tässä kuussa on kulunut tasan 100 vuotta siitä, kun Albert Einstein esitti ensimmäisen tutkielman, jossa yleinen suhteellisuusteoria täysin kuvattiin. Se oli sekä henkeäsalpaava että mullistava.

yksinkertaisesti ilmaistuna painovoima on aika-avaruuden geometrinen ominaisuus, joka saa olla kaareva. Kuin olisi katsonut Newtonin maailmaa lasin pohjasta.

yleinen suhteellisuusteoria perustuu Einsteinin kenttäyhtälöihin, jotka kuvaavat aika-avaruuden neliulotteisen kuvauksen geometrian ja sen sisältämän energiamomentin välistä suhdetta.

aika-avaruuden kaarevuus johtuu massasta; mitä enemmän massaa, sitä enemmän aika-avaruus on kaareva. Tämä kaarevuus voi aiheuttaa taipumia tai viiveitä valon etenemisessä.

jopa lähellä kotia aurinkomme – ei niin massiivinen kuin tähdet menevät – muuttaa valon kulkureittiä sen lähellä. Newtonin teoria ennustaa valon taipuman olevan 0.875 sekuntia kaaren, osa auringon, kun taas suhteellisuusteoria ennusti taipuma on 1,75 sekuntia kaaren. Havainnot täydellisen auringonpimennyksen aikana taustatähtikentistä vahvistivat einsteinsin arvon.

vaikka Einstein olisi kuollut pian yleisen suhteellisuusteorian parissa tekemänsä työn jälkeen, monet pitäisivät häntä edelleen suurimpana koskaan eläneenä fyysikkona ja ehkä jopa suurimpana tiedemiehenä.

kohti yhtenäistä kenttäteoriaa

kuitenkin, vaikka hän jatkoi työtä monien ongelmien parissa kuolemaansa asti vuonna 1955, hän on säännöllisesti kuvattu epäonnistuvan yhdellä tietyllä alueella: yhtenäinen kenttäteoria.

1920-luvulta alkaen Einstein yritti kehittää yhtenäistä teoriaa, joka sulautti yhteen yleisen suhteellisuusteorian ja sähkömagnetismin edustaen ainoat kaksi tunnettua voimaa.

tällainen teoria kuvaisi yhtä kenttää, jossa kaikki voimat välittyvät ja kaikkien hiukkasten – jotka tuolloin olivat vain elektroneja ja protoneja, neutronin löytyessä vasta vuonna 1932 – ominaisuudet voitaisiin päätellä.

muut Questin pelaajat esiintyivät. Theodor Kaluza osoitti, että jos aika-avaruudessa olisi viisi ulottuvuutta, neljä ulottuvuutta voisi heijastaa yleistä suhteellisuusteoriaa ja yksi voisi edustaa sähkömagnetismia. 1920-luvun puolivälin orastavassa kvanttimaailmassa Oskar Klein kutisti Kaluzan 5.ulottuvuuden kompaktiksi, kvanttimekaanisen tulkinnan tarjoavassa mielessä.

Einstein hyödynsi muita töitä, jos se voisi auttaa hänen asiaansa. Hän jopa tarkasteli muunnelmia onnistuneen matemaattisen perustan yleinen suhteellisuusteoria. On laajalti raportoitu, että hän ei kannattanut kvanttimekaniikka, mutta edisti sitä (kärsi se?) on johdos mahdollisesta yhtenäisteoriasta.

vahva kehitys

tavallaan hänen matemaattinen keskittymisensä esti häntä hyväksymästä jatkuvia, suuria fysiikan löytöjä, kuten kvanttimekaniikkaa. Gravitaation ja sähkömagnetismin lisäksi löydettiin kaksi uutta voimaa – vahvat ja heikot ydinvoimat – jotka tekivät myös hänen työstään vain kahteen voimaan perustuvan yhtenäisen kentän saavuttamattomissa.

atomiytimien protonit ja neutronit oli pidettävä koossa voimakkaan vetovoiman avulla. Mesonit, vahvaa ydinvoimaa kuljettavat hiukkaset löydettiin kokeellisesti vuonna 1947. Enrico Fermi yritti vuonna 1933 selittää beetahajoamista, joka oli radioaktiivinen transmutaatio protonien ja neutronien välillä. Se liittyi heikkoon ydinjoukkoon.

lopulta Sheldon Glashow, Steven Weinberg ja Abdus Salam julkistivat yhtenäisen teorian sähkömagnetismista ja heikosta ydinvoimasta vuonna 1968. Heidän elektroweak-teoriansa esitti heikkoja voimakantajahiukkasia-W-ja Z-bosoneja-jotka sitten löydettiin 1980-luvulla.

nykyään tiedetään, että gravitaatiota lukuun ottamatta kaikki voimat liittyvät toisiinsa matemaattisesti, vaikkakin ilmiöissä on joitakin eroja.

tämän päivän pyrkimykset yhtenäiseen kenttään

suurin tie yhdistymiseen viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana on ollut säieteoria. Säieteorian kaksi muotoa ovat kymmenen ja kaksikymmentäyksi ulottuvuutta. Vuonna outo rinnakkaisuus, miniaturisation tai compactification monien ulottuvuuksien säieteoria on nykyajan vastaa kvantifiointi 5. ulottuvuus, jonka Klein.

huolimatta vähäisestä ennustavasta voimasta, ja kriitikot hyökkäävät sen suhdetta multiversumiin vastaan, mikään muu yhdistymisteoria ei näytä yhtä hedelmälliseltä kuin säieteoria.

kolmenkymmenen vuoden ajan yhtenäinen teoria osoittautui Einsteinin varteenotettavaksi vastustajaksi. Hän työskenteli sen parissa jopa toiseksi viimeisenä päivänään Princetonin sairaalassa. J. Robert Oppenheimer oli myöhemmin sekä imartelematon,

koko elämänsä lopun ajan Einstein ei tehnyt mitään hyvää. Hän käänsi selkänsä kokeille ymmärtääkseen tiedon yhtenäisyyden.

…ja kateellinen,

tietenkin olisin halunnut olla nuori Einstein. Tämä on sanomattakin selvää.

konsensus näyttää vallitsevan: myöhempinä vuosina Einstein työskenteli matemaattisten vilkkujen kanssa, oli immuuni relevanteille löydöille eikä kyennyt muuttamaan tutkimusmenetelmäänsä.

kuten James Joyce kirjoitti:

nerokas mies ei tee virheitä. Hänen virheensä ovat tahdonalaisia ja löytöportteja.

epäonnistuminen ja virhe ovat kovia sanoja. Ne ovat usein löytöjen esiasteita. Yhtenäinen kenttä oli Einsteinin arkkivihollinen monestakin syystä. Tästä huolimatta monet kadehtivat hänen varhainen nero ja meidän pitäisi keskittyä tähän erityisesti tässä juhlavuonna suurin fysiikan vallankumous.