Как Эйнштейн совершил самую большую ошибку в своей жизни

Представьте себе, каково было изучать Вселенную на фундаментальном уровне еще в начале 1900-х годов. На протяжении более 200 лет физика Ньютона, казалось, управляла движением объектов, а закон всемирного тяготения Ньютона и законы движения диктовали, как все движется на Земле, в нашей Солнечной системе и во Вселенной. Однако недавно в представлении Ньютона возникло несколько проблем. Вы не могли продолжать ускорять объекты до произвольных скоростей, все было ограничено скоростью света. Оптика Ньютона не описывала свет так же хорошо, как электромагнетизм Максвелла, а квантовая физика – все еще находившаяся в зачаточном состоянии – ставила перед физиками всего мира новые вопросы.

Но, пожалуй, самую большую проблему представляла орбита Меркурия, точно измеренная с конца 1500-х годов и вопреки предсказаниям Ньютона. Именно его стремление объяснить это наблюдение побудило Альберта Эйнштейна сформулировать общую теорию относительности, которая заменила закон тяготения Ньютона соотношением между материей и энергией, которая искривляет пространство-время, и тем искривленным пространством-временем, которое сообщает материю и энергию. -энергия, как двигаться.

Однако Эйнштейн не опубликовал эту версию Общей теории относительности; он опубликовал версию, которая включала дополнительный специальный термин: космологическую константу, искусственно добавляющую дополнительное поле во Вселенную. Десятилетия спустя он назовет это своей самой большой ошибкой, но не раньше, чем удвоит ее количество много раз за эти годы. Вот как самый умный человек в истории совершил свою самую большую ошибку, и это урок для всех нас.

Общая теория относительности, что важно, была построена из трех частей головоломки, которые сложились в уме Эйнштейна.

Эти три понятия, взятые вместе, привели Эйнштейна к иному пониманию гравитации: вместо того, чтобы управляться невидимой, бесконечно быстродействующей силой, действующей на всех расстояниях и во все времена, гравитация была вызвана искривлением пространства-времени, которое само по себе было вызвано присутствием внутри него материи и энергии.

Эти три первых шага произошли в 1905, 1907 и 1908 годах соответственно, но общая теория относительности не была опубликована в своей окончательной форме до 1915 года; именно столько времени потребовалось Эйнштейну и его сотрудникам, чтобы правильно проработать детали. Однако однажды он опубликовал набор уравнений, известных сегодня как уравнения поля Эйнштейна, которые связывали влияние материи-энергии и пространства-времени друг на друга. В этой статье он подтвердил, что:

Этот третий пункт привел к новому ключевому предсказанию: во время полного солнечного затмения, когда свет Солнца блокируется Луной и звезды становятся видимыми, видимое положение звезд, расположенных позади Солнца, будет искривлено или смещено. гравитацией Солнца. «Упустив» шанс проверить это в 1916 году из-за Великой войны и проиграв облакам в 1918 году, экспедиция 1919 года по затмениям, наконец, сделала критические наблюдения, подтвердив предсказания общей теории относительности Эйнштейна и приведя к ее широкому признанию как теории относительности. новая теория гравитации.

Но, как и любой хороший учёный, формулирующий новую теорию, сам Эйнштейн не был уверен в том, чем закончатся эксперименты и наблюдения. В письме физику Виллему де Ситтеру в 1917 году Эйнштейн написал следующее:

«Для меня… это был животрепещущий вопрос, можно ли довести концепцию относительности до конца или она приводит к противоречиям».

Другими словами, конечно, после понимания математики Общей теории относительности и того, как успешно применить ее к множеству ситуаций, теперь возникает большая задача: применить ее к каждому физическому случаю, где она должна давать правильное описание. Однако одна большая проблема возникла, когда дело дошло до известной Вселенной времен Эйнштейна.

Видите ли, тогда еще не было известно, существовали ли другие галактики — то, что астрономы того времени назвали гипотезой «островной вселенной» — или все, что мы наблюдали, содержалось внутри самого Млечного Пути. Несколько лет спустя, в 1920 году, на эту тему даже разгорелись большие дебаты, и хотя обе стороны страстно спорили, они были крайне безрезультатными. Было разумно и многими принято, что Млечный Путь и объекты внутри него — это просто все, что там было.