deze maand markeert precies 100 jaar sinds Albert Einstein het eerste artikel heeft ingediend dat de algemene relativiteitstheorie volledig beschrijft. Het was zowel adembenemend als revolutionair.

eenvoudig gezegd, zwaartekracht is een geometrische eigenschap van de ruimtetijd die mag worden gekromd. Het was alsof je naar Newton ‘ s wereld keek door de bodem van een glas.

De algemene relativiteitstheorie is gebaseerd op Einsteins veldvergelijkingen, die de relatie beschrijven tussen de meetkunde van een vierdimensionale beschrijving van de ruimtetijd en de energie-momentum in die ruimtetijd.

kromming van de ruimtetijd wordt veroorzaakt door massa; hoe meer massa, hoe meer ruimtetijd wordt gekromd. Deze kromming kan afbuigingen of vertragingen in de voortplanting van licht veroorzaken.

zelfs dicht bij huis zal onze zon – niet zo massief als sterren – het pad van licht in de buurt veranderen. Newtons theorie voorspelt een afwijking van licht van 0.875 boogseconden aan de rand van de zon, terwijl relativiteit voorspelde een afbuiging van 1,75 boogseconden. Waarnemingen tijdens totale zonsverduisteringen van achtergrondstervelden bevestigen de Einsteinswaarde.zelfs als Einstein kort na zijn werk aan de algemene relativiteitstheorie was gestorven, zou hij nog steeds door velen worden beschouwd als de grootste natuurkundige die ooit heeft geleefd, en misschien zelfs als de grootste wetenschapper.

Towards a unified field theory

echter, terwijl hij bleef werken aan vele problemen tot aan zijn dood in 1955, wordt hij regelmatig beschreven als falen op een bepaald gebied: de Verenigde veldtheorie.vanaf de jaren 1920 probeerde Einstein een verenigde theorie te ontwikkelen die de algemene relativiteitstheorie en het elektromagnetisme samensmeltte, die de enige twee bekende krachten representeerde.

een dergelijke theorie zou een enkel veld beschrijven waarin alle krachten worden gemedieerd en de eigenschappen van alle deeltjes – die op dat moment alleen elektronen en protonen waren, waarbij het neutron pas in 1932 werd ontdekt – konden worden afgeleid.

andere spelers in de quest verschenen. Theodor Kaluza toonde aan dat als de ruimtetijd vijf dimensies had, vier dimensies de algemene relativiteit zouden kunnen weerspiegelen, en één elektromagnetisme zou kunnen voorstellen. In de ontluikende kwantumwereld van het midden van de jaren 1920, kromp Oskar Klein Kaluza ‘ s 5e dimensie om compact te zijn, in zekere zin het aanbieden van een kwantummechanische interpretatie.

Einstein putte uit ander werk als het zijn zaak kon helpen. Hij keek zelfs naar variaties op de succesvolle wiskundige basis van de algemene relativiteitstheorie. Het wordt algemeen gemeld dat hij geen steun kwantummechanica, maar bevorderde het(leed het?) een afgeleide zijn van een uiteindelijke verenigde theorie.op een bepaalde manier belemmerde zijn wiskundige focus zijn acceptatie van lopende, belangrijke ontdekkingen in de fysica, zoals de kwantummechanica. De ontdekking van twee nieuwe krachten naast zwaartekracht en elektromagnetisme – de sterke en zwakke nucleaire krachten – maakte zijn werk van een verenigd veld dat slechts op twee krachten was gebaseerd onbereikbaar.

protonen en neutronen in atoomkernen moesten bij elkaar gehouden worden door een sterke aantrekkingskracht. Mesonen, de kracht die deeltjes voor de sterke kernkracht draagt, werden experimenteel ontdekt in 1947. Enrico Fermi probeerde in 1933 beta-verval te verklaren, wat een radioactieve transmutatie was tussen protonen en neutronen. Het was gerelateerd aan een zwakke kernkracht.uiteindelijk kondigden Sheldon Glashow, Steven Weinberg en Abdus Salam in 1968 een verenigde theorie van elektromagnetisme en de zwakke kernkracht aan. Hun elektrozwakke theorie postuleerde de zwakke kracht dragerdeeltjes – W en Z bosonen-die vervolgens werden ontdekt in de jaren 1980.

we weten nu dat alle krachten behalve de zwaartekracht wiskundig gerelateerd zijn, zij het met enkele verschillen in verschijnselen.

Todays inspanningen op een verenigd veld

de belangrijkste weg naar unificatie gedurende de laatste drie decennia was de snaartheorie. Twee vormen van snaartheorie hebben respectievelijk tien en eenentwintig dimensies. In een vreemde parallel is de miniaturisering of compactificatie van vele dimensies in de snaartheorie het hedendaagse equivalent van de kwantisering van een 5e dimensie door Klein.ondanks weinig voorspellende kracht, en critici die de relatie met een multiversum aanvielen, lijken geen andere gebieden in de richting van de unificatietheorie zo vruchtbaar als de snaartheorie.dertig jaar lang bleek een verenigde theorie een waardige tegenstander van Einstein. Hij werkte er zelfs aan op zijn voorlaatste dag in het Princeton ziekenhuis. J. Robert Oppenheimer was later beide onflatteus, tijdens het hele einde van zijn leven deed Einstein geen goed. Hij keerde experimenten de rug toe om de eenheid van kennis te realiseren.

… en jaloers,

natuurlijk had ik graag de jonge Einstein willen zijn. Dit spreekt voor zich.er lijkt een consensus te bestaan: in latere jaren werkte Einstein met wiskundige oogkleppen, immuun voor relevante ontdekkingen en niet in staat om zijn onderzoeksmethode te veranderen.

zoals James Joyce schreef:

een genie maakt geen fouten. Zijn fouten zijn volitioneel en zijn de portalen van ontdekking.

fouten en fouten zijn harde woorden. Ze zijn vaak de voorlopers van ontdekking. Het verenigde veld was Einsteins aartsvijand om verschillende redenen. Ondanks dit, velen benijdde zijn vroege genie en we moeten ons richten op dit vooral in dit honderdjarig jaar van de grootste natuurkunde revolutie.