av Glen Mackie, Samtalen

Denne måneden markerer nøyaktig 100 år siden Albert Einstein sendte inn det første papiret som fullt ut beskriver den generelle relativitetsteorien. Det var både spennende og revolusjonerende.

enkelt sagt, tyngdekraften er en geometrisk egenskap av tidsrom som får lov til å være buet. Det var som å se På Newtons verden gjennom bunnen av et glass.Den Generelle relativitetsteorien er Basert På Einsteins feltligninger, som beskriver forholdet mellom geometrien til en firedimensjonal beskrivelse av romtid og energimomentet i denne romtiden.

Spacetime krumning er forårsaket av masse; jo mer masse, jo mer spacetime er buet. Denne krumningen kan indusere avbøyninger eller forsinkelser i forplantning av lys.selv i nærheten av hjemmet vil vår sol – ikke så massiv som stjerner går – endre lysets vei i nærheten av den. Newtons teori forutsier en avbøyning av lys på 0.875 sekunder med bue ved solens lemmer, mens relativitetsteorien forutså en avbøyning på 1, 75 sekunder med bue. Observasjoner under totale solformørkelser av bakgrunnsstjernerfelt bekreftet Einsteins verdi.Selv Om Einstein hadde dødd kort tid etter sitt arbeid med generell relativitet, ville Han fortsatt bli ansett av mange i dag som den største fysikeren som noen gang har levd, og kanskje til og med den største forskeren.Mot en enhetlig feltteori mens han fortsatte å arbeide med mange problemer frem til sin død i 1955, blir han jevnlig beskrevet som mislykket på et bestemt område: den enhetlige feltteorien.Fra 1920-tallet forsøkte Einstein å utvikle en enhetlig teori som meldte generell relativitet og elektromagnetisme, som representerer de eneste to kreftene som er kjent for å eksistere.En slik teori ville beskrive et enkelt felt der alle krefter er mediert og egenskapene til alle partikler – som på den tiden bare var elektroner og protoner, med nøytronet ikke oppdaget før 1932 – kunne utledes.

Andre spillere i søket dukket opp. Theodor Kaluza viste at hvis romtid hadde fem dimensjoner, kunne fire dimensjoner gjenspeile generell relativitet, og man kunne representere elektromagnetisme. I den spirende kvanteverdenen på midten av 1920-tallet krympet Oskar Klein Kaluzas 5.dimensjon for å være kompakt, på en måte som gir en kvantemekanisk tolkning.Einstein trakk på annet arbeid hvis det kunne hjelpe sin sak. Han så selv på variasjoner til det vellykkede matematiske grunnlaget for generell relativitet. Det er mye rapportert at han ikke støttet kvantemekanikk, men fremmet det (led det?) å være et derivat av en eventuell enhetlig teori.På en måte hindret hans matematiske fokus hans aksept av pågående, store funn i fysikk som kvantemekanikk. Oppdagelsen av to nye krefter i tillegg til tyngdekraften og elektromagnetisme – de sterke og svake atomkreftene-gjorde også sitt arbeid med et enhetlig felt basert bare på to krefter uoppnåelig.Protoner og nøytroner i atomkjerner måtte holdes sammen av en sterk tiltrekkende kraft. Mesoner, kraftbærende partikler for den sterke kjernekraften ble oppdaget eksperimentelt i 1947. Enrico Fermi i 1933 prøvde å forklare beta forfall, som var en radioaktiv omdanning mellom protoner og nøytroner. Det var relatert til en svak atomkraft.Til Slutt annonserte Sheldon Glashow, Steven Weinberg og Abdus Salam en enhetlig teori om elektromagnetisme og den svake atomkraften i 1968. Deres elektrosvake teori postulerte de svake kraftbærerpartiklene-W og Z bosoner – som deretter ble oppdaget på 1980-tallet.

Vi vet nå at alle krefter bortsett fra gravitasjon er relatert matematisk, om enn med noen forskjeller i fenomener.Dagens innsats På et enhetlig felt

den viktigste veien til forening de siste tre tiårene har vært strengteori. To former for strengteori har henholdsvis ti og tjueen dimensjoner. I en merkelig parallell er miniatyriseringen eller komprimeringen av mange dimensjoner i strengteori den moderne ekvivalenten Av kvantiseringen av En 5. dimensjon Av Klein.Til tross for liten prediktiv kraft, og kritikere angriper sitt forhold til en multiverse, ser ingen andre områder mot enhetsteori ut til å være like fruktbare som strengteori.

i tretti år viste en enhetlig teori En verdig motstander Av Einstein. Han jobbet på det selv på sin nest siste dag I Princeton Hospital. J. Robert oppenheimer var senere både unflattering,

Under Hele slutten av livet Gjorde Einstein ikke noe bra. Han vendte ryggen til eksperimenter for å realisere kunnskapens enhet.

…og misunnelig,

Selvfølgelig ville jeg gjerne være den unge Einstein. Dette sier seg selv.en konsensus ser ut til å eksistere: I senere år jobbet Einstein med matematiske blinkere, immun mot relevante funn, og ute av stand til å endre sin undersøkelsesmetode.Som James Joyce skrev: En mann av geni gjør ingen feil. Hans feil er viljesterke og er portaler for oppdagelse.

Feil og feil er harde ord. De er ofte forløperne til oppdagelsen. Det enhetlige feltet var Einsteins nemesis av en rekke årsaker. Til tross for dette misunnet mange hans tidlige geni, og vi bør fokusere på dette spesielt i dette hundreårsåret av den største fysikkrevolusjonen.