TEORIJA RELATIVOSTI

U novembru 1915, Ajnštajn je održao seriju predavanja pred Pruskom akademijom nauka na kojima je predstavio novu teoriju gravitacije, poznatu kao Opšta teorija relativnosti. Poslednje predavanje se završava njegovim uvođenjem jednačina koje zamenjuju Njutnov zakon gravitacije i nazivaju se Ajnštajnove jednačine polja. David Hilbert, zapravo, je objavio jednačine polja u članku koji je datiran pet dana pre Ajnštajnovih predavanja. Ali prema Tornu (-{Thorne}-) (117-118), Hilbert je otkrio ispravne jednačine tek posle “premišljanja nad stvarima koje je naučio” tokom nedavne Ajnštajnove posete Getingenu. Torn ide i dalje pa kaže: “Sasvim prirodno, i u skladu sa Hilbertovim viđenjem stvari, rezultujući zakoni zakrivljenosti hitro su nazvani imenom “Ajnštajnove jednačine polja”, radije nego da budu nazvane po Hilbertu. U stvari, da nije bilo Ajnštajna, opšte relativistički zakoni gravitacije možda bi bili otkriveni tek nekoliko decenija kasnije.” Videti Osporavanja prioriteta otkrića relativnosti za više detalja. Ova teorija sve posmatrače smatra ekvivalentnim, a ne samo one koji se kreću ravnomerno, odnosno stalnom brzionom. U opštoj relativnosti gravitacija nije više sila (kao što je to u Njutnovom zakonu gravitacije) nego je posledica zakrivljenosti prostor-vremena.

 Ajnštajnovi objavljeni radovi iz opšte relativnosti za vreme rata nisu bili dostupni nigde izvan Nemačke. Vesti o Ajnštajnovoj novoj teoriji stigle su do astronoma sa engleskog govornog područja u Engleskoj i Americi preko holandskih fizičara Hendrika Lorenca i Pola Erenfesta kao i njihovog kolege Vilema de Sitera, direktora Lajdenske opservatorije. Artur Stenli Edington iz Engleske, koji je bio Sekretar Kraljevskog astronomskog društva, zatražio je od de Sitera da u korist njegovih astronoma napiše seriju članaka na engleskom. On je bio fasciniran novom teorijom i postao je vodeći pobornik i popularizator teorije relativnosti.

Većini astronoma nije se sviđala Ajnštajnova geometrizacija gravitacije i smatrali su da njegova predviđanja pojava savijanja svetlosti i gravitacionog crvenog pomaka ne mogu da budu tačna. Godine 1917, astronomi pri Maunt Vilson opservatoriji (-{Mt. Wilson Observatory}-) u južnoj Kaliforniji objavili su rezultate spektroskopskih analiza Sunčevog spektra koje su, činilo se, ukazivale na to da nema nikakvog gravitacionog crvenog pomaka u Sunčevoj svetlosti. U 1918. godini, astronomi pri Lik opservatoriji (-{Lick Observatory}-) u severnoj Kaliforniji načinili su fotografije pomračenja sunca vidljivog u Sjedinjenim Državama. Nakon završetka rata, oni su proglasili svoje nalaze tvrdeći da su Ajnštajnova opšte-relativistička predviđanja o savijanju svetlosti pogrešna, ali nisu nikada objavili njihove rezultate, pravdajući to mogućim velikim greškama pri merenju.

U maju mesecu, 1919, tokom britanskih osmatračkih ekspedicija pomračenja Sunca (preduzetih u Sobralu, Brazil, (-{Sobral, Ceará, Brazil}-), kao i na ostrvu -{Principe}- (Prinčevsko ostrvo), na zapadnoj ovali Afrike, Artur Stenli Edington nadgledao je merenje savijanja svetlosti zvezda prilikom njenog prolaska u blizini Sunca, što rezultuje u prividnom pomeranju položaja posmatranih zvezda dalje od Sunca. Ovaj fenomen nazvan je efekat gravitacionog sočiva i u ovom slučaju opaženo pomeranje položaja zvezda bilo je duplo veće nego što je bilo predviđeno Njutnovom fizikom. Ova opažanja slagala su se sa predviđanjima proisteklim iz Ajnštajnovih jednačina polja iz Opšte teorije relativnosti. Edington je objavio da rezultati potvrđuju Ajnštajnovo predviđanje i Tajms magazin (The Times) izvestio je o ovoj potvrdi Ajnštajnove teorije 7. novembra iste godine, naslovima "Revolucija u nauci – Nova teorija Univerzuma – Njutnovske ideje su odbačene". Nobelov laureat Maks Born (-{Max Born}-) izrazio je svoje poglede na opštu relativnost kao na "najveći podvig ljudskog razmišljanja o prirodi"; njegov kolega laureat Pol Dirak (Paul Dirac) nazvao je to "verovatno najvećim naučnim otkrićem ikada učinjenim". Ovi komentari i rezultujući publicitet zacementirali su Ajnštajnovu slavu. On je postao svetski slavan – neuobičajeno dostignuće za jednog naučnika.

Mnogi naučnici još uvek nisu ubeđeni u sve to zbog raznoraznih razloga, počevši od onih naučnih (neslaganje sa Ajnštajnovim tumačenjem eksperimenata, verovanje u eter ili u to da je apsolutni sistem referencije neophodan) pa sve do psiho-socijalnih (konzervatizam, antisemitizam). Prema Ajnštajnovom gledištu, većina primedbi dolazila je od eksperimentatora koji su imali vrlo malo razumevanja teorije koja je u to uključena. Ajnštajnova popularnost u javnosti, koja je nastupila posle članka iz 1919, stvorila je ozlojeđenost kod tih naučnika, a kod nekih ova ozlojeđenost se zadržala i u 1930.-im godinama.

30. marta, 1921., Ajnštajn odlazi u Njujork da drži predavanja o njegovoj novoj Teoriji relativnosti, a iste godine on će biti nagrađen i Nobelovom nagradom. Mada je on sada bio najslavniji po svome radu na relativnosti, Nobelova nagrada mu je dodeljena za raniji rad o fotoelektričnom efektu, jer je njegova opšta relativnost još uvek bila predmet sporenja. Nobelov komitet je, dakle, doneo odluku da navodeći njegov najmanje osporavani rad prilikom dolele nagrade, učine to prihvatljivijim za naučnu zajednicu.

Boze-Ajnštajnova statistika

U 1924. godini, Ajnštajn je primio kratko pismo od mladog indijskog fizičara po imenu Satjandra Nat Boze (-{Satyendra Nath Bose}-) u kojem on opisuje svetlost kao gas fotona i moli Ajnštajna za pomoć oko objavljivanja. Ajnštajn shvata da ista ta statistika može da bude primenjena i na atome, i objavljuje članak na nemačkom jeziku (u to vreme lingam franka (-{lingua franca}-) fizike) u kome opisuje Bozeov model i objašnjava njegove posledice. Boze-Ajnštajnova statistika sada opisuje skupove takvih, identičnih čestica, celobrojnog spina, poznatih kao bozoni. Boze-Ajnštajnov kondenzat je fenomen predviđen 1920., od strane Bozea i Ajnštajna, zasnovan na Bozeovom radu o statističkoj mehanici fotona, koji je potom bio formalizovan i generalizovan od strane Ajnštajna. Prvi takav kondenzat u alkalnim gasovima proizveli su Erik Kornel i Karl Vajman (-{Eric Cornell}- i -{Carl Wieman}-) 1995. godine na Univerzitetu Kolorado, mada je Boze-Ajnštajnova kondenzacija bila opažana u superfluidnom helijumu-4 još od 1930ih. Ajnštajnove originalne skice ove teorije bile su ponovo otkrivene avgusta 2005. u biblioteci Lajdenskog univerziteta.

Ajnštajn je takođe pripomogao Ervinu Šredingeru u razvoju kvantne Bolcmanove distribucije, mešavine klasičnog i kvantno mehaničkog gasnog modela, mada je shvatio da će to biti manje značajno od Boze-Ajnštajnovo modela i odbio je da njegovo ime bude uključeno u ovaj rad.

Ajnštajnov frižider

Godine 1926, Ajnštajn i njegov bivši student Leo Silard (Leó Szilárd) zajednički su patentirali Ajnštajnov frižider. US patentni biro je nagradio Ajnštajna i Leo Silarda za ovaj frižider,11. novembra 1930. Patent pokriva termodinamičke cikluse rashlađivanja, koji omogućavaju hlađenje bez pokretnih delova, na konstantnom pritisku, sa toplotom kao jedinim ulazom. Rashladni ciklusi koriste amonijak, butan i vodu.  

Ujedinjena teorija polja

Ajnštajnovi istraživački napori, nakon razvitka opšte relativnosti bili su primarno sastavljeni od dugačke serije pokušaja da uopšti još više svoju teoriju gravitacije sa namerom da ujedini i pojednostavi osnovne fizičke zakone, posebno zakone gravitacije i elektromagnetizma. U 1950., on opisuje taj rad, koji naziva Ujedinjenom teorijom polja, u jednom članku objavljenom u Sajentifik Amerikan (-{Scientific American}-) naučnom časopisu. Ajnštajn je vođen svojom verom u jedinstveno poreklo celog seta fizičkih zakona.

Ajnštajn je postajao sve više izolovan u ovim svojim istraživanjima uopštene teorije gravitacije i njegovi napori su u konačnom ostali bezuspešni. Konkretno, njegova potraga za ujedinjenjem fundamentalnih sila ignorisala je rad zajednice fizičara u većini (i obrnuto), gde je posebno značajno otkriće jakih i slabih nuklearnih sila, koje nisu shvatane kao nezavisne sve do otprilike 1970, što je petnaest godina posle Ajnštajnove smrti. Ajnštajnova težnja za ujedinjenjem zakona fizike pod jednim jedinim modelom preživela je do današnjih dana kroz nameru da bude izgrađena jedna nova Velika ujedinjujuća teorija. (-{Grand unification theory}-).

HOME