denna månad markerar exakt 100 år sedan Albert Einstein lämnade in den första artikeln som beskriver den allmänna relativitetsteorin fullständigt. Det var både hisnande och revolutionerande.

enkelt uttryckt är gravitation en geometrisk egenskap hos rymdtid som får böjas. Det var som att titta på Newtons värld genom botten av ett glas.

allmän relativitet är baserad på Einsteins fältekvationer, som beskriver förhållandet mellan geometrin för en fyrdimensionell beskrivning av rymdtid och energimomentet i den rymdtiden.

Spacetime krökning orsakas av massa; ju mer massa, desto mer spacetime är krökt. Denna krökning kan inducera avböjningar eller förseningar i ljusförökning.

även nära hemmet, vår sol – inte så massiv Som stjärnor går – kommer att förändra ljusets väg nära den. Newtons teori förutspår en avböjning av ljus på 0.875 sekunders båge vid solens lem, medan relativitet förutspådde en avböjning av 1,75 sekunders båge. Observationer under totala solförmörkelser av bakgrundsstjärnfält bekräftade Einsteins värde.även om Einstein hade dött kort efter sitt arbete med allmän relativitet, skulle han fortfarande betraktas av många idag som den största fysikern som någonsin levt, och kanske till och med den största forskaren.

mot en enhetlig fältteori

men medan han fortsatte att arbeta med många problem fram till sin död 1955 beskrivs han regelbundet som misslyckande i ett visst område: den enhetliga fältteorin.

från 1920-talet försökte Einstein utveckla en enhetlig teori som melded allmän relativitet och elektromagnetism, som representerar de enda två krafter som är kända för att existera.

en sådan teori skulle beskriva ett enda fält där alla krafter förmedlas och egenskaperna hos alla partiklar – som vid den tiden endast var elektroner och protoner, med neutronen som inte upptäcktes förrän 1932 – kunde härledas.

andra spelare i uppdraget dök upp. Theodor Kaluza visade att om rymdtiden hade fem dimensioner, kunde fyra dimensioner återspegla allmän relativitet, och man kunde representera elektromagnetism. I den växande kvantvärlden i mitten av 1920-talet krympte Oskar Klein Kaluzas 5: e dimension för att vara kompakt, på ett sätt som erbjuder en kvantmekanisk Tolkning.

Einstein drog på annat arbete om det kunde hjälpa hans sak. Han tittade även på variationer till den framgångsrika matematiska grunden för allmän relativitet. Det rapporteras allmänt att han inte stödde kvantmekanik, men främjade det (led det?) att vara ett derivat av en eventuell enhetlig teori.

stark utveckling

på ett sätt hindrade hans matematiska fokus hans acceptans av pågående, stora upptäckter inom fysik som kvantmekanik. Upptäckten av två nya krafter utöver gravitation och elektromagnetism – de starka och svaga kärnkrafterna – gjorde också hans arbete av ett enhetligt fält baserat endast på två krafter ouppnåeligt.

protoner och neutroner i atomkärnor måste hållas samman av en stark attraktiv kraft. Mesoner, kraften som bär partiklar för den starka kärnkraften upptäcktes experimentellt 1947. Enrico Fermi 1933 försökte förklara betaförfall, vilket var en radioaktiv transmutation mellan protoner och neutroner. Det var relaterat till en svag kärnkraft.slutligen tillkännagav Sheldon Glashow, Steven Weinberg och Abdus Salam en enhetlig teori om elektromagnetism och den svaga kärnkraften 1968. Deras elektrovågsteori postulerade de svaga kraftbärarpartiklarna-W – och Z-bosoner-som sedan upptäcktes på 1980-talet.

Vi vet nu att alla krafter förutom gravitation är relaterade matematiskt, om än med vissa skillnader i fenomen.

dagens ansträngningar på ett enhetligt fält

den viktigaste vägen till enande under de senaste tre decennierna har varit strängteori. Två former av strängteori har tio respektive tjugo dimensioner. I en konstig parallell är miniatyriseringen eller komprimeringen av många dimensioner i strängteori den moderna motsvarigheten till kvantifieringen av en 5: e dimension av Klein.

trots lite prediktiv kraft och kritiker som attackerar dess förhållande till ett multiversum, verkar inga andra områden mot enande teori lika fruktbara som strängteori.

i trettio år visade en enhetlig teori en värdig motståndare till Einstein. Han arbetade på det även på sin näst sista dag på Princeton Hospital. J. Robert Oppenheimer var senare både smickrande,

under hela slutet av sitt liv gjorde Einstein inget bra. Han vände ryggen till experiment för att förverkliga kunskapens enhet.

…och avundsjuk,

naturligtvis skulle jag ha velat vara den unga Einstein. Detta säger sig självt.

en konsensus verkar existera: under senare år arbetade Einstein med matematiska blinkers, immun mot relevanta upptäckter och kunde inte ändra sin undersökningsmetod.

som James Joyce skrev:

en genial man gör inga misstag. Hans fel är frivilliga och är upptäcktens portaler.

fel och misstag är hårda ord. De är ofta föregångare till upptäckten. Det enhetliga fältet var Einsteins nemesis av olika skäl. Trots detta avundade många hans tidiga geni och vi borde fokusera på detta särskilt under detta hundraårsår av den största fysikrevolutionen.