w tym miesiącu przypada dokładnie 100 lat od czasu, gdy Albert Einstein przedstawił pierwszą pracę w pełni opisującą ogólną teorię względności. To było zarówno zapierające dech w piersiach, jak i rewolucyjne.

Po prostu, grawitacja jest geometryczną właściwością czasoprzestrzeni, która może być zakrzywiona. To było jak patrzenie na świat Newtona przez dno szklanki.

ogólna teoria względności opiera się na równaniach pola Einsteina, które opisują zależność między geometrią czterowymiarowego opisu czasoprzestrzeni a energią-momentem zawartym w tej czasoprzestrzeni.

krzywizna czasoprzestrzeni jest spowodowana masą; im większa masa, tym więcej czasoprzestrzeni jest zakrzywiona. Ta krzywizna może wywoływać ugięcia lub opóźnienia w propagacji światła.

nawet blisko domu, nasze słońce – nie tak masywne jak gwiazdy – zmieni drogę światła w pobliżu niego. Teoria Newtona przewiduje odchylenie światła równe 0.875 sekund łuku na kończynie słońca, podczas gdy względność przewidywała odchylenie o 1,75 sekundy łuku. Obserwacje podczas całkowitych zaćmień Słońca pól gwiazdowych tła potwierdziły wartość Einsteinsa.

nawet gdyby Einstein zmarł krótko po swojej pracy nad ogólną teorią względności, nadal byłby uważany przez wielu dzisiaj za największego fizyka, który kiedykolwiek żył, a być może nawet największego naukowca.

w kierunku zunifikowanej teorii pola

jednak, podczas gdy kontynuował pracę nad wieloma problemami aż do swojej śmierci w 1955 roku, jest regularnie opisywany jako zawodzący w jednym konkretnym obszarze: the unified field theory.

od 1920 roku Einstein próbował opracować jednolitą teorię, która łączyła ogólną teorię względności i elektromagnetyzm, reprezentując jedyne dwie znane siły.

taka teoria opisałaby Pojedyncze pole, w którym wszystkie siły są pośredniczone, a właściwości wszystkich cząstek – które w tym czasie były tylko elektronami i protonami, z neutronem odkrytym dopiero w 1932 roku – można by wywnioskować.

pojawili się inni gracze w zadaniu. Teodor Kaluza wykazał, że jeśli czasoprzestrzeń ma pięć wymiarów, to cztery wymiary mogą odzwierciedlać ogólną teorię względności, a jeden może reprezentować elektromagnetyzm. W rozwijającym się świecie kwantowym połowy lat 20.Oskar Klein zmniejszył piąty wymiar Kaluzy, aby był zwarty, w pewnym sensie oferując kwantową mechaniczną interpretację.

Einstein czerpał z innych prac, gdyby to pomogło jego sprawie. Przyjrzał się nawet wariacjom na temat udanych matematycznych podstaw ogólnej teorii względności. Powszechnie podaje się, że nie popierał mechaniki kwantowej, ale ją promował (cierpiał?) będące pochodną ewentualnej teorii unifikacji.

silny rozwój

w pewnym sensie jego matematyczne skupienie utrudniało mu akceptację bieżących, ważnych odkryć w fizyce, takich jak mechanika kwantowa. Odkrycie dwóch nowych sił oprócz grawitacji i elektromagnetyzmu-silnych i słabych sił jądrowych-sprawiło, że jego praca nad zunifikowanym polem opartym tylko na dwóch siłach stała się nieosiągalna.

protony i neutrony w jądrach atomowych musiały być utrzymywane razem przez silną siłę przyciągania. Mezony, siły przenoszące cząstki o silnej sile jądrowej, zostały odkryte eksperymentalnie w 1947 roku. Enrico Fermi w 1933 roku próbował wyjaśnić rozpad beta, który był radioaktywną transmutacją między protonami i neutronami. Wiązało się to ze słabą siłą jądrową.

ostatecznie Sheldon Glashow, Steven Weinberg i Abdus Salam ogłosili jednolitą teorię elektromagnetyzmu i słabej siły jądrowej w 1968 roku. Ich teoria elektrozaworu postulowała słabe cząstki nośnika siły-bozony W i Z-które zostały odkryte w latach 80.

wiemy już, że wszystkie siły oprócz grawitacji są ze sobą matematycznie powiązane, choć z pewnymi różnicami w zjawiskach.

dzisiejsze wysiłki na jednolitym polu

główną drogą do zjednoczenia w ciągu ostatnich trzech dekad była teoria strun. Dwie formy teorii strun mają odpowiednio dziesięć i dwadzieścia jeden wymiarów. W dziwnej równoległości miniaturyzacja lub zagęszczenie wielu wymiarów w teorii strun jest współczesnym odpowiednikiem kwantyzacji piątego wymiaru przez Kleina.

pomimo małej mocy predykcyjnej i krytyki atakującej jej związek z wieloświatem, żadne inne obszary teorii unifikacji nie wydają się tak owocne jak teoria strun.

przez trzydzieści lat Zjednoczona teoria okazała się godnym przeciwnikiem Einsteina. Pracował nad nim nawet przedostatniego dnia w szpitalu w Princeton. J. Robert Oppenheimer był później zarówno niepochlebny,

przez cały koniec swojego życia Einstein nie zrobił nic dobrego. Odwrócił się od eksperymentów, aby uświadomić sobie jedność wiedzy.

…i zazdroszczę,

oczywiście chciałbym być młodym Einsteinem. To oczywiste.

wydaje się, że istnieje konsensus: w późniejszych latach Einstein pracował z matematycznymi ślepakami, odpornymi na istotne odkrycia i niezdolnymi do zmiany swojej metody badania.

jak napisał James Joyce:

człowiek genialny nie popełnia błędów. Jego błędy są wolicjonalne i są portalami odkrywczymi.

porażka i błąd to ostre słowa. Często są prekursorami odkryć. Zunifikowane pole było nemezis Einsteina z różnych powodów. Pomimo tego, wielu zazdrościło jego wczesnemu geniuszowi i powinniśmy skupić się na tym szczególnie w tym setnym roku największej rewolucji w fizyce.