Zato je Ajntajnova teorija relativnosti "najlepa na svetu"?Albert Ajntajn je u mladosti proveo godinu dana besciljno lutajui. On je znao ono to roditelji tinejdera esto zaboravljaju da do cilja ne moete stii, ako ne protraite barem malo vremena.INDEPENDENT, CARLO ROVELLIIZVOR:NEDELJA, 13.09.2015. | 13:34

Albert Ajntajn snimljen 1921. godine (Foto: wikpedia.org, F Schmutzer)Bio je u Paviji. Pridruio se porodici, nakon to je napustio srednju kolu u Nemakoj, jer nije mogao da izdri preveliki pritisak koji je trpeo. Bilo je to poetkom 20. veka, kada je Italija ulazila u industrijsku revoluciju. Njegov otac, inenjer, postavljao je prve elektrane na ravnicama Padove.

Albert je itao Kanta i iao povremeno na predavanja na Univerzitetu u Paviji, iako nije bio upisan na studije.

Posle toga, upisao je studije na Univerzitetu u Cirihu i upustio se u prouavanje fizike. Nekoliko godina kasnije, 1905. poslao je tri lanka najprestinijem naunom asopisu u to vreme Annalen der Physik. Svaki od tih radova bio je vredan Nobelove nagrade.

Prvim je dokazao da atomi zaista postoje, drugim izlae osnove kvantne mehanike, dok je treim predstavio svoju prvu teoriju relativnosti (danas poznatu kao specijalna teorija relativnosti), kojom razjanjava kako vreme ni za kog ne protie identino.

Ajntajn je preko noi postao priznat naunik i dobijao je brojne ponude za posao na prestinim univerzitetima. Ali, neto mu nije dalo mira: njegova teorija relativnosti se nije uklapala u ono to znamo o gravitaciji. Shvatio je to dok je pisao lanak kojim je trebalo da predstavi sie svoje teorije i poeo da se pita da li zakon univerzalne gravitacije, kako ju je formulisao otac fizike Isak Njutn, uopte dri vodu u novom konceptu relativnosti. On je bio potpuno obuzet tim problemom, a trebalo mu je 10 godina da ga rei. Deset dugih godina uenja, pokuaja, pogreaka, zbunjenosti, dvosmislenih lanaka, briljantnih ideja, potpunih promaaja...

Na posletku, u novembru 1915. hteo je da tampa lanak sa kompletnim reenjem: novu teoriju gravitacije koju je nazvao Optom teorijom relativnosti.

Postoje remekdela koja imaju mo da oveka dotaknu do sri: Mocartov Requiem, Homerova Odiseja, Sikstinska kapela, Mona Liza... U ta dela zasluuje da se ubroji i opta teorija relativnosti, najlepa na svetu, kako ju je nazvao veliki ruski fiziar Lav Landau.

Kako bismo u potpunosti cenili ovu teoriju, kao i pomenuta remekdela umetnosti, moramo mnogo uiti o njima, ali je nagrada za takav trud velika. Ajntajnov dragulj je vredan toga.

im shvatite kako funkcionie, opta teorija relativnosti poinje da vam se ukazuje u predivnoj jednostavnosti. Ali, krenimo redom.

Njutn je pokuao da objasni zato predmeti padaju, a planete se okreu. Zamiljao je silu koja privlai sve materijalne objekte jedne drugima i nazvao je silom gravitacije.

Kako ta sila deluje na objekte koji su udaljeni jedni od drugih, bez ikakvih posrednika izmeu, tada nije bilo poznato, a Njutn je oklevao da spekulie o tome.

On je takoe zamiljao kako se tela kreu kroz svemir i sam svemir kao veliku praznu kutiju u kojoj se svi objekti kreu pravolinijskom putanjom sve dok im neka sila ne promeni pravac. ta je ovaj svemir, od ega je sazdan, Njutn nije mogao ni da pretpostavi. Ipak, nekoliko godina pre Ajntajnovog roenja, dva velika britanska fiziara Majkl Faradej i Dejms Maksvel dodali su kljuni sastojak Isakovom hladnom svetu: elektromagnetno polje. Ovo polje je stvarni entitet, koji prenosi radio talase, ispunjava svemir, vibrira i osciluje kao povrina nekog jezera i prenosi elektrinu silu.

Foto: wikipedia.orgAjntajn je od mladosti bio fasciniran tim elektromagentnim poljem koje okree rotore u elektranama njegovog oca i uskoro je poeo da shvata da gravitaciju, kao i elektricitet, mora prenositi neko polje: gravitaciono polje, analogno elektrinom mora postojati. eleo je da shvati kako to polje deluje i kako se moe opisati jednainama.

Tada mu je na um pala genijalna ideja: gravitaciono polje nije rasuto kroz svemir; gravitaciono polje je sam svemir. To je glavna ideja opte teorije relativnosti. Njutnov svemir kroz koji se stvari kreu i gravitaciono polje su jedna te ista stvar.

U trenutku prosvetljenja, neverovatnog pojednostavljivanja stvarnosti, prostor prestaje da se razlikuje od materije i postaje jedna od materijalnih komponenti sveta. Entitet koji se talasa, savija, krivi...

Nas ne ograniava nevidljiva kruta infrastruktura: mi smo uronjeni u ogromnu fleksibilnu puevu kuicu. Sunce savija prostor oko sebe, a Zemlja se oko njega ne okree usled dejstva nekih misterioznih sila, nego zato to juri ka zakrivljenom prostoru u koji pada, ba kao to kliker propada kroz levak. Nema misterioznih sila u sreditu levka; njegova zakrivljena priroda tera kliker da se skotrlja niz njegove strane pravo u rupu.

Kako moemo objasniti to zakrivljenje prostora?

uveni matematiar Karl Fridrih Gaus, takozvani princ meu matematiarima, napisao je matematiku formulu da opie dvodimenzionalne talasaste povrine, kakve su povrine brda i planina. Zatim je zatraio od jedno talentovanog studenta da uopti teoriju kako bi bila primenljiva i na prostor u tri i vie dimenzija. Student, Bernard Riman, napisao je impresivnu doktorsku tezu, koja je u to vreme delovala potpuno beskorisno. Njegov zakljuak bio je da svojstva zakrivljenog prostora odreuje odreeni matematiki objekat, koji je danas poznat pod nazivom Rimanova kriva (R).

Ajntajn je napisao jednainu u kojoj je R jednako energiji materije. Drugim reima: samo zakrivljenje svemira je materija.

Meutim, tek tada poinje da se obogauje ova magina teorija fantazmagorinim nizom predvianja koji podseaju na delirijum bolesnog oveka, ali koja su se redom pokazala kao tana.

Foto: ThinkstockPrvo, jednaina opisuje kako se svemir zakrivljuje oko zvezde. Zbog zakrivljenja, ne samo da se planete okreu oko zvezde, nego se menja i putanja same svetlosti. Ajntajn je predvideo da sunce izaziva zakrivljenje svetlosti, a 1919. ta devijacija je izmerena i predvianje potvreno.

Meutim, nije zakrivljen samo ni prostor, nego i vreme. Ajntajn je predvideo da vreme prolazi bre na viim nadmorskim visinama, nego na niim. To je izmereno i ispostavilo se kao tano: ako ovek koji ivi na morskoj obali sretne svog brata blizanca koji je ivot proveo u planinama, otkrie da je njegov brat malo stariji od njega. A to je samo deli onoga to je Ajntajnova teorija objasnila.

Kada velika zvezda potpuno istroi svoje gorivo vodonik ona se gasi. Ono to preostane vie ne moe da podnese toplotu usled sagorevanja i uruava se pod sopstvenom teinom do take u kojoj savija prostor do tog stepena, da se pretvara u stvarnu rupu. To su uvene crne rupe. Nekada su bile gotovo ezoterini misaoni eksperimenti, a danas ih astronomi opaaju uz pomo teleskopa i prouavaju do detalja.

Ajntajn je predvideo da se svemir iri i kontrahuje. tavie, njegove jednaine pokazuju da svemir ne moe mirovati: on mora da se iri. To irenje je i detektovano 1930. Ista jednaina predvia da je za takvo irenje okida bila eksplozija mladog, vrlo malog i vrlo vrelog univerzuma, koji nazivamo Velikim praskom. Jo jednom, niko mu nije verovao, ali su se dokazi gomilali sve do detekcije kosmikog pozadinskog zraenja rasutog bleska koji je ostatak vreline koja potie od originalne eksplozije.

tavie, teorija ukazuje da se svemir kree kao povrina mora. Efekti tih gravitacionih talasa se prate na nebu na primeru binarnih zvezda i odgovaraju predvianjima do neverovatne preciznosti jedan prema sto milijardi.

Ukratko, opta teorija relativnosti opisuje ivopisni svet u kom univerzumi eksploridaju, svemir se uruava u rupe bez dna, vreme se usporava u blizini planete, a nesputani delovi meuzvezdanog prostora poskakuju i ljuljukaju se poput povrine mora.

Sve to bilo je rezultat elementarne intuicije: da su prostor i gravitaciono polje jedno te isto, a sva kompleksnost univerzuma predstavljena u divnoj jednostavnosti - Rab R gab = Tab

Oni koji su dugo izuavali Rimanovu matematiku i nauili kako da itaju i tumae ovu jednainu, svakako su za to odvojili veliki deo ivota. Ipak, s druge strane, nagrada koju su za to dobili je ista lepota i nove oi kojima mogu posmatrati svet oko sebe.