Alberts Einšteins nenoliedzami ir viens no izcilākajiem vārdiem fizikā. Guess Einšteins, neskatoties uz visu savu ieguldījumu telpas laika fizikā, bija cilvēks, kas vēsturē ir ierobežots ar savu laiku. Lai gan tas padara viņa prognozes vēl iespaidīgākas, tas nozīmē arī to, ka citreiz Einšteins bija vai nu nedaudz novirzījies no mērķa, vai — uzdrošinos teikt — nepareizs.
Tomēr es nevēlos sniegt plašāku kontekstu, lai es neparakstītos uz noteiktiem, populāriem pārskatiem par to, kā Einšteins ienīda to un to fizikā. Viņš tiešām to nedarīja, un es nedomāju par kaut ko tādu strīdēties. Faktiski, tuvāk aplūkojot Einšteina “kļūdas”, atklājas fiziķa uztverošais, wager apdomīgais domāšanas veids par mūsu Visumu.
1. Gravitācijas viļņi ir pārāk vāji, lai tos atklātu
Kad Einšteins publicēja savus monumentālos rakstus par vispārējā relativitātes teorija 1916. gadā viņš prognozēja, ka laiktelpā notiks spēcīgi viļņi izpaužas kā viļņiem līdzīgas enerģijas formas kas izplatās visā Visumā. 2015. gadā LIGO sadarbība apstiprināja ka gravitācijas viļņi bija īsti; Einšteinam bija taisnība.
Līdz 1936. gadam daudzi bija pieņēmuši Einšteina prognozes, izņemot, acīmredzot, pašu vīrieti. Pārskatījis savus aprēķinus, Einšteins ar līdzstrādnieku Neitanu Rozenu secināja, ka matemātika ir nepilnīga. Vēstulē kolēģim fiziķim Maksam Bornam viņš rakstīja“Es nonācu pie interesanta rezultāta, ka gravitācijas viļņi neeksistē, lai gan tie tika pieņemti par pārliecību pirmajai tuvināšanai.”
Pēc slavenā kautiņš ar žurnālu Bodily Evaluation, kā arī citiem fiziķiem, kuri norādīja uz kļūdām savā 1936. gada dokumentā, Einšteins vēlreiz pārskatīja savus uzskatus un izmantoja izsvērtāku, provizoriskāku pieeju. Gravitācijas viļņi var pastāvēt, wager tiem jābūt pārāk vāja, lai noteiktu. Viņš kļūdījās.
2. Kvantu sapīšanās nevar būt reāla
Einšteina šķietamā nicinājums pret kvantu mehāniku aizēno viņa būtisko ieguldījumu mūsdienu kvantu mehānikā. Lai būtu skaidrs, Einšteins pieņēma kvantu mehānisko parādības wager bija pārliecināts, ka teoriju to apraksts bija nepilnīgs.
Viens piemērs ir kvantu sapīšanās, nepāra stāvoklis, kurā divas atdalītas daļiņas ir savienotas tā, ka vienas stāvokļa mērīšana ļauj paredzēt otras stāvokli. Einšteina šaubas bija par to, ka “fiziskās realitātes elementi” ir jāapstiprina ar “eksperimentiem un mērījumiem”, ko var pārvērst fizikālā teorijā.
Ja vien šīs daļiņas nesazinās ātrāk par gaismas ātrumu, mums noteikti trūkst kāda slēpta, reālistiskāka mainīgā, kas savieno abus. Šie argumenti tika ieviesti slavenajā 1935. gada papīrs līdzautori Einšteins, Rozens un Boriss Podoļskis, un tas kļuva pazīstams kā EPR paradokss.
Šis paradokss vēlāk izrādījās nesavienojams gan ar teorētisko, gan eksperimentālo darbu, taču dažas Einšteina jautājumu daļas paliek neatbildēts: Vai mēs varam izstrādāt nevainojamu fizikālu sapīšanās teoriju?
3. Gravitāciju un elektromagnētismu var apvienot bez kvantu mehānikas
Einšteins pavadīja pēdējos 30 savas dzīves gadus, mēģinot formulēt vienu teoriju, lai apvienotu visus dabas spēkus. Konkrētāk, viņš centās apvienot gravitāciju un elektromagnētismu, neatkaroties no kvantu mehānikas, kuras patvaļu, viņaprāt, varētu kliedēt viņa vienotā teorija.
“Man ir jāliekas kā strausam, kurš uz visiem laikiem iebāž galvu relatīvisma smiltīs, lai nesaskartos ar ļaunajiem kvantiem,” viņš jokoja 1954. gada vēstulē.
“Fiziķi strādā ar dziļi iesakņojušos intuīciju par to, kā pasaule ir salikta kopā,” Džons D. Nortonsvēsturnieks un zinātnes filozofs Pitsburgas Universitātē, pastāstīja Gizmodo. Šādas intuīcijas “klusi, wager spēcīgi kontrolē viņu pētījumu virzienu”, viņš teica. “Einšteinam tas bija tāds, ka visus dabas spēkus varēja apvienot vienā, visaptverošā vienotā laukā.”
Viņa mēģinājumi nekad neattaisnojās, lai gan Einšteina centieni pēc vienotas teorijas “nodibināja apvienošanu kā svarīgu fizikas mērķi… ko parasti sauc par mūsdienu fizikas “svēto grālu”, norāda Einšteins. Amerikas Fizikas biedrība.
4. Visums ir statisks un nemainīgs
Jau vairākus gadu desmitus kosmoloģiskā vienprātība ir bijusi tāda, ka Visums paplašinājās un turpina to darīt eksponenciālā ātrumā.
Taču šī ideja kļuva aktuāla pēc Einšteina laikiem. Einšteins ticēja statiskam Visumam, ieviešot “matemātiskais viltus faktors” viņa vienādojumos, kas pazīstami kā kosmoloģiskā konstante. Šī konstante liecināja, ka Visumā pastāv kāds atgrūdošs spēks, kas pretojas gravitācijas pievilcībai, līdzsvarojot lietas tā, lai Visums paliktu statisks.
Tālākais nebija nekas cits kā ironija. Vēlāk Einšteins atmeta kosmoloģisko konstanti, atsaucoties uz to kā patvaļīgu elementu, ko viņš bija pievienojis savos vienādojumos. Pēc tam deviņdesmitajos gados pētnieki atdzīvināja pamesto teoriju, piešķirot tai jaunu dzīvi kā tumšo enerģiju.
5. Melnā cauruma singularitātes dabā nevar pastāvēt
Vai Einšteins iebilda pret melno caurumu jēdzienu? Pēc Nortona domām, pārsteidzoši, uz šo jautājumu ir vienkārša atbilde: “Jā. Viņš bija pret viņiem.”
Tagad jūs, iespējams, pamanījāt tendenci: Einšteins prognozē izrāvienu fizikā, wager vēlāk atsakās no saviem prāta bērniem. Līdzīgi vispārējā relativitāte norādīja uz melno caurumu neizbēgamību — līdz Einšteinam 1939. stingri noraidīts to iespējamība, vismaz pareizas fizikas ietvaros.
Einšteinam bija ļoti matemātisks skatījums uz laiku. Melnais caurums, kas ir tik blīvs, ka visa matērija, ieskaitot gaismu, sabrūk pie tā, ko tagad sauc par notikumu horizontu, bija “neiedomājama nelaime [malheur] teorijai,” kā Einšteins atzīmēja akadēmiskās sanāksmes laikā 1922.
“Einšteins deva priekšroku noteiktiem uz koordinātām balstītiem sava telpas laika aprakstiem,” sacīja Nortons. “Šie attēlojumi notikumu horizontā parādīja tik bezgalīgas atšķirības. Tās ir matemātiskas izteiksmes, kurās izmantoti to mainīgie un funkcijas.”
No otras puses, singularitātes izraisīja šo Einšteinam labi definēto matemātisko struktūru sabrukumu. In a 1935. gada papīrs Kopā ar Rozenu viņš atzīmēja, ka singularitāte “ienes teorijā tik daudz patvaļas, ka faktiski atceļ tās likumus”.
Vēlreiz Einšteina prognozes nāca ilgi pirms empīriskiem novērojumiem, kas ļāva fiziķiem izveidot praktiski izmantojamu, ģeometrisku melno caurumu aprakstu. Vai Einšteins būtu pieņēmis LIGO vai Occasion Horizon Telescope atklājumus?
“Es gribētu iedomāties, ka viņš būtu pārliecināts,” prātoja Nortons. “Viena lieta, ko es uzzināju, pētot Einšteina darbu, ir tāda, ka viņa nākamais solis reti kad ir tāds, kādu es iedomājos. Paredzēt, ko Einšteins darīs, ir daudz grūtāk. Viņš bija Einšteins!”
6. “Dievs nespēlē kauliņus.”
Runājot par Einšteina tendencēm, viņam nepārprotami nepatika patvaļa fiziskajos modeļos. Tas bija viņa skepticisma pret kvantu mehāniku un singularitātēm virzītājspēks, un tāpēc viņš tik dedzīgi centās izstrādāt grandiozu, vienotu fizikas teoriju.
Šo ambīciju priekštecis varēja būt vispārējā relativitāte, visaptveroša teorija, kas apvieno gravitāciju un inerci. Un viņš nepārprotami bija veiksmīgs, jo vispārējā relativitāte “vairāk nekā gadsimtu ir izturējusi visus izaicinājumus un ir visa mūsdienu gravitācijas un kosmoloģijas darba pamats”, sacīja Nortons.
Atkal Einšteins nenoraidīja pašu indeterminismu — drīzāk viņš uzskatīja, ka pastāv dziļāks realitātes līmenis, kuru cilvēce vēl nebija sasniegusi, skaidrāka teorija, kas varētu pietiekami aptvert Visuma pamatdabu.
Tagad mums ir viegli ķerties pie Einšteina senākajām idejām, taču patiesībā viņam “bija savas metodes un pieejas, un viņš tās konsekventi un efektīvi izmantoja,” sacīja Nortons. “Kaut kas nostrādāja.”
Patiešām, ja šis saraksts ir kāds ceļvedis, Einšteina atspēkošanās pret populārajām perspektīvām, tostarp tām, kuras viņš ieviesa, izraisīja dažas no bagātākajām, pārdomas rosinošākajām debatēm šajā jomā, no kurām daudzas turpinās līdz pat šai dienai.
Kā saka Nortons, ir grūti paredzēt, kā Einšteins reaģēs uz to, kā viņa idejas tika pierādītas vai atspēkotas ar fizikas attīstību. Guess es varētu iedomāties, ka viņam būtu daudz jautājumu ar diezgan daudz strīdīgu jautājumu!
