Questo mese segna esattamente 100 anni da quando Albert Einstein ha presentato il primo articolo che descrive completamente la teoria generale della relatività. E ‘ stato sia mozzafiato e rivoluzionario.

In parole semplici, la gravità è una proprietà geometrica dello spaziotempo che può essere curvata. Era come guardare il mondo di Newton attraverso il fondo di un bicchiere.

La relatività generale si basa sulle equazioni di campo di Einstein, che descrivono la relazione tra la geometria di una descrizione quadridimensionale dello spaziotempo e l’energia-momento contenuta in quello spaziotempo.

La curvatura dello spaziotempo è causata dalla massa; maggiore è la massa, maggiore è la curvatura dello spaziotempo. Questa curvatura può indurre deviazioni o ritardi nella propagazione della luce.

Anche vicino a casa, il nostro sole – non così massiccio come le stelle – altererà il percorso della luce vicino ad esso. La teoria di Newton prevede una deflessione della luce pari a 0.875 secondi d’arco all’estremità del sole, mentre la relatività prevedeva una deflessione di 1,75 secondi d’arco. Le osservazioni durante le eclissi solari totali dei campi stellari di fondo hanno confermato il valore di Einsteins.

Anche se Einstein fosse morto poco dopo il suo lavoro sulla relatività generale, sarebbe ancora considerato da molti oggi come il più grande fisico che sia mai vissuto, e forse anche il più grande scienziato.

Verso una teoria di campo unificata

Tuttavia, mentre continuò a lavorare su molti problemi fino alla sua morte nel 1955, viene regolarmente descritto come fallimentare in una particolare area: la teoria del campo unificato.

Dal 1920, Einstein ha cercato di sviluppare una teoria unificata che fondeva la relatività generale e l’elettromagnetismo, rappresentando le uniche due forze conosciute.

Tale teoria descriverebbe un singolo campo in cui tutte le forze sono mediate e le proprietà di tutte le particelle – che all’epoca erano solo elettroni e protoni, con il neutrone non scoperto fino al 1932 – potrebbero essere dedotte.

Sono apparsi altri giocatori nella missione. Theodor Kaluza ha mostrato che se lo spaziotempo avesse cinque dimensioni, allora quattro dimensioni potrebbero riflettere la relatività generale e una potrebbe rappresentare l’elettromagnetismo. Nel fiorente mondo quantistico della metà degli anni 1920, Oskar Klein ridusse la 5a dimensione di Kaluza per essere compatta, in un certo senso offrendo un’interpretazione quantistica meccanica.

Einstein attinse ad altri lavori se poteva aiutare la sua causa. Ha anche guardato variazioni alla base matematica di successo della relatività generale. È ampiamente riportato che non ha supportato la meccanica quantistica, ma l’ha promossa (l’ha subita?) essendo un derivato di un’eventuale teoria unificata.

Forti sviluppi

In un certo senso, la sua attenzione matematica ostacolato la sua accettazione del corso, importanti scoperte in fisica come la meccanica quantistica. La scoperta di due nuove forze oltre alla gravità e all’elettromagnetismo – le forze nucleari forti e deboli-ha anche reso irraggiungibile il suo lavoro di un campo unificato basato solo su due forze.

Protoni e neutroni nei nuclei atomici dovevano essere tenuti insieme da una forte forza attrattiva. I mesoni, le particelle che trasportano la forza per la forte forza nucleare furono scoperti sperimentalmente nel 1947. Enrico Fermi nel 1933 cercò di spiegare il decadimento beta, che era una trasmutazione radioattiva tra protoni e neutroni. Era legato a una debole forza nucleare.

Alla fine Sheldon Glashow, Steven Weinberg e Abdus Salam annunciarono una teoria unificata dell’elettromagnetismo e della forza nucleare debole nel 1968. La loro teoria elettrodebole postulava le particelle portatrici di forza debole-bosoni W e Z-che furono poi scoperte negli anni ‘ 80.

Ora sappiamo che tutte le forze a parte la gravitazione sono correlate matematicamente, anche se con alcune differenze nei fenomeni.

Gli sforzi di oggi in un campo unificato

Il percorso principale verso l’unificazione negli ultimi tre decenni è stata la teoria delle stringhe. Due forme di teoria delle stringhe hanno rispettivamente dieci e ventuno dimensioni. In uno strano parallelo, la miniaturizzazione o compattificazione di molte dimensioni nella teoria delle stringhe è l’equivalente moderno della quantizzazione di una 5a dimensione di Klein.

Nonostante lo scarso potere predittivo e i critici che attaccano la sua relazione con un multiverso, nessun’altra area verso la teoria dell’unificazione appare così fruttuosa come la teoria delle stringhe.

Per trent’anni una teoria unificata si dimostrò un degno avversario di Einstein. Ci ha lavorato anche nel suo penultimo giorno all’ospedale di Princeton. J. Robert Oppenheimer è stato in seguito sia poco lusinghiero,

Durante tutta la fine della sua vita, Einstein non ha fatto nulla di buono. Ha voltato le spalle agli esperimenti per realizzare l’unità della conoscenza.

env e invidioso,

Certo, mi sarebbe piaciuto essere il giovane Einstein. Questo è ovvio.

Un consenso sembra esistere: negli anni successivi, Einstein ha lavorato con i paraocchi matematici, immuni alle scoperte rilevanti e incapaci di cambiare il suo metodo di indagine.

Come ha scritto James Joyce:

Un uomo di genio non commette errori. I suoi errori sono volitivi e sono i portali della scoperta.

Fallimento ed errore sono parole dure. Sono spesso i precursori della scoperta. Il campo unificato era la nemesi di Einstein per una serie di motivi. Nonostante questo, molti invidiavano il suo primo genio e dovremmo concentrarci su questo soprattutto in questo anno centenario della più grande rivoluzione fisica.