Max Planck, twórca mechaniki kwantowej, laureat Nobla, rekomendując 36 letniego Einsteina do Pruskiej Akademii Nauk w Berlinie napisał: „jeśli szczególna teoria względności potwierdzi się, a sądzę, że tak, Einstein będzie uważany za Kopernika XX wieku”.
Einstein wyglądał jak prorok ze Starego Testamentu. Jego poczucie humoru oscylowało między kaprysem psotnego chłopca (vide słynne zdjęcie z językiem pokazywanym fotografowi) a cynizmem Spinozy. Na Uniwersytecie Berlińskim nie miał żadnych obowiązków.
Do 30 roku życia nie czytał żadnego ze swych współczesnych kolegów. Lektura niewiele by mu dała, gdyż większość fizyków tego okresu opierała się na założeniach z czasów starożytnej Grecji, że czas i przestrzeń mają charakter absolutny. Jedynie Newton odróżniał czas zegarowy od czasu boskiego. Ale to było 250 lat przed Einsteinem. Dziś, kiedy teoria względności wydaje się bardziej niż oczywista, stoi pytanie: dlaczego nie wymyślono jej wcześniej?
Formuła E=mc2 uważana jest za najpiękniejsze równanie matematyczne świata. Jest ona również najstraszniejszym równaniem filozoficznym, albowiem jest receptą na koniec świata. Pojawiła się w roku 1905, lecz nie w podstawowym artykule Einsteina o teorii względności. Jest tam obecna implicite, a explicite zaistniała w liczącej trzy kartki rozprawce „Czy bezwładność ciała zależy od energii, którą zawiera?”.
Tekst, jak wszystkie prace młodego Einsteina, napisany został bez nadmiaru równań matematycznych. Jest raportem z operacji dedukcyjnej. Udoskonala równanie Newtona F = ma, co znaczy F(siła) = m(masa) razy a (przyspieszenie). Einstein podniósł siłę do potęgi energii, masę zostawił w spokoju a w przyspieszeniu dostrzegł czynnik składowy w postaci prędkości (światła w tym przypadku). Wyobraził sobie atom lub inną cząsteczkę, która rozkłada się, emitując promienie gamma. Mamy dziś mnóstwo takich cząsteczek, za czasów Einsteina badania radioaktywności dopiero się zaczynały. (Maria Skłodowska-Curie zaprosiła go do Szwajcarii. Chodzili po górach). Autor założył, że atom podlegający rozkładowi traci na masie tyle, ile przekształcił w energię według wzoru m=E/c2. Wzór jest najsłynniejszym „understatement” (niedopowiedzeniem) w historii nauki. Mówi o ogromnej ilości energii zmagazynowanej wszędzie dookoła, z tym, że nie możemy użyć jej ot tak sobie.
Do momentu ogłoszenia formuły E=mc2 nikt z fizyków o Einsteinie nie słyszał. Jego teoria względności była wyśmiewana na zgromadzeniach fizyków opętanych ideologią narodowo-socjalistyczną. On sam rozwodząc się z Milevą obiecał przed sądem, że przekaże jej nagrodę Nobla, jeśli ją otrzyma. Była to wtedy jak jest i dzisiaj jedna z nagród. Jej prestiż rósł dopiero. Wzrastał wraz ze znaczeniem odkryć dokonanych przez laureatów. Dziś jest wielką nagrodą, ponieważ nagradzano nią wielkie, jak miało się z czasem okazać, dzieła.
Nie dotyczy to jedynie literatury. Nie dostali jej wielcy pisarze jak Conrad, dostali natomiast drugorzędni debiutanci, o których zapomniano. Tyle tylko, że w literaturze – zgodnie z regulaminem – miano nagradzać twórców początkujących. Nagroda Nobla miała być wyróżnieniem promocyjnym. Inaczej było w naukach ścisłych, zwłaszcza teoretycznych, kiedy nagradzane teorie musiały już mieć za sobą potwierdzenie w praktyce.
Szczególna teoria względności doczekała się doczekała się potwierdzenia nawet w… limeryku:
There was a young lady named Bright
Who could travel faster than light.
She started one day , in a relative way.
And arrived the proceding night[3].
Kiedy Einstein dokonał swego wielkiego odkrycia, miał 26 lat. Wszyscy wielcy fizycy osiągali szczyty swoich dokonań przed trzydziestką. Jest to tendencja trwała. Nie przypadkiem najbardziej skomplikowane błędy komputerowe usuwają teraz dzieci.
Najwybitniejszy matematyk owego czasu, David Hilbert, powiedział, że dziecko ma lepsze pojęcie o czterowymiarowej przestrzeni niż Einstein. I zapytał swoich kolegów ze światowej stolicy matematyki w Getyndze, dlaczego Einstein wypowiedział się o czasie i przestrzeni oryginalniej i głębiej niż ktokolwiek inny?
I odpowiedział: ponieważ nie znał prac współczesnych filozofów i matematyków na ten temat. Istotnie, matematyczną formułę teorii względności w elegancki sposób zapisał Herman Minkowski, nauczyciel Einsteina. Matematyk ten zaproponował oś czasu urojonego jako protezę rachunkową, co pozwoliło przedstawić E (energię) w postaci szeregu, w którym pierwszy wyraz miał postać mc2.
Arcydzieło Einsteina „O wpływie grawitacji na rozchodzenie się światła” wyszło drukiem w 1916 roku. Mówiono wtedy, że tylko trzej naukowcy rozumieją teorię względności. Arthur Eddington, najbliżej podówczas kojarzony z pracami Einsteina zapytał: kim jest ten trzeci?
Einstein stał się mitem świata nauki. Zarazem, co niemal nikomu nie udało się za życia, był jedną z najbardziej znanych i popularnych postaci jako zwykły człowiek, jeśli epitet w odniesieniu do Einsteina jest tutaj na miejscu.
W roku 1919 na zamówienie londyńskiego dziennika „The Times” napisał o teorii względności jako niemiecki uczony. Przedstawiono go w gazecie słowami „szwajcarski Żyd”. W Niemczech zaczynał się już antysemicki obłęd, dlatego Einstein zaczął, co prawda niechętnie, ale jednak, przemyśliwać o emigracji do USA. Edgar Hoover, szef FBI, odmówił mu wizy, bo widział w jego koncepcjach pokrewieństwo z krypto-komunizmem. Konsul amerykański Raymond Geist wystawił mu wizę mimo to.
Inaczej moglibyśmy mówić tym razem o debilizmie FBI.
Przypisuje się Einsteinowi bon-moty i anegdoty rzadko obecne w świecie naukowej nudy. „Przestrzeń nie jest rzeczą” – mawiał. Czasoprzestrzeń opisują metr i zegar. Szczególna teoria jest szczególna, bo mówi o szczególnym rodzaju prędkości: stałej i prostoliniowej. (W podobny sposób wypowiadał się Donald Tusk o dobrej zmianie: „Dobra zmiana jest dobra, jeśli ona jest dobra”).
Zanim został członkiem Pruskiej Akademii Nauk, uważano go za postać z kręgów cyganerii. Był mężczyzną lichego zdrowia, co zawdzięczał byle jakiej diecie. Zmieniło się to nieco, kiedy poślubił owdowiałą kuzynkę Elsę, która mogła zadbać o niego, lecz nie w sensie intelektualnym. Jak to powiedział Nietzsche? „Żonaty filozof to figura śmieszna”.
Od dzieciństwa skłaniało go ku pacyfizmowi. W przeciwieństwie do rówieśników nie znosił zabaw w żołnierzy czy wojsko. Nie podpisał „Manifestu do świata cywilizacji”, który sygnował m.in. Max Planck. Prawie stu intelektualistów mówiło tam o identyfikacji niemieckiej kultury z niemieckim militaryzmem. Bliższy był pacyfistycznym poglądom Romain Rollanda. Autor „Jana Krzysztofa” opisywał Einsteina z łatwością rysownika. Dodał do portretu uwagi o poczuciu humoru „młodego” fizyka.
Od wojny uciekał Einstein w naukę. W latach 1915-18 napisał około trzydziestu prac. Zarazem – zdaniem Rollanda – z wyjątkową swobodą atakował retorycznymi pytaniami swoich kolegów ze świata nauki. Ale nie dyskutował z nimi.
Einstein dostrzegał w grawitacji cechę świata, która odkształca geometrię i czas. Łatwo jest na ten temat fantazjować. Suma kątów trójkąta w geometrii euklidesowej ma 180 stopni. W rozumowaniu Einsteina tak być nie musi, jeśli mówimy o trójkącie narysowanym na powierzchni Ziemi. Trójkąt z wierzchołkiem na biegunie północnym i podstawą wzdłuż równika daje sumę większą.
Gauss uznał to za powód do zajęcia się geometrią nieeuklidesową. Jego rozważania kontynuował Bernhard Riemann. Mamy dzięki temu trzy geometrie – płaską, euklidesową. drugą – eliptyczną, riemannowską z sumą kątów większą od 180 stopni i trzecią – hiperboliczną Gaussa z sumą kątów trójkąta mniejszą od 180 stopni.
Zaczynamy tu wchodzić w świat Einsteina, z zegarem, który wcześniej poruszał się z prędkością światła, a teraz wstawiony jest w pole grawitacyjne będące kosmosem. Zakrzywienie przestrzeni Riemanna czy Gaussa może być dzięki ich kosmicznym rozmiarom lepiej widoczne i łatwiej mierzalne niż na zwykłym globusie.
Zegar zanurzony w grawitacji chodzi wolniej. Nie wiemy, dlaczego tak jest, ale wiemy, że chodzi wolniej także wtedy, kiedy pędzi jak promień. Szybkość powoduje takie same zmiany jak przyciąganie. Zatem przyciąganie może być tak samo „szybkie” jak prędkość światła. W roku 1917 Einstein opublikował „Kosmologiczne aspekty ogólnej teorii względności”, w których odniósł się do błędnych wniosków w kosmologicznej interpretacji dynamiki Newtona.
Na marginesie tej pracy Leopold Infeld zauważył: „złe rozwiązanie podstawowych problemów może być nieporównanie bardziej ważne od poprawnego rozwiązania trywialnej i nieinteresującej kwestii”[4].
Newtonowska teoria grawitacji prowadzi do twierdzenia, że Uniwersum jest statyczne. Z teorii względności Einsteina wynika, że Wszechświat ekspanduje. Nie ma między tymi koncepcjami sprzeczności. Bezruch jest szczególnym przypadkiem ruchu: warunkiem jest zerowa wartość jednego z podstawowych parametrów w równaniach opisujących pole.
Żeby jednak równania dowodziły słuszności twierdzenia o ekspansji, potrzebna jest „stała kosmologiczna”, odpowiednik „stałej grawitacyjnej”. Pomógł ją znaleźć matematyk J. Grommer (matematyka nie była najmocniejszą stroną Einsteina).
Żeby teoria domykała się, należało powiedzieć coś więcej o ekspansji a ściślej początku ekspansji. Pomógł belgijski ksiądz katolicki, Georges Lemaître, który zaproponował teorię Wielkiego Wybuchu. Watykan przyjął ją bez większych oporów. Czarne dziury Hawkinga są uzupełnieniem koncepcji Wybuchu.
cdn
Poprzednie czesci TUTAJ
Krzysztof Mroziewicz
Pierwodruk ukazal sie na portalu ” Studio Opinii ”
Kategorie: Uncategorized
