I løpet av fire måneder, mars til juni 1905, produserte Albert Einstein fire artikler som revolusjonerte vitenskapen. Den ene forklarte hvordan man kunne måle størrelsen på molekyler i en væske, et andre stilte hvordan man bestemmer bevegelsen deres, og den tredje beskrev hvordan lys kommer i pakker som heter fotoner - grunnlaget for kvantefysikk og ideen som til slutt vant ham Nobelprisen. En fjerde artikkel introduserte spesiell relativitet, noe som førte fysikere til å vurdere forestillinger om rom og tid som hadde vært tilstrekkelig siden sivilisasjonens morgen. Så, noen måneder senere, nesten som en ettertanke, påpekte Einstein i en femte artikkel at materie og energi kan utskiftes på atomnivå spesifikt, at E = mc2, det vitenskapelige grunnlaget for atomenergi og den mest kjente matematiske ligningen i historie.
Relatert innhold
- Hvordan Albert Einstein brukte sin berømmelse til å fordømme amerikansk rasisme
Ikke rart 2005 har blitt utnevnt over hele verden til en feiring av alle ting Einstein. Internasjonale fysikkorganisasjoner har utropt denne hundreårsdagen som verdensåret for fysikk, og tusenvis av vitenskapelige og utdanningsinstitusjoner har fulgt ledelsen. Bilder av Einstein har blitt enda mer vanlig enn vanlig, diskusjoner om hans innvirkning på en kulturell trommeslager. "Hans navn er synonymt med vitenskap, " sier Brian Schwartz, fysiker ved City University of New York Graduate Center. "Hvis du ber barna vise deg hvordan en forsker ser ut, er det første de tegner vilt hvitt hår."
På mange måter innviet Einsteins “mirakelår” den moderne tid, med sine hoppete, uenige synspunkter og sjokk for etablerte sannheter. Men tiden var generelt en stor kulturell og sosial omveltning. Også i 1905 publiserte Sigmund Freud sitt essay “Vitser og deres relasjon til det ubevisste” og en beretning om en av hans første psykoanalyser. Pablo Picasso byttet fra sin blå periode til sin rose periode. James Joyce fullførte sin første bok, Dubliners . Fortsatt var ingen omtenking av universelle forutsetninger mer dyptgripende enn Einsteins.
Stort sett av den grunn er Einstein i dag mer myte enn mennesket, og essensen av denne myten er at hans sinns virkning er utenfor rekkevidden for ikke bare de fleste dødelige, men også for de fleste fysikere. Som med mange myter, er det en viss sannhet i det. "Jeg lærte generell relativitet tre ganger, " sier Spencer Weart, direktør for Center for History of Physics ved American Institute of Physics. "Det er så vanskelig, subtilt, annerledes."
Men det er også en god del overdrivelse til myten. Lenge fra starten, lenge før han var Einstein, den uoverkommelige, forsto den mest prescient av hans medfysikere hva han hadde oppnådd og dens større betydning. Han hadde oppfunnet fysikken på nytt, som bare er en annen måte å si at han hadde funnet opp måten vi alle - fysikere og ikke-fysikere - forestiller oss vår plass i kosmos.
Spesielt hadde han oppfunnet relativitet. I en avhandling fra 1632 la Galileo Galilei frem hva som skulle bli den klassiske versjonen av relativitet. Han inviterte deg, leseren hans, til å forestille deg deg selv på en brygge og observere et skip som beveget seg med jevn hastighet. Hvis noen på toppen av skipets mast skulle slippe en stein, hvor skulle den da lande? Ved foten av masten? Eller litt avstand tilbake, tilsvarer avstanden som skipet hadde dekket mens berget falt?
Det intuitive svaret er litt avstand tilbake. Det riktige svaret er masten. Fra synspunktet om sjømannen som droppet berget, faller berget rett ned. Men for deg på kaien ser det ut til at steinen falt i vinkel. Både du og sjømannen ville ha like påstand om å ha rett - bergens bevegelse er relativt til den som observerer den.
Einstein hadde imidlertid et spørsmål. Det hadde plaget ham i ti år, fra han var en 16 år gammel student i Aarau, Sveits, til en skjebnesvangert kveld i mai 1905. Da han gikk hjem fra jobb, falt Einstein i samtale med Michele Besso, en medfysiker og hans beste venn på patentkontoret i Bern, Sveits, hvor de begge var funksjonærer. Einsteins spørsmål tilførte faktisk en komplikasjon til Galileos bilder: Hva om gjenstanden som stiger ned fra toppen av masten ikke var en stein, men en lysstråle?
Hans valg var ikke vilkårlig. Førti år tidligere hadde den skotske fysikeren James Clerk Maxwell demonstrert at lysets hastighet er konstant. Det er det samme om du beveger deg mot lyskilden eller vekk fra den, eller om den beveger seg mot eller bort fra deg. (Det som endrer seg, er ikke hastigheten på lysbølgene, men antallet bølger som når deg i en viss tid.) Anta at du går tilbake til kaien og ser på Galileos skip, bare nå er høyden på masten 186.282 miles, eller avstanden som lyset beveger seg i et vakuum på ett sekund. (Det er et høyt skip.) Hvis personen på toppen av masten sender et lyssignal rett ned mens skipet er i bevegelse, hvor vil det da lande? For både Einstein og Galileo lander den ved bunnen av masten. Fra din synspunkt på kaien, vil mastens base ha beveget seg ut fra under toppen av masten under nedstigningen, som det gjorde da berget falt. Dette betyr at avstanden lyset har gått, fra ditt synspunkt, har blitt lengre. Det er ikke 186.282 miles. Det er mer.
Det er her Einstein begynner å forlate Galileo. Lysets hastighet er alltid 186 282 miles per sekund. Hastighet er ganske enkelt avstand delt på, eller "per, " en tidsperiode. Når det gjelder en lysstråle, er hastigheten alltid 186.282 miles per sekund, så hvis du endrer avstanden som lysstrålen beveger seg, må du også endre tiden.
Du må endre tiden.
“Takk skal du ha!” Einstein hilste på Besso morgenen etter deres betydningsfulle diskusjon. "Jeg har løst problemet helt."
I følge Einsteins beregninger var ikke tiden i seg selv konstant, en absolutt, en uforanderlig del av universet. Nå var det en variabel som var avhengig av hvordan du og hva du iakttar, beveger deg i forhold til hverandre. "Hver annen fysiker antok at det var en universell verdensklokke som holdt tiden, " sier Schwartz. "Einstein fjernet ideen fullstendig." Fra synspunktet til personen på kaien var tiden det tok lyset å nå skipets dekk lenger enn et sekund. Det betyr at tiden om bord på skipet så ut til å gå saktere enn på kaien. Det motsatte, visste Einstein, måtte også være sant. Fra sjømannens synspunkt ville dokken bevege seg, og derfor ville en lysstråle sendt ned fra en høy stolpe på land virke for ham å reise litt lenger enn den ville gjort deg på kaien. For sjømannen ser det ut til at tiden på land skulle gå saktere. Og der har vi det: et nytt relativitetsprinsipp.
"Fortsatt er rom av seg selv og tid i seg selv dømt til å visne bort i bare skygger, " erklærte den tyske matematikeren Hermann Minkowski i 1908. Andre fysikere hadde gjort beregninger som viste en lignende forskjell i tidsmåling mellom to observatører, men de har alltid lagt til en versjon av “men egentlig ikke.” For dem kan en tidsforskjell være i matte, men det var ikke i verden. Einstein sa imidlertid at det ikke er noe "virkelig." Det er bare det du på kaien kan måle om tid om bord på det bevegelige skipet, og hva sjømannen kan måle om tid om bord på det bevegelige skipet. Forskjellen mellom de to er i regnestykket, og regnestykket er verden. Einsteins innsikt var at fordi disse oppfatningene er alt vi noen gang kan vite, er de også, når det gjelder å ta mål av universet, alt det som betyr noe.
Smithsonian National Museum of American History, Photographic History Collection ("Jeg vet den gode skjebnen tillot meg å finne et par fine ideer etter mange år med feberarbeid", skrev Einstein (ved Institute for Advanced Study i Princeton i 1940)) til en fysiker.) Dette var ganske tøffe ting for en 26 år gammel kontorist som bare et par uker tidligere hadde levert doktorgradsavhandlingen sin til Universitetet i Zürich. Einstein ville beholde sin daglige jobb på patentkontoret frem til 1909, men hans uklarhet var over, i det minste blant fysikere. I løpet av et år etter at han hadde fullført relativitetsoppgaven, ble ideene hans diskutert av noen av de mest fremtredende forskerne i Tyskland. I 1908 reiste fysiker Johann Jakob Laub fra Würzburg til Bern for å studere med Einstein og utbrøt at å finne den store mannen som fremdeles arbeider på et patentkontor var en av historiens ”dårlige vitser”. Men Einstein klagde ikke. Hans “kjekke” lønn, som han skrev en venn, var tilstrekkelig til å forsørge en kone og en 4 år gammel sønn, Hans Albert, og planen hans etterlot ham “åtte timers moro på dagen, og da er det også søndag. ”Selv på jobben fant han god tid til å drømme.
I løpet av en slik dagdrøm, opplevde Einstein det han senere vil kalle "den mest heldige tanken i livet mitt."
Han visste at hans spesielle relativitetsteori fra 1905 bare gjaldt forholdet mellom et legeme i ro og et legeme som beveget seg med konstant hastighet. Hva med kropper som beveger seg med skiftende hastigheter? Høsten 1907 så han en visjon i sinnets øye, ikke ulikt en lysstråle som stiger ned fra en mast: en mann som falt ned fra et tak.
Hva er forskjellen? I motsetning til lysstrålen, som beveger seg med konstant hastighet, ville den fallende mannen akselerere. Men på en annen måte ville han også være i ro. Gjennom hele universet vil hvert skrap av materie utøve sin utsøkt forutsigbare innflytelse på mannen gjennom tyngdekraften. Dette var Einsteins viktigste innsikt - at akselerasjon og gravitasjon er to måter å beskrive den samme kraften. Akkurat som noen ombord på Galileos skip ville ha like stor rett til å tenke på kaien som forlater skipet som skipet som forlater kaien, så ville mannen i fritt fall fra taket ha like stor rett til å tenke på seg selv å være i ro mens jorden sårer mot ham. Og der har vi det: Et annet relativitetsprinsipp, kalt generell relativitet.
"Einstein tok alltid det alle andre trodde var to helt forskjellige naturskjønnscenarier og så dem som likeverdige, " sier Gerald Holton fra Harvard, en ledende Einstein-lærd. Plass og tid, energi og masse og akselerasjon og gravitasjon: som Holton sier: "Einstein konfronterte alltid spørsmålet: Hvorfor skulle det være to forskjellige fenomener med to forskjellige teorier for å forklare dem når de ser på meg som ett fenomen?"
Etter hans visjon fra 1907 gikk det imidlertid ytterligere åtte år før Einstein regnet ut likningene for å støtte den. Einstein fortalte vennene at da han endelig fant ut regnestykket for å demonstrere generell relativitet i 1915, brast noe inni ham. Han kunne kjenne at hjertet hans slo uberegnelig, og hjertebankene stoppet ikke i flere dager. Senere skrev han en venn, "Jeg var utenfor meg selv med spenning."
Da var Einstein professor ved Universitetet i Berlin, og den store krigen raserte over kontinentet. For å si om Einsteins prestasjon å nå fysikernes bredere verden, måtte det reise over fiendens linjer. Einstein førte sine skrifter om generell relativitet til Nederland, og derfra sendte en fysikervenn dem over Nordsjøen til England, der de til slutt nådde Arthur Eddington, kanskje den eneste astronomen i verden med den politiske trang og vitenskapelig prominens som var tilstrekkelig til å mobilisere krigsressurser og for å sette generell relativitet på prøve.
Einstein hadde teoretisert at en solformørkelse ga en sjelden mulighet til å observere tyngdekraftens innvirkning på lys. Når himmelen på dagen ble mørkere, ville stjerner bli synlige, og hvis solens tyngdekraft faktisk trakk på det forbipasserende lyset, ville disse stjernene nær kanten av solen se ut til å være i posisjon i en grad ligningene hans forutså nøyaktig. Eddington samlet sine nasjons vitenskapelige tropper, og Storbritannias Astronom Royal, Sir Frank Dyson, inngav sin krigsutarmede regjering for å sende to ekspedisjoner for å observere den totale formørkelsen 29. mai 1919 - den ene til Sobral, Brasil, den andre til Príncipe, en øy utenfor vestkysten av Afrika.
I slutten av september fikk Einstein et telegram som sa at formørkelsesresultatene stemte overens med spådommene hans. I oktober tok han imot gratulasjonene til de mest fremtredende fysikerne på kontinentet på et møte i Amsterdam. Så dro han hjem til Berlin. Så vidt han visste, hadde han fått forfalt.
“REVOLUSJON I SCIENCE, ” trompet 7. november Times of London. “Ny teori om universet. Newtoniske ideer styrtet. ”Dagen før hadde Dyson lest høyt resultat av formørkelsen på en sjelden felles samling av Royal Society og Royal Astronomical Society. Royal Society-presidenten og oppdageren av elektronet, JJ Thomson, kalte Einsteins teori, i et sitat som kjørte rundt i verden, "en av de mest betydningsfulle, om ikke de mest betydningsfulle, uttalelsene om menneskelig tanke."
Først da, 14 år etter Einsteins mirakelår, begynte omfanget av Einsteins bragder å bli vanlig kunnskap. Fordi publikum lærte om spesiell relativitet og generell relativitet på samme tid, sier Weart, sammenklappet Einstein-kulturen raskt. "Og så kom kvanteteori, og folk gikk tilbake og sa: 'Å, ja, Einstein gjorde det også.' ”
En nøyaktig telling av artikler om Einstein verden rundt i 1919 - det første berømmelsesåret - er sannsynligvis umulig; en essaykonkurranse sponset av Scientific American for å gi den beste forklaringen på relativitet i lekmannsbetingelser, tiltrakk seg bidrag fra mer enn 20 land. "Jeg har blitt så oversvømmet med spørsmål, invitasjoner, utfordringer, " skrev Einstein i et brev i løpet av denne perioden, "at jeg drømmer om at jeg brenner i helvete, og at postbudet er djevelen som evig brøler på meg og kaster nye brevbunter på hodet mitt fordi jeg ennå ikke har svart de gamle. ”
Og all denne kjendisen, bemerket den britiske astronomen WJS Lockyer, var for funn som “ikke personlig angår vanlige mennesker; bare astronomer er berørt. ”Dybden av responsen kan bare skyldes det historiske øyeblikket - kjølvannet av den store krigen. "Her var noe som fanget fantasien, " skrev Leopold Infeld, en polsk fysiker og fremtidig samarbeidspartner av Einsteins: "menneskelige øyne som ser fra en jord dekket med graver og blod til himlene dekket med stjernene."
For mange ble Einstein et symbol på tilnærming etter krigen og en tilbakevending til fornuft. Som Eddington skrev til ham mindre enn en måned etter formørkelsen, "For vitenskapelige forhold mellom England og Tyskland er dette det beste som kunne ha skjedd." Selv i dag, fortsetter den tolkningen å gjenklang. “Under den krigen da store deler av menneskeheten viet seg til meningsløs ødeleggelse, ” har Holton sagt, Einstein “avslørte omrissene for universets store konstruksjon. Det må regne som en av de mest moralske handlingene på den tiden. ”
Men noen relativitetskritikere hevdet at Einstein bare var en anarkist til å fylle sivilisasjonens begravelsespyrier. En professor i himmelmekanikk ved Columbia University bekymret i New York Times i november 1919 at impulsen til å "kaste til side de velprøvde teoriene som har blitt bygget hele strukturen for moderne vitenskapelig og mekanisk utvikling" var av et stykke med " krigen, streikene, de bolsjevistiske opprørene. ”
Einsteins egne politiske tilbøyeligheter kompliserte menneskers svar på arbeidet hans ytterligere. Avisceral, livslang anti-autoritær, hadde han avstått fra sitt tyske statsborgerskap i en alder av 16 år fremfor å underlegge seg obligatorisk militærtjeneste. Nå, i den begynnende WeimarRepublic, fant Einstein, en jøde, seg fremstilt som en skurk av svastika-sportslige tyske nasjonalister og som en helt av internasjonalister. "Denne verden er et nysgjerrig galskap, " skrev Einstein en venn. “For øyeblikket krangler hver kusk og hver kelner om relativitetsteorien er riktig. Apersons overbevisning på dette punktet avhenger av det politiske partiet han tilhører. ”Argumentene” falt raskt ned i dødsulykker, og Einstein flyktet kort for Tyskland for en talende turne i Japan. Etter at Hitler steg til makten i 1933 forlot Einstein Tyskland for godt. Han takket ja til en avtale ved Institute for Advanced Study i Princeton, hvor han bodde i et beskjedent hus på Mercer Street fram til sin død fra en ødelagt buk aneurisme i en alder av 76 i april 1955.
Gjennom sine offentlige år legemliggjorde Einstein motsetninger. Han var en pasifist og tok til orde for byggingen av atombomben. Han argumenterte for en verden uten grenser, og aksjonerte for etablering av staten Israel - så mye at han i 1952 ble invitert til å være dens president. Han var et geni, mens han var fraværende rundt sitt hus i Princeton, og han var en joker og stakk tungen ut for en fotograf. Men det var ikke bare disse motsetningene som skilte ham. Det var deres skala. De var alle større enn livet, og derfor gikk tankene, må han også være det.
Men det var han ikke, som han godt visste. Hans første ekteskap hadde endt i skilsmisse, et sekund, til en fetter, i hennes død, nesten to tiår før hans. Han far til en uekte datter, som antas å ha blitt gitt opp for adopsjon og er tapt for historien, og to sønner, Hans Albert og Eduard. En av dem, Eduard, led av schizofreni. Hans Albert underviste i ingeniørfag ved UC Berkeley. Likevel ble Einstein père på en måte en myte blant menn.
Det var en skjebne Einstein hatet. "Jeg føler det, " skrev han en venn i 1920, "som et utskåret bilde" - som om det var noe blasfemisk i hvordan hans avgudsdyrkere allerede da begynte å mote ham. Og kanskje var det det. Når nazistene ble beseiret, ville Einstein ikke bli alle ting for alle mennesker, men en ting for alle mennesker: en helgen.
Under sin første tur til USA (underveis med andre kone Elsa Einstein i 1921) blandet Einstein fysikkforedrag med innsamling på vegne av det hebraiske universitetet i Jerusalem. (Library of Congress, Courtesy American Institute of Physics Emillio Segre Visual Archives) Halo av hvitt hår hjalp. I 1919, da verden først ble kjent med Einsteins, antydet hans 40 år gamle, litt cocky visage bare på karikaturen som skulle komme. Men med tiden fløy håret hans, som et sinn som ikke var bundet, mens posene under øynene hans dypet ut, som fra byrden av å se for hardt og se for mye. Og når det gjelder disse øynene - vel, da Steven Spielberg tegnet tittelkarakteren til ET the Extra-Terrestrial, og han ønsket at hans fremmede ambassadør med god vilje skulle ha øyne som var fuktige som en klok, gammel mann, men som glimtende av barnslig undring, han visste hvem jeg skulle bruke.
Lenge før publikum beroliget Einstein, hadde hans fysikere begynt å stille spørsmål ved hans ufeilbarlighet. Da den russiske matematikeren Aleksandr Friedmann i 1922 bemerket at i følge beregningene hans som brukte Einsteins ligninger, kunne universet utvide eller trekke seg sammen, skrev Einstein en kort tilbakevisning og sa at Friedmanns matematikk var feil. Senere innrømmet Einstein at feilen faktisk hadde vært hans, men at han fortsatt forble angrende. Først etter den amerikanske astronomen Edwin Hubbles oppdagelse fra 1929 om at andre galakser avtar fra vår egen - at universet virkelig utvider seg - ga han seg tilbake. Han hadde begått sin "største bommert, " sukket han.
Stahet skulle også dominere hans holdning til kvantemekanikk, selv om feltet delvis var en utvekst av Einsteins 1905-papir på fotoner. Einstein innvendte ofte og kjent mot det sentrale grunnlaget for kvanteteorien - at den subatomiske verden opererer i henhold til statistiske sannsynligheter snarere enn årsak-og-virkning sikkerhet. "Gud leker ikke terninger med universet, " erklærte han ofte, og til den økende irritasjonen av kolleger brukte han de tre siste tiårene av livet sitt på å prøve - uten å lykkes - å finne en storslått enhetlig teori som ville forvise slik usikkerhet.
"Einstein var ensom, og du kan se det gode og det dårlige i det, " sier Michael S. Turner, kosmolog ved University of Chicago og direktør for matematisk og fysisk vitenskap ved National Science Foundation. ”Han var ensom med å forene den generelle relativiteten med Newtons tyngdekraftteori, og han traff en hjemmekjøring. Men han var også ensbetydende med å finne en enhetlig feltteori, og fra 1920 var karrieren en ren dødelig. ”I løpet av flere tiår har eksperimenter gjentatte ganger støttet både den relativistiske og kvante tolkningen av kosmos. "Plassen er fleksibel, " sier Turner. “Time warps. Og Gud spiller terninger. ”
I det halve århundret siden hans død har astronomer validert den kanskje mest revolusjonerende prediksjonen som er innebygd i Einsteins ligninger - big bang-teorien om skaper universet, en konklusjon som virker uunngåelig hvis man "kjører filmen" av Hubbles ekspanderende univers bakover. Og det har vært andre oppsiktsvekkende konsekvenser av relativitetsteorien, for eksempel sorte hull, som kan skapes av kollapsede stjerner med masser så store at gravitasjonskraften svelger alt i nærheten, inkludert lys. Som Weart sier, og siterer et maksimum blant fysikere, “Den generelle relativitetsteorien falt bare på 50 år foran sin tid.”
Forskere stiller fortsatt spørsmål som Einstein muliggjorde: Hva drev med big bang? Hva skjer med rom, tid og materie i utkanten av et svart hull? Hvilken mystisk energi forårsaker akselerasjonen av universets ekspansjon? "Dette er virkelig gullalderen for Einsteins teori, ganske bortsett fra hundreårsjubileet, " sier Clifford M. Will, fysiker ved Washington University i St. Louis og forfatteren av Was Einstein Right?
For hans del visste Einstein aldri helt hva som rammet ham. "Jeg har aldri forstått hvorfor relativitetsteorien med dens konsepter og problemer så langt fjernet fra det praktiske livet så lenge burde ha møtt en livlig, eller faktisk lidenskapelig, resonans blant brede publikumskretser, " skrev han i 1942, gammel. 63. “Hva kunne ha gitt denne store og vedvarende psykologiske effekten? Jeg har aldri hørt et virkelig overbevisende svar på dette spørsmålet. ”
Likevel da Einstein deltok på Hollywood-premieren i City Lights i 1931, tilbød filmens stjerne og regissør, Charlie Chaplin, ham en forklaring: "De heier på meg fordi de alle forstår meg, og de heier deg fordi ingen forstår deg." Kanskje Einstein oppnådde sitt særegne merke av udødelighet, ikke til tross for hans uforsiktighet, men på grunn av det. Samfunnsforsker Bernard H. Gustin har antydet at en Einstein inntar gudelig status fordi han "antas å komme i kontakt med det som er essensielt i universet." Holton utdypet nylig denne kommentaren: "Jeg tror dette er nettopp grunnen til at så mange som visste lite om Einsteins vitenskapelige forfatterskap strømmet for å få et glimt av ham, og til i dag føler meg på en eller annen måte løftet ved å overveie hans ikoniske bilde. ”
Haloen har bidratt til å opprettholde myten, ved å holde Einstein en tilstedeværelse på magasinforsider og avisforsider, på plakater og postkort, kaffekrus, baseball caps, T-skjorter, kjøleskapsmagneter og, basert på et Google-søk, 23 600 nettsteder. Men det vi feirer i år er mer enn en myte. Når han gjenoppfinner relativitet, oppfant Einstein også intet mindre enn måten vi ser universet på. I tusenvis av år hadde astronomer og matematikere studert bevegelsene til kropper på nattehimmelen, og deretter søkt etter likninger for å matche dem. Einstein gjorde det motsatte. Han startet med tomgangsmuskler og riper på papir og avviklet og pekte mot fenomener som tidligere var utenkelig og fremdeles uten grunn. "Den generelle relativitetsteorien er en manns ide om hvordan universet burde være, " sier Einstein-lærde Arthur I. Miller fra UniversityCollege, London. "Og det var stort sett hva det viste seg å være." Det er denne arven fra Einsteins som verdensåret for fysikk minnes, dette varige bidrag til den moderne tid: sinnets triumf over materie.
DET SISTE ORDET PÅ ENERGI
Det er kanskje verdens mest berømte ligning, men hva betyr egentlig E = mc2?
Kort etter å ha fullført sin artikkel om spesiell relativitet, i 1905, innså Einstein at ligningene hans gjaldt mer enn rom og tid. Fra en observatørs stå stille i forhold til en gjenstand som beveger seg veldig raskt - nærmer seg lysets hastighet - ser det ut til at gjenstanden får masse. Og jo større hastighet - med andre ord jo mer energi som ble brukt på å få den til å bevege seg - jo større er den tilsynelatende massen. Spesifikt ville målet på energien være lik målet på dens masse multiplisert med lysets hastighet i kvadratet.
Ligningen hjalp ikke forskere med å konstruere en atombombe, men den forklarer hvorfor knusende atomer kan frigjøre soppskyens kraft. Lysets hastighet, eller c, er et stort tall: 186.282 miles per sekund. Multipliser det med seg selv, og resultatet er vel et veldig stort tall: 34.700.983.524. Multipliser nå dette tallet med til og med en usedvanlig liten mengde masse, for eksempel hva man kan finne i kjernen til et atom, og resultatet er fremdeles et ekstremt enormt tall. Og det tallet er E, energi.
Tilskyndet av to atomfysikere skrev Einstein til president Franklin D. Roosevelt 2. august 1939, at "ekstremt kraftige bomber" av en ny type nå var "tenkelige." Historikere har en tendens til å tro at brevet spilte en "strengt subsidiær rolle" i beslutningen fra de allierte maktene om å forfølge det kjernefysiske alternativet, sier fysikkhistoriker Spencer Weart. Men det faktum at Einstein og indirekte ligningen hans spilte en hvilken som helst rolle overhodet har alltid knyttet en livslang pasifist og utopian til menneskehetens evne til å ødelegge seg selv.
Einstein innså senere at hans vurdering av at tyske forskere ville være i stand til å bygge en atombombe - den oppfatningen som drev ham til å skrive til FDR - var feil. "Hvis jeg hadde visst at denne frykten var grunnløs, " skrev han til en venn sent i livet, "ville jeg ikke ha deltatt i å åpne Pandoras eske." Men åpne den nå var, aldri å lukke, slik Einstein selv hadde erkjent elliptisk, nesten poetisk, tilbake i august 1945, da han først hørte nyheten om Hiroshima. “Å, Weh” - bruker det tyske ordet for smerte. "Og det er det."
ET NYTT ANSVARLIGT TILTAK
Einsteins visjon om en mann som falt fra et tak markerte begynnelsen på en stor kamp
En gang mens Einstein jobbet med likningene for generell relativitet, som ville ta ham åtte år å fullføre, gikk han fjellklatring med den fransk-polske kjemikeren Marie Curie. Tilsynelatende glemsom overfor sprekkene så vel som for hennes vanskeligheter med å forstå hans tysk, brukte Einstein mye av tiden på å snakke om gravitasjon. "Du forstår det, " sa Einstein til henne og plutselig grep om armen, "det jeg trenger å vite er nøyaktig hva som skjer i en heis når den faller i tomhet."
I Einsteins fantasi var mannen hengt midt mellom tak og jord nå inne i en heis. I et visst tilfelle ville passasjeren ikke ha noen måte å vite om han opplevde alvor eller akselerasjon oppover. Hvis heisen sto på jordoverflaten, ville mannen føle tyngdekraften der, noe som får fallende gjenstander til å akselerere med en hastighet på 32 fot per sekund i kvadratet. Men hvis heisen akselererte gjennom dype rom med samme hastighet, ville han oppleve nøyaktig den samme nedadgående kraften.
Einstein forestilte seg en lysstråle som gikk gjennom heisen. Hvis heisen stiger i forhold til lyskilden, ville bjelken komme inn i en viss høyde på den ene siden av heisen og ser ut til å krumme på vei til en lavere høyde på motsatt vegg. Einstein så for seg at heisen sto stille på jordoverflaten. Siden han postulerte at de to omstendighetene er de samme, konkluderte Einstein med at den samme effekten ville være gjeldende for begge. Tyngdekraften må med andre ord bøye lys.
Han ville ikke ha matematikken til å støtte denne ideen før i 1915, og han ville ikke ha beviset før formørkelsesekspedisjonene i 1919. Men da var han så trygg på beregningene sine at når en student spurte hva han ville ha gjort hvis han hadde hørt at eklipsobservasjonene ikke hadde validert matematikken sin, sa Einstein til henne, “Da ville jeg vært lei meg for den kjære Herren. Teorien er riktig. ”
