Kada pomislimo na Alberta Ajnštajna, u glavi nam se stvara slika usamljenog genija – čoveka čiji je um samostalno preoblikovao naše razumevanje univerzuma. Pamtimo ga kao ultimativni simbol intelektualne snage, nekoga ko je u tišini svoje radne sobe video ono što niko pre njega nije. Ova slika, iako inspirativna, nije potpuna.

Prava priča o tome kako su nastale njegove revolucionarne ideje je mnogo neurednija, ljudskija i, na kraju krajeva, zanimljivija od legende. To je priča o saradnji, otporu prema novim idejama, intuiciji i iznenađujućim uvidima koji dolaze sa neočekivanih strana. To je priča koja nam ne otkriva samo kako funkcioniše um jednog genija, već i kako funkcioniše sama nauka.

U ovom tekstu istražićemo iznenađujuća otkrića iz istorije Ajnštajnovog rada koja osporavaju naše uobičajeno shvatanje naučnog napretka i pokazuju da je istina uvek složenija i fascinantnija od mita.

Ajnštajn je u početku odbacio ideju prostor-vremena

Iako je Ajnštajnova specijalna teorija relativnosti iz 1905. godine postavila temelje za revoluciju u fizici, ideja koja danas predstavlja srž te teorije – jedinstveno prostor-vreme – nije potekla od njega. Zapravo, on ju je u početku smatrao nepotrebnom.

Tu ideju je predložio njegov bivši profesor, matematičar Herman Minkovski. On je shvatio da je pravi način da se razmišlja o Ajnštajnovoj teoriji taj da se prostor i vreme više ne posmatraju kao odvojeni entiteti, već kao jedinstvena četvorodimenzionalna struktura koju je nazvao "prostor-vreme". Prema Minkovskom, različiti posmatrači koji se kreću kroz univerzum jednostavno dele tu jedinstvenu stvarnost na prostor i vreme na različite načine.

Iznenađujuće, Ajnštajnova prva reakcija na ovaj elegantni matematički koncept bila je odbacivanje. Smatrao ga je "dodatnom matematičkom besmislicom". Ovo je značajno jer pokazuje da čak i najveći umovi mogu biti otporni na nove matematičke okvire. Ajnštajn je pre svega bio fizičar, vođen intuicijom o fizičkoj stvarnosti. Kako fizičar Šon Kerol objašnjava, Ajnštajnov pristup je bio pragmatičan:

"Bio je veoma vešt u matematici... ali nije se bavio njom radi nje same. Bavio se njom radi fizike. Zato je naučio onoliko matematike koliko mu je bilo potrebno."

Međutim, Ajnštajn je ubrzo promenio mišljenje. Shvatio je da je upravo elegantna, objedinjena slika prostor-vremena Minkovskog neophodan matematički okvir bez kojeg ne bi mogao da razvije svoju sledeću veliku teoriju – opštu teoriju relativnosti.

Gravitacija nije sila, već geometrija stvarnosti

Vekovima je svet prihvatao Njutnovu sliku gravitacije: nevidljiva sila koja deluje na daljinu i privlači dva objekta jedan drugom. Njegov zakon univerzalne gravitacije bio je neverovatno uspešan, objašnjavajući kretanje planeta sa zapanjujućom preciznošću i omogućavajući nam da pošaljemo rakete na Mesec.

Međutim, Ajnštajnova specijalna teorija relativnosti bila je nekompatibilna sa Njutnovom idejom trenutnog delovanja sile. Suočen sa ovim problemom, Ajnštajn nije pokušao da samo "popravi" Njutnovu teoriju. Umesto toga, nakon deset godina mukotrpnog rada, predložio je nešto daleko radikalnije.

Njegova opšta teorija relativnosti iz 1915. godine tvrdi da gravitacija uopšte nije sila koja deluje unutar prostor-vremena. Gravitacija jeste osobina samog prostor-vremena. Prema Ajnštajnu, masa i energija krive i izobličuju tkivo prostor-vremena, a ono što mi doživljavamo kao "silu" gravitacije je zapravo kretanje kroz tu zakrivljenu geometriju. Najbolja analogija je zamisliti tešku kuglu postavljenu na zategnutu gumenu površinu – ona stvara udubljenje, a manje kuglice koje se kotrljaju u blizini biće privučene ka njoj, prateći zakrivljenost površine.

Ovo je bila neverovatno smela ideja – redefinisati fundamentalni aspekt stvarnosti, pretvarajući mističnu silu u opipljivu geometriju samog univerzuma.

Mit o usamljenom geniju i prava priroda nauke

Ajnštajnov rad na opštoj teoriji relativnosti je verovatno najbliži primer ostvarenju mita o usamljenom geniju. Kako Šon Kerol ističe, "Niko drugi se u to vreme nije zaista takmičio sa njim." Bio je to monumentalni podvig jedne osobe.

Međutim, ovaj primer je pre izuzetak nego pravilo. Dovoljno je uporediti ga sa razvojem kvantne mehanike. To nije bila priča o jednom čoveku, već o ogromnom kolektivnom naporu čitave generacije naučnika. Priča se odvijala kao lavina ideja: prvo je Maks Plank ukazao na potrebu za kvantima, zatim je sam Ajnštajn objasnio fotoelektrični efekat, na to se nadovezao Raderford otkrivši jezgro atoma, pa je Nils Bor stvorio model atoma. Onda je Luj de Broj predložio da su elektroni talasi, Verner Hajzenberg je formulisao svoju teoriju pomoću matrica, a Ervin Šredinger je ponudio talasnu jednačinu. Na njihove ideje nadovezali su se Dirak, Pauli, Fermi i desetine drugih, gde je svako doprineo ključnim delom slagalice. Ovaj kolaborativni model je "mnogo karakterističniji za način na koji se fizika obično radi."

Čak je i mit o Isaku Njutnu kao usamljenom geniju pojednostavljen. Njutn se nadovezao na rad Johanesa Keplera, ali ključni podsticaj došao je od njegovih savremenika. Robert Huk, Kristofer Ren i Edmund Halej su u Londonu raspravljali o zakonu obrnutog kvadrata za gravitaciju, ali niko nije imao matematičke veštine da to dokaže. Upravo je Halej otputovao u Kembridž da nagovori mladog Njutna da reši problem. Kada je Njutn potvrdio da je rešenje elipsa, Halej ga je ubedio da zapiše i objavi svoje otkriće, što je na kraju dovelo do nastanka Njutnovog remek-dela, Principia Mathematica. Velika otkrića se ne dešavaju u vakuumu.

"...čak i najveća otkrića pojedinaca nastaju zahvaljujući društvenom kontekstu. I mislim da nam saznanje o tome pomaže da budemo malo promišljeniji u stvaranju najboljeg mogućeg društvenog konteksta za postizanje još impresivnijih otkrića u budućnosti."

Jednačine su "pametnije" od svojih tvoraca

Jedna od najfascinantnijih istina o nauci jeste da matematičke jednačine, jednom kada tačno opišu neki fizički princip, mogu otkriti mnogo više nego što su njihovi tvorci prvobitno nameravali ili razumeli. Kako Šon Kerol kaže, "jednačine su pametnije od nas".

Nakon što je Ajnštajn 1915. godine objavio svoje složene jednačine opšte teorije relativnosti, čak je i on sam bio zastrašen njihovom kompleksnošću. Pitao se da li će ih iko ikada uspeti rešiti. Međutim, vrlo brzo, nemački astronom Karl Švarcšild, koji je prisustvovao Ajnštajnovim predavanjima u Berlinu, samostalno je naučio teoriju i pronašao prvo tačno rešenje jednačina. Dok se borio na Istočnom frontu u Prvom svetskom ratu, Švarcšild je izračunao kako izgleda gravitaciono polje oko Sunca – nešto što sam Ajnštajn još nije uspeo da uradi.

Ovo implicira nešto duboko: kada se fizička stvarnost ispravno pretoči u jezik matematike, sama matematika postaje oruđe za otkrića. Ona može otkriti posledice i istine koje su bile skrivene čak i od uma koji je stvorio originalnu teoriju.

Neizbežnost otkrića?

Priča o Ajnštajnu nas uči da je naučni napredak duboko ljudski proces – neuredan, često kolaborativan i nepredvidiv, čak i u slučaju genija koji je promenio svet. Njegova priča je ispunjena intuicijom, ali i početnim otporom, monumentalnim samostalnim radom, ali i zavisnošću od ideja drugih.

Ovo nas dovodi do jedne provokativne misli. Šon Kerol veruje da, da Albert Ajnštajn nikada nije postojao, opšta teorija relativnosti bi svejedno bila otkrivena, verovatno ne mnogo kasnije. Velike naučne ideje su, na neki način, "zrele" za otkriće. Nasuprot tome, da Vilijam Šekspir nikada nije živeo, njegove drame nikada ne bi bile napisane. One su jedinstveni proizvod svog tvorca.

Šta nam to govori o prirodi naučnog saznanja i našem mestu u univerzumu?

Izvor: Sean Carroll: Einstein’s most radical thought - YouTube