I løbet af fire måneder, marts til juni 1905, producerede Albert Einstein fire artikler, der revolutionerede videnskaben. Den ene forklarede, hvordan man kunne måle størrelsen på molekyler i en væske, en anden stillede, hvordan man bestemmer deres bevægelse, og en tredje beskrev, hvordan lys kommer i pakker kaldet fotoner - fundamentet i kvantefysik og ideen, der til sidst vandt ham Nobelprisen. En fjerde artikel introducerede særlig relativitet, hvilket førte fysikere til at overveje forestillinger om rum og tid, der var tilstrækkeligt siden civilisationens morgen. Så nogle måneder senere, næsten som en eftertanke, påpegede Einstein i en femte artikel, at stof og energi kan udskiftes specifikt på atomniveauet, at E = mc2, det videnskabelige grundlag for atomenergi og den mest berømte matematiske ligning i historie.
Relateret indhold
- Hvordan Albert Einstein brugte sin berømmelse til at fordømme amerikansk racisme
Ikke underligt at 2005 er blevet udpeget over hele verden som en fejring af alle ting Einstein. Internationale fysikorganisationer har udråbt denne hundredeårsdag som verdensår for fysik, og tusinder af videnskabelige og uddannelsesinstitutioner har fulgt deres føring. Billeder af Einstein er blevet endnu mere almindelige end sædvanligt, diskussioner om hans indflydelse på en kulturel trommeslager. ”Hans navn er synonymt med videnskab, ” siger Brian Schwartz, en fysiker ved City University of New York Graduate Center. ”Hvis du beder børnene om at vise dig, hvordan en videnskabsmand ser ud, er den første ting, de tegner, vildt hvidt hår.”
Einsteens "mirakelår" indviede på mange måder den moderne tidsalder med sine springende, uenige synspunkter og chok for etablerede sandheder. Men tiden var generelt en af de store kulturelle og sociale omvæltninger. Også i 1905 offentliggjorde Sigmund Freud sit essay ”Vittigheder og deres relation til det ubevidste” og en beretning om en af hans første psykoanalyser. Pablo Picasso skiftede fra sin blå periode til sin roseperiode. James Joyce afsluttede sin første bog, Dubliners . Stadigvis var ingen genovervejelse af universelle antagelser mere dybtgående end Einsteins.
Stort set af den grund er Einstein i dag mere myte end mennesket, og essensen af denne myte er, at hans sindes arbejde er uden for rækkevidde ikke kun for de fleste dødelige, men også for de fleste fysikere. Som med mange myter er der sandhed i det. ”Jeg lærte generel relativitet tre gange, ” siger Spencer Weart, direktør for Center for fysikhistorie ved American Institute of Physics. ”Det er så vanskeligt, subtilt, anderledes.”
Men der er også en masse overdrivelse til myten. Lige fra starten, længe før han var Einstein, den Ukrænkelige, forstod den mest prescient af hans medfysikere, hvad han havde opnået og dens større betydning. Han havde genopfundet fysik, hvilket er bare en anden måde at sige, at han havde opfundet den måde, vi alle sammen - fysikere og ikke-fysikere - forestiller os vores sted i kosmos.
Specifikt havde han genopfundet relativitet. I en afhandling fra 1632 fremlagde Galileo Galilei, hvad der ville blive den klassiske version af relativitet. Han inviterede dig, sin læser, til at forestille dig selv på en dock, og observere et skib, der bevæger sig med en jævn hastighed. Hvis nogen øverst på skibets mast skulle droppe en klippe, hvor skulle den da lande? I bunden af masten? Eller en lille afstand tilbage, svarende til den afstand, som skibet havde dækket, mens klippen faldt?
Det intuitive svar er en lille afstand tilbage. Det rigtige svar er masten. Fra synspunktet af den sømand, der faldt klippen, falder klippen lige ned. Men for dig på kajen ser klippen ud til at falde i en vinkel. Både du og sejlmanden ville have lige krav på at have ret - klippens bevægelse er i forhold til den, der observerer den.
Einstein havde imidlertid et spørgsmål. Det havde generet ham i ti år, fra det tidspunkt, han var 16-årig studerende i Aarau, Schweiz, indtil en skæbnesvangrig aften i maj 1905. Når han vandrede hjem fra arbejde, faldt Einstein i samtale med Michele Besso, en medfysiker og hans bedste ven på patentkontoret i Bern, Schweiz, hvor de begge var kontorister. Einsteins spørgsmål tilføjede i virkeligheden en komplikation til Galileos billedsprog: Hvad hvis objektet, der stiger ned fra toppen af masten, ikke var en klippe, men en lysstråle?
Hans valg var ikke vilkårligt. Fyrre år tidligere havde den skotske fysiker James Clerk Maxwell demonstreret, at lysets hastighed er konstant. Det er det samme, uanset om du bevæger dig mod kilden til lys eller væk fra det, eller om det bevæger sig mod eller væk fra dig. (Det, der ændrer sig, er ikke lysbølgenes hastighed, men antallet af bølger, der når dig i en bestemt tidsperiode.) Lad os antage, at du går tilbage til dokken og ser på Galileos skib, først nu er højden på masten 186.282 miles, eller afstanden, som lyset bevæger sig i et vakuum på et sekund. (Det er et højt skib.) Hvis personen øverst på masten sender et lyssignal lige ned, mens skibet bevæger sig, hvor vil det da lande? For både Einstein og Galileo lander den ved bunden af masten. Fra dit synspunkt på kajen, vil mastens bund bevæge sig ud fra toppen af masten under nedstigningen, som det gjorde, da klippen faldt. Det betyder, at afstanden, som lyset har rejst, set fra dit synspunkt, er blevet forlænget. Det er ikke 186.282 miles. Det er mere.
Det er her Einstein begynder at forlade Galileo. Lysets hastighed er altid 186.282 miles i sekundet. Hastighed er simpelthen afstand divideret med eller "pr." Et tidsrum. I tilfælde af en lysstråle er hastigheden altid 186.282 miles i sekundet, så hvis du ændrer afstanden, som lysstrålen bevæger sig, skal du også ændre tiden.
Du skal ændre tiden.
”Tak!” Einstein hilste på Besso morgenen efter deres øjeblikkelige diskussion. ”Jeg har løst problemet fuldstændigt.”
Ifølge Einsteins beregninger var tiden i sig selv ikke konstant, en absolut, en uforanderlig del af universet. Nu var det en variabel, der var afhængig af, hvordan du og hvad du observerer bevæger sig i forhold til hinanden. ”Enhver anden fysiker antog, at der var et universelt verdensur, der holdt tid, ” siger Schwartz. ”Einstein fjernede ideen fuldstændigt.” Fra synspunktet om personen på kajen var den tid, det tog lyset at nå frem til skibets dæk, længere end et sekund. Det betyder, at tiden om bord på skibet så ud til at passere langsommere end på kajen. Det modsatte, vidste Einstein, skulle også være sandt. Fra sømandens synspunkt ville dokken bevæge sig, og derfor ser en lysstråle sendt ned fra en høj stolpe på land for ham at rejse lidt længere end den ville gøre dig på kajen. For matrosen ser det ud til, at tiden på land passerer langsommere. Og der har vi det: et nyt relativitetsprincip.
”Herefter er pladsen i sig selv og tiden i sig selv dømt til at falme væk i blotte skygger, ” erklærede den tyske matematiker Hermann Minkowski i 1908. Andre fysikere havde foretaget beregninger, der viste en lignende forskel i måling af tid mellem to observatører, men de tilføjede altid en version af "men ikke rigtig." For dem kan en tidsforskel muligvis være i matematikken, men det var ikke i verden. Einstein sagde imidlertid, at der ikke er noget "rigtigt." Der er kun det, du på kajen kan måle om tiden om bord på det bevægende skib, og hvad sejleren kan måle om tid om bord på det bevægende skib. Forskellen mellem de to er i matematikken, og matematikken er verden. Einsteins indsigt var, at fordi disse opfattelser er alt, hvad vi nogensinde kan kende, er de også, hvad angår måling af universet, alt det, der betyder noget.
Smithsonian National Museum of American History, Photographic History Collection ("Jeg ved den slags skæbne gjorde det muligt for mig at finde et par pæne ideer efter mange års feberarbejde, " skrev Einstein (ved Institute for Advanced Study i Princeton i 1940)) til en medfysiker.) Dette var temmelig hårdt for en 26 år gammel kontorist, som kun et par uger tidligere havde afleveret sin doktorafhandling til Universitetet i Zürich. Einstein ville beholde sit dagjob på patentkontoret indtil 1909, men hans uklarhed var forbi, i det mindste blandt fysikere. Inden for et år efter at have afsluttet sin relativitetsopgave blev hans ideer drøftet af nogle af de mest fremtrædende forskere i Tyskland. I 1908 rejste fysiker Johann Jakob Laub fra Würzburg til Bern for at studere med Einstein og udbrød, at at finde den store mand, der stadig arbejdede på et patentkontor, var en af historiens ”dårlige vittigheder”. Men Einstein klagede ikke. Hans “smukke” løn, som han skrev en ven, var tilstrækkelig til at forsørge en kone og 4-årig søn, Hans Albert, og hans tidsplan efterlod ham ”otte timers sjov om dagen, og så er der også søndag. ”Selv på jobbet fandt han masser af tid til at dagdrømme.
I løbet af en sådan dagdrøm oplevede Einstein, hvad han senere ville kalde "den mest heldige tanke i mit liv."
Han vidste, at hans specielle relativitetsteori fra 1905 kun anvendte forholdet mellem et legeme i hvile og et legeme, der bevæger sig med konstant hastighed. Hvad med kroppe, der bevæger sig med skiftende hastigheder? I efteråret 1907 så han en vision i sindets øje ikke i modsætning til en lysstråle, der stiger ned fra en mast: en mand falder ned fra et tag.
Hvad er forskellen? I modsætning til lysstrålen, der bevæger sig med en konstant hastighed, ville den faldende mand accelerere. Men i en anden forstand ville han også være i ro. I hele universet udøver ethvert skrot af materie sin smukt forudsigelige indflydelse på manden gennem tyngdekraften. Dette var Einsteins vigtigste indsigt - at acceleration og gravitation er to måder at beskrive den samme kraft. Ligesom nogen om bord på Galileos skib ville have lige så stor ret til at tænke på kajen, der forlader skibet, som skibet, der forlader kajen, så ville manden i frit fald fra taget have lige så stor ret til at tænke på sig selv at være i ro, mens jorden skader mod ham. Og der har vi det: Et andet relativitetsprincip, kaldet generel relativitet.
“Einstein tog altid det, som alle andre troede var to helt forskellige scenarier af naturen og så dem som ækvivalente, ” siger Gerald Holton fra Harvard, en førende Einstein-lærd. Rum og tid, energi og masse og acceleration og tyngdekraft: som Holton siger, "Einstein konfronterede altid spørgsmålet: Hvorfor skulle der være to forskellige fænomener med to forskellige teorier for at forklare dem, når de ser på mig som et fænomen?"
Efter hans vision fra 1907 gik der dog yderligere otte år, før Einstein udarbejdede ligningerne til støtte for den. Einstein fortalte venner, at da han omsider regnede ud matematikken for at demonstrere generel relativitet i 1915, brast der noget inde i ham. Han kunne føle, at hans hjerte bankede uberegnelig, og hjertebanken stoppede ikke i flere dage. Senere skrev han en ven, ”Jeg var uden spænding over mig selv.”
På det tidspunkt var Einstein professor ved Universitetet i Berlin, og den store krig rasede over hele kontinentet. Til ord om Einsteins præstation for at nå fysikernes bredere verden skulle det rejse over fjendens linjer. Einstein førte sine skrifter om generel relativitet til Holland, og derfra fremsendte en fysikerven dem over Nordsøen til England, hvor de til sidst nåede Arthur Eddington, måske den eneste astronom i verden med den politiske trussel og videnskabelig prominens, der var tilstrækkelig til at mobilisere krigsressourcer og at sætte generel relativitet på prøve.
Einstein havde teoretiseret, at en solformørkelse bød en sjælden mulighed for at observere tyngdekraftens effekt på lys. Efterhånden som dagtidshimmelen blev mørkere, ville stjerner blive synlige, og hvis solens tyngdekraft faktisk trækkede på det forbipasserende lys, ville disse stjerner nær solkanten synes at være ude af position i en grad, som hans ligninger forudsagde præcist. Eddington indkaldte til nationens videnskabelige tropper, og Storbritanniens Astronom Royal, Sir Frank Dyson, indgav sin krigsudarmede regering til at sende to ekspeditioner for at observere den samlede formørkelse den 29. maj 1919 - den ene til Sobral, Brasilien, den anden til Príncipe, en ø ud for Afrikas vestkyst.
I slutningen af september fik Einstein et telegram, der sagde, at formørkelsesresultaterne stemte overens med hans forudsigelser. I oktober accepterede han lykønskningen fra de mest fremtrædende fysikere på kontinentet på et møde i Amsterdam. Så gik han hjem til Berlin. Så vidt han vidste, havde han fået sin forfald.
“REVOLUTION IN SCIENCE, ” trompet 7. november Times of London. “Ny universitetsteori. Newtonianske ideer væltet. ”Den foregående dag læste Dyson højt for formørkelsesresultaterne på en sjælden fælles samling af Royal Society og Royal Astronomical Society. Royal Society-præsidenten og opdageren af elektronet, JJ Thomson, kaldte Einsteins teori, i et citat, der kørte rundt i verden, "en af de mest betydningsfulde, hvis ikke de mest vigtige, udtalelser om menneskelig tanke."
Først da, 14 år efter Einsteins mirakelår, begyndte rækkevidden af Einsteins præstationer at blive almindelig viden. Fordi offentligheden lærte om særlig relativitet og generel relativitet på samme tid, siger Weart, sammenklappede Einstein-kulturen hurtigt. ”Og så kom kvante teori, og folk gik tilbage og sagde, 'Åh, ja, Einstein gjorde det også.' ”
En nøjagtig optælling af artikler om Einstein rundt om i verden i 1919 - det første berømmelsesår - er sandsynligvis umuligt; en essaykonkurrence sponsoreret af Scientific American for at få den bedste forklaring på relativitet i lægmandsbetegnelser tiltrukket bidrag fra mere end 20 lande. ”Jeg er blevet oversvømmet med spørgsmål, invitationer, udfordringer, ” skrev Einstein i et brev i denne periode, ”at jeg drømmer om, at jeg brænder i helvede, og at postmanden er Djævelen, der evigt brøler på mig og kaster nye bundter af breve ved mit hoved, fordi jeg endnu ikke har svaret de gamle. ”
Og al denne berømthed, bemærkede den britiske astronom WJS Lockyer, var til opdagelser, der “ikke personligt vedrører almindelige mennesker; kun astronomer er berørt. ”Dybden af responsen kunne kun skyldes det historiske øjeblik - kølvandet på den store krig. ”Her var noget, der fangede fantasien, ” skrev Leopold Infeld, en polsk fysiker og fremtidig samarbejdspartner af Einsteins: ”menneskelige øjne, der kiggede fra en jord dækket med graver og blod til himlene dækket med stjernerne.”
For mange blev Einstein et symbol på efterkrigstidens tilnærmelse og en tilbagevenden til fornuft. Som Eddington skrev til ham mindre end en måned efter formørkelsen af formørkelsen, ”For videnskabelige forbindelser mellem England og Tyskland er dette det bedste, der kunne være sket.” Selv i dag fortsætter denne fortolkning med at resonere. ”Under den krig, hvor meget af menneskeheden viet sig til sanseløs ødelæggelse, ” har Holton sagt, Einstein ”afslørede konturerne af universets store konstruktion. Det må regne som en af de mest moralske handlinger i den tid. ”
Men nogle af relativitetskritikerne hævdede, at Einstein blot var en mere anarkist, der fyrede civilisationens begravelsespyrier. En professor i himmelmekanik ved Columbia University bekymrede i New York Times i november 1919 over, at impulsen til at "kaste de velprøvede teorier til side, som er bygget på hele strukturen for moderne videnskabelig og mekanisk udvikling" var af et stykke med " krigen, strejkerne, de bolsjevistiske oprør. ”
Einsteins egne politiske tilbøjeligheder komplicerede yderligere folks reaktioner på hans arbejde. Avisceral, livslang anti-autoritær, han havde afstået sit tyske statsborgerskab i en alder af 16 snarere end at underkaste sig en obligatorisk militærtjeneste. I den begynnende WeimarRepublic fandt Einstein, en jøde, sig selv portrætteret som en skurk af swastika-sportslige tyske nationalister og som en helt af internationalister. ”Denne verden er et nysgerrig madhus, ” skrev Einstein en ven. ”På nuværende tidspunkt argumenterer hver coachman og enhver tjener om, hvorvidt relativitetsteorien er korrekt. Apersons overbevisning på dette punkt afhænger af det politiske parti, han tilhører. ”” Argumenterne ”faldt hurtigt ned i dødsfærd, og Einstein flygtede kort for Tyskland på en talende tur i Japan. Efter at Hitler steg til magten i 1933 forlod Einstein Tyskland for godt. Han accepterede en aftale på Instituttet for avanceret undersøgelse i Princeton, hvor han boede i et beskedent hus på Mercer Street indtil hans død af en brudt abdominal aneurisme i en alder af 76 i april 1955.
I hele sine offentlige år legemliggjorde Einstein modsigelser. Han var en pasifist, som forfægtede opførelsen af atombomben. Han argumenterede for en verden uden grænser og kæmpede for oprettelsen af staten Israel - så meget, at han i 1952 blev inviteret til at være dens præsident. Han var et geni, der faldt fraværende i sit hus i Princeton, og han var en joker og stak tungen ud for en fotograf. Men det var ikke blot disse modsætninger, der udmærkede ham. Det var deres skala. De var alle større end livet, og derfor gik tanken, må han også være.
Men det var han ikke, som han godt vidste. Hans første ægteskab var endt med skilsmisse, et andet, til en fætter, i hendes død, næsten to årtier før hans. Han far til en uekte datter, der menes at have været opgivet til adoption og er fortabt af historien, og to sønner, Hans Albert og Eduard. En af dem, Eduard, led af skizofreni. Hans Albert underviste i ingeniørvidenskab ved UC Berkeley. Alligevel blev Einstein père på en eller anden måde en myte blandt mænd.
Det var en skæbne, som Einstein hadede. ”Jeg føler, ” skrev han en ven i 1920, ”som et udskåret billede” - som hvis der var noget blasfemisk i, hvordan hans afgudsdyrkere allerede da begyndte at mode ham. Og måske var der. Når nazisterne blev besejret, ville Einstein ikke alle ting for alle mennesker, men én ting for alle mennesker: en helgen.
Under hans første rejse til USA (undervejs med anden kone Elsa Einstein i 1921) blandede Einstein fysikforedrag med pengeindsamling på vegne af det hebraiske universitet i Jerusalem. (Library of Congress, Courtesy American Institute of Physics Emillio Segre Visual Archives) Halo af hvidt hår hjalp. I 1919, da verden først kom Einsteins bekendtskab, antydede hans 40-årige, lidt cocky visage kun på den karikatur, der kom. Men med tiden fløj hans hår, som et sind, der ikke var bundet, mens poserne under hans øjne blev dybere, som fra byrden ved at se for hårdt og se for meget. Og hvad angår disse øjne - ja, da Steven Spielberg designede titelfiguren af ET the Extra-Terrestrial, og han ville have, at hans fremmede ambassadør med god vilje skulle have øjne, der var fugtige som en klog gammel mand, men alligevel blinkende med barnlig forundring, han vidste, hvem jeg skulle bruge.
Længe før offentligheden beroligede Einstein, var hans medfysikere begyndt at stille spørgsmålstegn ved hans ufejlbarhed. Da den russiske matematiker Aleksandr Friedmann i 1922 bemærkede, at universet ifølge hans beregninger, der anvendte Einsteins ligninger, kunne ekspanderes eller sammentrækkes, skrev Einstein en kort tilbagevenden og sagde, at Friedmanns matematik var forkert. Senere erkendte Einstein, at fejlen faktisk var hans, men alligevel forblev han ikke angrende. Først efter den amerikanske astronom Edwin Hubbles opdagelse fra 1929 om, at andre galakser går tilbage fra vores egne - at universet virkelig udvides - gik Einstein tilbage. Han havde begået sin ”største bommert, ” sukkede han.
Stæghed ville også dominere hans holdning til kvantemekanik, selvom feltet delvis var en udvækst af Einsteins papir fra 1905 på fotoner. Einstein modsatte sig ofte og berømt mod den centrale grund i kvante teorien - at den subatomiske verden fungerer efter statistiske sandsynligheder snarere end årsag-og-virkning sikkerhed. ”Gud leger ikke terninger med universet, ” erklærede han ofte, og til den voksende irritation af kolleger tilbragte han de sidste tre årtier i sit liv på at forsøge - uden succes - at finde en storslået samlet teori, der ville forvise sådan usikkerhed.
"Einstein var ensbetydende, og du kan se det gode og det dårlige i det, " siger Michael S. Turner, en kosmolog ved University of Chicago og en direktør for matematiske og fysiske videnskaber ved National Science Foundation. ”Han var ensbetydende med at forene den generelle relativitet med Newtons tyngdekraftteori, og han ramte en hjemmekørsel. Men han var også ensbetydende med at finde en samlet feltteori, og fra 1920 var hans karriere en ren dødelig. ”I løbet af årtier har eksperimenter gentagne gange understøttet både den relativistiske og kvante fortolkningen af kosmos. ”Rummet er fleksibelt, ” siger Turner. ”Tidskriger. Og Gud spiller terninger. ”
I det halve århundrede siden hans død har astronomer valideret den måske mest revolutionerende forudsigelse integreret i Einsteins ligninger - big bang-teorien om oprettelsen af universet, en konklusion, der synes uundgåelig, hvis man "kører filmen" af Hubbles ekspanderende univers bagud. Og der har været andre overraskende konsekvenser af relativitetsteorien, såsom sorte huller, som kan skabes af sammenklappede stjerner med masser, så store, at deres tyngdekraft sluger alt i deres nærhed, inklusive lys. Som Weart siger, idet han citerede et maksimum blandt fysikere, "fandt den generelle relativitetsteori netop i 50 år forud for sin tid."
Forskere stiller stadig spørgsmål, som Einstein muliggjorde: Hvad betød big bang? Hvad sker der med rum, tid og stof i udkanten af et sort hul? Hvilken mystisk energi forårsager accelerationen af universets ekspansion? ”Dette er virkelig guldalderen for Einsteins teori, helt bortset fra hundredeårsdagen, ” siger Clifford M. Will, fysiker ved Washington University i St. Louis og forfatteren af Was Einstein Right?
For hans del vidste Einstein aldrig helt, hvad der ramte ham. ”Jeg har aldrig forstået, hvorfor relativitetsteorien med dens koncepter og problemer, der er hidtil fjernet fra det praktiske liv, så længe skulle have mødt en livlig, eller faktisk lidenskabelig, resonans blandt brede offentlighedskredse, ” skrev han i 1942 i en alder af 63. ”Hvad kunne have skabt denne store og vedvarende psykologiske virkning? Jeg har aldrig hørt et virkelig overbevisende svar på dette spørgsmål. ”
Men da Einstein deltog i Hollywood-premièren i City Lights i 1931, bød filmens stjerne og instruktør, Charlie Chaplin, ham en forklaring: ”De heier på mig, fordi de alle forstår mig, og de jubler dig, fordi ingen forstår dig.” Måske Einstein opnåede sit særegne mærke af udødelighed ikke på trods af hans uforudsigelighed, men på grund af det. Samfundsvidenskabsmand Bernard H. Gustin har antydet, at en Einstein indtager gudlig status, fordi han ”menes at komme i kontakt med det, der er essentielt i universet.” Holton for nylig uddybede denne kommentar: ”Jeg tror, det er netop derfor, så mange der vidste lidt om Einsteins videnskabelige forfatterskab flokede for at få et glimt af ham, og føler sig i dag på en eller anden måde opløftet ved at overveje hans ikoniske image. ”
Haloen har bidraget til at opretholde myten, ved at holde Einstein en tilstedeværelse på magasinomslag og avisens forsider, på plakater og postkort, kaffekrus, baseballkapper, T-shirts, køleskabsmagneter og, baseret på en Google-søgning, 23.600 internetsider. Men hvad vi fejrer i år er mere end en myte. Ved at opfinde relativitet genopfandt Einstein også intet mindre end den måde, vi ser universet på. I tusinder af år havde astronomer og matematikere undersøgt bevægelserne fra kroppe på nattehimmelen og derefter søgt efter ligninger, der matchede dem. Einstein gjorde det modsatte. Han startede med tomgangsmusninger og ridser på papiret og likviderede og pegede mod fænomener, der tidligere var ufattelige og stadig uundgåelige. ”Den generelle relativitetsteori er en mands idé om, hvordan universet burde være, ” siger Einstein-lærde Arthur I. Miller fra UniversityCollege, London. ”Og det var temmelig meget, hvad det viste sig at være.” Det er denne arv fra Einsteins, som Verdensåret for fysik mindes om, dette varige bidrag til den moderne tid: sindets triumf over stof.
DET SIDSTE ORD OM ENERGI
Det er måske verdens mest berømte ligning, men hvad betyder E = mc2 egentlig?
Kort efter at have afsluttet sit papir om særlig relativitet, i 1905, indså Einstein, at hans ligninger anvendtes til mere end plads og tid. Fra en observatørs synspunkt, der står stille i forhold til et objekt, der bevæger sig meget hurtigt - nærmer sig lysets hastighed - ser det ud til, at objektet vinder masse. Og jo større dens hastighed - med andre ord, jo mere energi, der blev brugt til at få den til at bevæge sig, jo større er den tilsyneladende masse. Specifikt ville måleren på dens energi være lig med målet for dens masse ganget med lysets hastighed i kvadratet.
Ligningen hjalp ikke videnskabsmænd med at konstruere en atombombe, men den forklarer, hvorfor knusende atomer kan frigive svampeskyeres værd af magt. Lysets hastighed, eller c, er et stort antal: 186.282 miles per sekund. Multipliser det med sig selv, og resultatet er, ja, et rigtig stort antal: 34.700.983.524. Multipliser nu dette antal med endda en ekstraordinær lille mængde masse, som hvad man måtte finde i atomens kerne, og resultatet er stadig et ekstraordinært enormt antal. Og dette tal er E, energi.
Tilskyndet af to nukleære fysikere skrev Einstein til præsident Franklin D. Roosevelt den 2. august 1939, at "ekstremt magtfulde bomber" af en ny type nu var "tænkelige." Historikere synes, at brevet spillede en "strengt subsidiær rolle" i beslutningen fra de allierede magter om at forfølge den nukleare mulighed, siger fysikhistoriker Spencer Weart. Men det faktum, at Einstein og indirekte hans ligning spillede en hvilken som helst rolle overhovedet har knyttet en livslang pasifist og utopian til menneskehedens evne til at ødelægge sig selv.
Einstein indså senere, at hans vurdering af, at tyske forskere ville være i stand til at bygge en atombombe - den opfattelse, der fik ham til at skrive til FDR - var forkert. ”Hvis jeg havde vidst, at disse frygt var grundløse, ” skrev han til en ven sent i livet, ”ville jeg ikke have deltaget i åbningen af den Pandoras kasse.” Men åben den nu var, aldrig at lukke, som Einstein selv havde erkendt elliptisk, næsten poetisk, tilbage i august 1945, da han først hørte nyheden om Hiroshima. “Åh, Weh” - brug af det tyske ord for smerte. ”Og det er det.”
Et nyt syn på tyngdekraften
Einsteins vision om en mand, der falder fra et tag, markerede begyndelsen på en stor kamp
Én gang mens Einstein arbejdede på ligningerne for generel relativitet, som det ville tage otte år at gennemføre, gik han bjergbestigning med den fransk-polske kemiker Marie Curie. Tilsyneladende uvidende om spalterne såvel som hendes vanskeligheder med at forstå hans tysk, brugte Einstein meget af tiden på at tale om gravitation. ”Du forstår”, sagde Einstein til hende og pludselig greb om sin arm, ”hvad jeg har brug for at vide, er nøjagtigt hvad der sker i en elevator, når det falder i tomhed.”
I Einsteins fantasi var manden ophængt midt mellem tag og jord nu inde i en elevator. Under en række omstændigheder ville passageren ikke have nogen måde at vide, om han oplevede tyngdekraft eller acceleration opad. Hvis elevatoren stod på jordoverfladen, ville manden mærke tyngdekraften der, hvilket får faldende genstande til at accelerere med en hastighed på 32 fod i sekundet i kvadratet. Men hvis elevatoren accelererede gennem det dybe rum med samme hastighed, ville han opleve nøjagtigt den samme nedadgående styrke.
Einstein forestillede sig en lysstråle, der gennemborede elevatoren. Hvis elevatoren steg i forhold til lyskilden, ville bjælken gå ind i en bestemt højde på den ene side af elevatoren og ser ud til at krumme på vej til en lavere højde på den modsatte væg. Einstein forestillede sig derefter, at elevatoren var stille på jordoverfladen. Da han postulerede, at de to omstændigheder er de samme, konkluderede Einstein, at den samme virkning ville være gældende for begge. Med andre ord skal tyngdekraften bøje lys.
Han ville ikke have matematikken til at støtte denne idé indtil 1915, og han ville ikke have beviset før formørkelsesekspeditionerne i 1919. Men på det tidspunkt var han så sikker på sine beregninger, at når en studerende spurgte, hvad han ville have gjort, hvis han havde hørt formørkelsen iagttagelser ikke havde valideret hans matematik, Einstein fortalte hende, ”Så ville jeg have ked af den kære Herre. Teorien er korrekt. ”
