Fizikova zapuščina

Albert Einstein (1879–1955) je emblem glavnih razsežnosti prejšnjega stoletja. Briljantni fizik, povezan z neslutenim znanstvenim in tehnološkim napredkom, pacifist, begunec pred nacizmom, pobudnik nastanka atomske bombe, borec proti oboroževalni tekmi hladne vojne, socialist in aktivist za državljanske in socialne pravice ter navsezadnje tarča 20 let trajajočega nadzora ameriških zveznih agentov. Ne preseneča torej, da ga je revija Time leta 1999 razglasila za osebnost stoletja. Stoletja, v katerem se je Einsteinov javni angažma gibal, pavšalno rečeno, od znanstvenega pola v mladosti k političnemu polu v zrelih letih.

Ob koncu 19. stoletja je med fiziki dozorelo spoznanje, da obstaja med klasično (Newtonovo) mehaniko in tedanjim opisom svetlobe (Maxwellov elektromagnetizem) resno nasprotje: zdelo se je, da se fizikalni zakoni za opis svetlobe spreminjajo glede na to, kako se fizik, ki svetlobo opisuje, premika. Einsteina je to neskladje motilo na najtemeljnejši načelni ravni – prepričan je bil, da je treba naravo opisati na način, povsem neodvisen od gibanja fizika, ki jo opisuje. Sicer bi bila oblika fizikalnih zakonov odvisna od tega, ali (in kako hitro) se gibljemo na primer na sever ali na jug. To se mu je zdelo povsem nesprejemljivo. Vprašanje je bilo le, ali bo treba za dosego uskladitve obeh teorij korigirati Newtonovo mehaniko ali elek-

tromagnetizem. Tedanja skupnost fizikov je bila prepričana, da je nekaj narobe z elektromagnetizmom, klasična mehanika je bila namreč tolikokrat eksperimentalno preverjena, da tako rekoč nihče ni verjel, da potrebuje korekcijo. Ampak Einstein je leta 1905 pokazal natanko to: Newtonova mehanika predpostavlja obstoj absolutnega prostora in absolutnega časa, ki sta enaka za vse opazovalce. Ne Maxwellov elektromagnetizem, temveč Newtonovi predpostavki o absolutnem prostoru in času sta tisti, ki sta v vsakdanjem življenju za opis narave sicer nadvse uporabni, vendar pripeljeta do hudih težav, ko ju skušamo uporabiti za opis svetlobe ali delcev, ki se gibljejo s hitrostmi blizu svetlobne.

Šele ko je Einstein ti dve predpostavki o absolutnem prostoru in času opustil ter vsakemu opazovalcu pripisal svoj lastni čas, ki teče za različne opazovalce različno, je lahko zgradil novo teorijo, konsistentnejšo od Newtonove, s katero je mogoče skladneje opisati oboje, mehaniko in elektromagnetizem. To je bila posebna teorija relativnosti. Teorija relativnosti zato, ker so v njej fizikalni zakoni zapisani na način, ki se v ničemer ne sklicuje na Newtonov absolutni prostor in čas; posebna teorija relativnosti pa zato, ker so v njej fizikalni zakoni zapisani v obliki, enaki v vseh opazovalnih sistemih, ki se med seboj gibljejo premo in enakomerno, tj. na neki poseben način, ne pa na primer rotirajoče ali kako drugače pospešeno. Einstein s posebno teorijo relativnosti ni, kot je pogosto slišati, ovrgel Newtonove mehanike, temveč prej zamejil področje njene legitimne rabe in jo posplošil v teorijo, v kateri Newtonova mehanika nastopa kot limitni primer.

Einstein je bil kritik kapitalizma, razglasil ga je za predatorski režim privilegirancev, ki je institucionaliziral razredne delitve.

Najkasneje leta 1907 je uvidel, da ni nobenega razloga, da bi se pri teoriji relativnosti omejevali na premo in enakomerno gibajoče se sisteme. Fizikalne enačbe je treba napisati tako, da bodo v povsem enaki obliki veljale v vseh poljubnih, splošno gibajočih se sistemih. Z drugimi besedami: posebna teorija relativnosti je potrebovala posplošitev – splošno teorijo relativnosti. Pot do splošne teorije relativnosti je bila neprimerno bolj garaška in trnova. Po fizikalni plati je razlog tičal v dejstvu, da je moral za dosego tega cilja povsem predrugačiti pogled na gravitacijo, ki je že več kot 200 let veljala za še en Newtonov zmagoslavni dosežek v razumevanju narave. Ponovno je spodbijal uveljavljeni in preverjeni znanstveni kanon. Premisleki so ga namreč vodili k uvidu, da gravitacija ni sila med masnimi delci, kot je to veljalo pri Newtonu, temveč manifestacija t. i. ukrivljenosti prostora-časa. In za opis te ukrivljenosti je bilo treba obvladati najsodobnejšo geometrijo, ki je Einstein tedaj še ni poznal. Nekoč se je slovito pritoževal: »Naj vas vaše težave z matematiko ne skrbijo. Zagotavljam vam, da imam jaz večje.« Teorija relativnosti je zaradi tega postala zanimiva za tedanjo matematično elito, kar mu sprva ni bilo pretirano všeč. »Teorije relativnosti ne razumem več, odkar so se je lotili matematiki!« je razlagal kolegom. Sčasoma je uvidel, da ne bo šlo drugače, in je tudi sam prosil za pomoč prijatelja matematika Marcela Grossmanna. Ta mu je predstavil potrebna matematična orodja in z njimi se je po nekaj letih nenehnega truda dokopal do končnih enačb splošne teorije relativnosti, ki jih je 25. novembra 1915 predstavil Pruski akademiji znanosti.

Zakoni splošne relativnosti pomenijo največji prelom v razumevanju gravitacije po Newtonu in kažejo, kako moramo opisati naravo, da se dokopljemo do enačb in količin, ki so v vseh opazovalnih sistemih enake. Splošna relativnost zato ravno zaradi svoje splošnosti ne vodi do vsesplošne relativnosti, temveč do globoke absolutnosti (fiziki bi rekli: invariantnosti). Einstein je obenem s formulacijo teorije predstavil tudi nekaj napovedi, ki naj bi jih potrdili (ali seveda ovrgli). Najznamenitejša med njimi pravi, da lahko ukrivljenost prostora neposredno opazujemo tako, da spremljamo pot svetlobe z oddaljenih zvezd mimo Sonca: če je prostor v bližini Sonca res ukrivljen, se bo svetlobni žarek tam odklonil za točno določen kot. To napoved so eksperimentalno potrdili leta 1919 in čez noč je postal svetovna senzacija. Einstein, ki je odraščal v Nemčiji, a je nemško državljanstvo, še ko je bil mladenič, za vedno zamenjal za švicarsko, je ohranil trezno glavo: »Če bo obveljalo, da imam prav, me bodo Nemci imeli za Nemca, Švicarji za Švicarja, Francozi pa bodo dejali, da sem velik znanstvenik. Če bo teorija ovržena, me bodo Francozi označili za Švicarja, Švicarji za Nemca, Nemci pa za Juda.«

Splošna teorija relativnosti je doslej prestala vse eksperimentalne preskuse in postala del našega vsakdanjika: brez upoštevanja Einsteinovih enačb globalni navigacijski sistem GPS ne bi deloval.

Skupaj z rastočim vplivom teorije relativnosti je Einstein postal tarča antisemitov, ki so se borili za »nemško fiziko« in so v težkih letih po prvi svetovni vojni v splošni teoriji relativnosti videli mehanizem vsesplošne judovske relativizacije vrednot, ki z uzurpacijo znanstvene metode maje trdne moralne temelje tedanje meščanske družbe. V prepričanju jih je dodatno utrdilo tudi to, da je Einstein tedaj prvič odpotoval v ZDA na povabilo sionističnega vodje in kasnejšega prvega predsednika Izraela Chaima Weizmanna. (Ko so pripluli v ZDA, je Weizmann povedal, da mu je Einstein vsak večer razlagal teorijo relativnosti in da je bil sam proti koncu plovbe že povsem prepričan, da jo Einstein razume.)

Brez upoštevanja Einsteinovih enačb globalni navigacijski sistem GPS ne bi deloval.

Proti koncu dvajsetih let so privrženci »nemške fizike« (med njimi sicer ni bilo prav veliko fizikov) objavili knjigo Sto avtorjev proti Einsteinu. Einstein je le zamahnil z roko: »Zakaj sto? Če sem se zmotil, bi bil eden dovolj.« Kljub temu je bilo ozračje v Nemčiji vedno bolj zastrupljeno in decembra 1932 je Einstein odšel v ZDA. Hitler je prevzel oblast konec januarja 1933.

Pridobitev ameriškega vizuma navkljub njegovi slavi ni potekala brez zapletov, saj je bil znan pacifist in glasen kritik kapitalizma – razglasil ga je za predatorski režim privilegirancev, ki je institucionaliziral razredne delitve in z nadzorom izobraževalnega sistema ljudem vcepil vrednote, ki jih ohranjajo v suženjstvu in bedi. Do Sovjetske zveze je bil podobno neprizanesljiv. Na očitke, da je komunist, je odvrnil, da režimi vedno potrebujejo heretike – Nemci Jude, Rusi buržoazijo, Američani pa komuniste – ter si tako leta 1932 prislužil dosje FBI, ki so ga zvezni agenti v naslednjih 23 letih do njegove smrti napolnili s 1400 stranmi poročil.

Na nemška tla ni stopil nikoli več. Fiziki so v tridesetih letih odkrili jedrsko verižno reakcijo, ki je omogočala izdelavo atomske bombe. Einstein je bil prepričan, da so jo nacisti že začeli izdelovati in da se tako orožje nikakor ne sme znajti v nacističnih rokah. Leta 1939 je v zvezi s tem pisal ameriškemu predsedniku Rooseveltu. Tako se je začel projekt Manhattan – ameriški projekt izdelave jedrskega orožja, ki je vodil do Hirošime in Nagasakija ter do japonske kapitulacije. Einstein pri projektu ni dejavno sodeloval. Ob atomskih eksplozijah se je zgrozil in se do smrti zavzemal za nadzor jedrskega orožja pod taktirko nadnacionalne svetovne organizacije. Fiziki smo ukrotili, je zapisal, najrevolucionarnejšo silo po odkritju ognja, nato pa vizionarsko dodal: »Človeštvo ima danes v rokah moč, ki lahko spremeni vse – razen okorelih načinov razmišljanja, ujetih v ozkoglede nacionalizme.«