsteinin yhtälöitä käyttävien laskelmiensa mukaan maailmankaikkeus voisi laajentua tai supistua, Einstein kirjoitti lyhyen vastustuksen sanomalla, että Friedmannin matematiikka oli erehtynyt. Ayear myöhemmin Einstein myönsi, että virhe oli tosiasiassa hänen, mutta hän ei kuitenkaan katettu. Vain sen jälkeen, kun amerikkalainen tähtitieteilijä Edwin Hubble löysi 1929: n havainnon, että muut galaksit ovat poistumassa omastamme - että maailmankaikkeus todellakin laajenee -, Einstein hellitti. Hän oli syyllistynyt ”suurimpaan virheeseen”, hän huokaisi.
Myös itsepintaisuus hallitsisi hänen asennettaan kvantimekaniikkaan, vaikka kenttä oli osittain Einsteinin vuonna 1905 tekemän fotonitutkimuksen kasvu. Einstein vastusti usein ja kuuluisasti kvanttiteorian keskeisiä teemoja - että subatominen maailma toimii tilastollisten todennäköisyyksien sijasta syyn ja seurauksen varmuuksien perusteella. ”Jumala ei pelaa noppaa maailmankaikkeuden kanssa”, hän usein julisti ja kollegojensa yhä lisääntyneeseen kiihottumiseen vietti elämänsä kolme viimeistä vuosikymmentä yrittäen löytää - ilman menestystä - suurenmoisen yhtenäisen teorian, joka karkottaisi tällaisen epävarmuuden.
”Einstein oli yksimielinen, ja siinä voi nähdä hyviä ja pahoja”, sanoo Chicagon yliopiston kosmologi Michael S. Turner ja matemaattisten ja fysikaalisten tieteiden johtaja National Science Foundationissa. ”Hän oli yksimielinen sovittamalla yleinen suhteellisuusteoria Newtonin painovoimateorian kanssa, ja hän iski kotona. Mutta hän oli myös ajatellut löytää yhtenäinen kenttäteoria, ja vuodesta 1920 lähtien hänen uransa oli pelkkä kuolevainen. ”Vuosikymmenien ajan kokeilut ovat tuoneet toistuvasti sekä kosmosen relativistisia että kvantitulkintoja. "Avaruus on joustava", Turner sanoo. ”Aika loimii. Ja Jumala pelaa noppaa. ”
Hänen kuolemansa puolta vuosisataa tähtitieteilijät ovat validoineet ehkä kaikkein vallankumouksellisimman ennusteen, joka on upotettu Einsteinin yhtälöihin - maailmankaikkeuden luomisen iso bang -teoria, johtopäätös, joka vaikuttaa väistämättömältä, jos "ajaa elokuvaa" Hubblen laajentuneesta maailmankaikkeudesta taaksepäin. Ja suhteellisuusteorian hätkähdyttäviä seurauksia on ollut, kuten mustia reikiä, joita massoitetut tähdet voivat luoda niin suurilla massoilla, että niiden painovoima nielee kaiken lähellä olevan, myös valon. Kuten Weart sanoo, fyysikoiden maksimi lainaten, "yleinen suhteellisuusteoria laski vain 50 vuodessa ennen aikansa."
Tutkijat esittävät edelleen kysymyksiä, jotka Einstein teki mahdolliseksi: Mikä sai ison bangin aikaan? Mitä tapahtuu tilalle, ajalle ja aineelle mustan aukon reunalla? Mikä salaperäinen energia aiheuttaa maailmankaikkeuden laajentumisen kiihtymisen? "Tämä on todella Einsteinin teorian kulta-aika, aivan satavuotisjuhlavuotta lukuun ottamatta", sanoo Clifford M. Will, Washingtonin yliopiston fyysikko St. Louisissa ja Was Einstein Right?
Einstein puolestaan ei koskaan tiennyt, mikä häntä osui. "En ole koskaan ymmärtänyt, miksi suhteellisuusteorian, sen käytännöstä kaukana oleneiden käsitteiden ja ongelmien, kanssa olisi niin kauan pitänyt tavata vilkas tai jopa intohimoinen resonanssi laajalle yleisölle", hän kirjoitti iässä 1942 63. ”Mikä olisi voinut tuottaa tämän suuren ja jatkuvan psykologisen vaikutuksen? En ole vielä kuullut todella vakuuttavaa vastausta tähän kysymykseen. ”
Silloin kun Einstein osallistui City Lightsin Hollywood-ensi-iltaan vuonna 1931, elokuvan tähti ja ohjaaja Charlie Chaplin tarjosi hänelle selityksen: “He hurraavat minua, koska he kaikki ymmärtävät minua, ja he hurraavat sinua, koska kukaan ei ymmärrä sinua.” Ehkä Einstein saavutti ominaisen kuolemattomuutensa merkin, ei huolimatta hänen käsittämättömyydestään, vaan siitä johtuen. Yhteiskuntatieteilijä Bernard H. Gustin on ehdottanut, että Einsteinillä on jumalallinen asema, koska hänen ”uskotaan olevan tekemisissä sen kanssa, mikä on välttämätöntä maailmankaikkeudessa”. Holton selvitti hiljattain tätä kommenttia: “Uskon, että juuri tämän vuoksi niin monet, jotka tiesivät vähän Einsteinin tieteellisestä kirjoituksesta tuli pari saadakseen hänelle välähdyksen, ja tuntevat olonsa tähän päivään asti jotenkin kohollaan pohtiessa hänen ikonista imagoaan. ”
Halo on auttanut ylläpitämään myyttiä, pitäen Einsteinin läsnäolossa aikakauslehtien kansissa ja sanomalehtien etusivuilla, julisteissa ja postikorteissa, kahvikuppeissa, baseball-lippuissa, T-paitoissa, jääkaapimagneeteissa ja Google-haun perusteella 23 600 verkkosivustossa. Mutta mitä juhlimme tänä vuonna, on enemmän kuin myytti. Kehittäessään suhteellisuusteoriaa, Einstein keksi myös mitään muuta kuin tapa, jolla näemme maailmankaikkeuden. Tuhansien vuosien ajan tähtitieteilijät ja matemaatikot olivat tutkineet kehon liikkeitä yötaivaalla, etsineet sitten yhtälöitä niiden mukaisiksi. Einstein teki päinvastaisen. Hän aloitti tyhjäkäynnillä ja naarmuilla paperiin ja päästi loppuun osoittaen ilmiöitä, jotka olivat aikaisemmin käsittämättömiä ja edelleen käsittämättömiä. "Yleinen suhteellisuusteoria on yhden miehen käsitys siitä, minkä maailmankaikkeuden tulisi olla", sanoo Einsteinin tutkija Arthur I. Miller Lontoon UniversityCollegesta. "Ja se on melko paljon mitä se osoittautui olevan." Juuri tätä Einsteinin perintöä muistetaan maailman fysiikan teemavuonna, tätä kestävää panosta moderniin aikaan: mielen voittoa aineesta.
ENERGIAN VIIMEINEN SANA
Se voi olla maailman kuuluisin yhtälö, mutta mitä E = mc2 oikeastaan tarkoittaa?
Pian valmistuttuaan erikoisrelatiivisuutta käsittelevän paperinsa vuonna 1905 Einstein tajusi yhtälönsä, joita sovellettiin enemmän kuin tilaa ja aikaa. Tarkkailijan kannalta, joka seisoo edelleen suhteessa esineeseen, joka liikkuu erittäin nopeasti - lähestyy valonopeutta - esine näyttää lisääntyvän. Ja mitä suurempi on sen nopeus - toisin sanoen mitä enemmän energiaa on kulunut liikkumisen saamiseen - sitä suurempi on sen näennäinen massa. Erityisesti sen energian mitta olisi yhtä suuri kuin sen massan mitta kerrottuna neliön valon nopeudella.
Yhtälö ei auttanut tutkijoita suunnittelemaan atomipommia, mutta se selittää miksi atomien pilkkaaminen voi vapauttaa sienipilvien arvon. Valon nopeus, tai c, on suuri luku: 186 282 mailia sekunnissa. Kerro se itsestään, ja lopputuloksena on todella suuri luku: 34 700 983 524. Kerro nyt numero jopa edes poikkeuksellisen pienellä massamäärällä, kuten sellainen, jonka voi löytää atomin ytimestä, ja tulos on silti poikkeuksellisen valtava luku. Ja tämä luku on E, energia.
Kahden ydinfyysikon kehotuksesta Einstein kirjoitti presidentti Franklin D. Rooseveltille 2. elokuuta 1939, että uudentyyppiset "erittäin voimakkaat pommit" olivat nyt "mahdollisia". Historialaisten mielestä kirjeellä oli "tiukasti toissijainen rooli" liittolaisten valtioiden päätös jatkaa ydinvaihtoehtoa, sanoo fysiikan historioitsija Spencer Weart. Mutta se tosiasia, että Einstein ja epäsuorasti hänen yhtälönsä näyttivät minkä tahansa roolin, on ikuisesti yhdistänyt elinikäisen patsifistin ja utopian ihmiskunnan kykyyn tuhota itsensä.
Einstein huomasi myöhemmin, että arvio, jonka mukaan saksalaiset tutkijat kykenisivät rakentamaan atomipommin - mielikuva, joka sai hänet kirjoittamaan FDR: lle - oli virheellinen. "Jos olisin tiennyt, että nämä pelot ovat perusteettomia", hän kirjoitti ystävälle myöhään elämässä, "en olisi osallistunut tuon Pandoran laatikon avaamiseen." Mutta sen avaaminen ei ollut koskaan sulkemista, kuten Einstein itse oli tunnustanut. elliptisesti, melkein runollisesti, elokuussa 1945, kun hän kuuli uutisia Hiroshimasta. ”Voi Weh” - saksalaista sanaa tuskalla. "Ja siinä se on."
Uusi näkymä vakavuudesta
Einsteinin visio katolta kaatuneesta ihmisestä merkitsi suuren taistelun alkua
Kun Einstein työskenteli yleisen suhteellisuustehtävän yhtälöiden suhteen, joiden valmistuminen vie häneltä kahdeksan vuotta, hän meni vuorikiipeilyyn ranskalais-puolalaisen kemian Marie Curien kanssa. Näyttäen unohtaneen mielikuvituksen ja samoin kuin hänen vaikeuksiensa ymmärtää hänen saksaaan, Einstein vietti suuren osan ajasta puhuen painovoimasta. "Ymmärrät", Einstein sanoi hänelle ja tarttui yhtäkkiä käsivarteensa, "minun täytyy tietää, mitä tapahtuu hississä, kun se putoaa tyhjyyteen."
Einsteinin mielikuvituksen mukaan mies, joka oli keskeytetty katon ja maan väliin, oli nyt hissin sisällä. Tietyissä olosuhteissa matkustajalla ei olisi keinoa tietää, kokeeko hän painovoimaa vai kiihtyvyyttä ylöspäin. Jos hissi seisoo maan pinnalla, ihminen tunteisi siellä olevan painovoiman, mikä aiheuttaa putoamisten kohteiden kiihtyvän nopeudella 32 jalkaa sekunnissa neliössä. Mutta jos hissi kiihtyisi syvän avaruuden läpi samalla nopeudella, hän koettaisiin täsmälleen sama alaspäin suuntautuva voima.
Einstein kuvitteli hissin lävitsevän valonsäteen. Jos hissi nousee suhteessa valonlähteeseen, säde menee tietylle korkeudelle hissin toisella puolella ja näyttää kaarevan matkallaan vastakkaiselle seinälle alemmalle korkeudelle. Sitten Einstein kuvasi hissin olevan paikallaan maan pinnalla. Koska hän väitti, että nämä kaksi tilannetta ovat samat, Einstein päätteli, että saman vaikutuksen olisi oltava totta molemmille. Toisin sanoen painovoiman täytyy taivuttaa valoa.
Hänellä ei olisi matematiikkaa tukemaan tätä ajatusta vuoteen 1915 saakka, ja hänellä ei olisi todisteita ennen vuoden 1919 pimennysmatkoja. Mutta siihen mennessä hän oli niin varma laskelmistansa, että kun opiskelija kysyi, mitä hän olisi tehnyt, jos Hän oli kuullut, että pimennys havainnot eivät ollut vahvistaneet hänen matematiikkaansa, Einstein kertoi hänelle: ”Sitten olisin pahoillani rakkaasta Herrasta. Teoria on oikea. ”
