Einsteins univers. Helge Kragh

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ fysiker var beæret, men takkede nej til tilbuddet.

      Med Einsteins berømmelse fulgte også ubehageligheder, tildels fordi han var tysker (af en slags), og især fordi han var jøde. I en periode på næsten ti år efter fredsslutningen i 1919 var Tyskland og Østrig officielt udelukket fra det internationale videnskabelige samarbejde, der gennem det nye International Research Council var domineret af krigens sejrende nationer. Einstein blev dog betragtet som en “god tysker” og var særdeles velkommen ved konferencer, hvilket bragte ham i en penibel situation i forhold til sine kolleger i Tyskland. I et brev til Lorentz fra 1923 beskrev han sit ubehag: “Efter min mening er det forkert at blande politik ind i videnskabelige sager; man bør ikke holde enkeltpersoner ansvarlige for regeringen i det land, de tilfældigvis hører til” (Kragh 1999, s. 146).

      I starten af 1920’erne var situationen i Tyskland kaotisk og præget af en god portion antisemitisme, idet mange mente, at “jøderne” var skyld i sammenbruddet af den tyske krigsindsats. Da Einstein var jøde og zionist, og da hans fysiske teorier var meget abstrakte og uforståelige for ikke-eksperter, blev det fra dele af den tyske højrefløj argumenteret, at den einsteinske fysik var udtryk for en perverteret, særlig jødisk naturopfattelse, som stod i modsætning til den sunde “ariske” måde at drive naturforskning på. Der blev pisket en ideologisk og politisk stemning op imod Einstein som person og fysiker, hvilket var både generende og farligt, men i løbet af nogle år blev situationen mere normal. Den blussede dog op igen i 1930’erne, nu autoriseret af den herskende nazistiske ideologi.

      Einstein var ikke noget politisk menneske i traditionel forstand og aldrig medlem af et politisk parti eller af en bestemt trosretning. Men han blev i 1920’erne en samfundsbevidst borger og indså, at han ikke kunne tillade sig den luksus det var at isolere sig fra tidens politiske strømninger. Han var sympatisk stemt for Weimarrepublikkens form for liberal socialdemokratisme og udtrykte også sympati for egentligt socialistiske synspunkter, især da nazisterne fik vind i sejlet i slutningen af tiåret.

      Nobelprisen i fysik for året 1921 blev tildelt Einstein året efter, samtidig med at Niels Bohr fik prisen for 1922. Han var på dette tidspunkt mange gange blevet indstillet til prisen, forståeligt nok først og fremmest for sin generelle relativitetsteori, men komiteen i Stockholm veg tilbage for at give prisen til den endnu noget kontroversielle teori. Når den blandt mere konservative fysikere blev betragtet som kontroversiel, var det især på grund af dens sære begrebsmæssige konsekvenser, og også fordi den endnu ikke var helt tilfredsstillende bekræftet af målinger. Som et resultat af overvejelser, der mere var af en taktisk-politisk art end af en videnskabelig karakter, fik Einstein tildelt Nobelprisen for sin lov for den fotoelektriske effekt, der var baseret på kvanteteorien. Denne lov, og forklaringen bag den, var vigtig, men ikke af samme fundamentale karakter som relativitetsteorien.

      I øvrigt fortsatte Einstein i 1920’erne med sit videnskabelige arbejde, der nu i stigende grad fokuserede på konsekvenserne af den generelle relativitetsteori og bestræbelser på at udvide denne teori til en enhedsteori, der kunne redegøre for såvel elektromagnetiske som gravitationelle vekselvirkninger. Dette ambitiøse arbejde var af en meget abstrakt og matematisk art, uden at det førte til resultater, der vakte megen anerkendelse blandt hans kolleger i fysikersamfundet. Einstein vidste, at han var i færd med at isolere sig fra hovedlinjerne i den fysiske forskning, der i stigende grad fokuserede på atom- og kvantefysik, men han fortsatte ufortrødent. Han havde altid været stærkt påvirket af sin fysiske intuition, og denne fortalte ham, at en universel feltteori var mulig. Han var udmærket klar over, at det store flertal af andre fysikere var uenige, men det rørte ham ikke.

      Selv hvis Einstein aldrig havde opfundet relativitetsteorien, ville han have hørt til de vigtigste fysikere i det 20. århundrede, nemlig på grund af sine afgørende bidrag til kvanteteorien. Disse bidrag, der især lå inden for strålingsteorien, fortsatte han med at udbygge under og efter krigen. I 1917-18 udledte han en teori for elektromagnetisk stråling (som f.eks. lys) ud fra betragtninger om sandsynligheden af bestemte kvanteprocesser i atomet. Han indførte i denne sammenhæng begrebet om “stimuleret emission” af lyspartikler eller fotoner og viste, at udsendelse og absorption af fotoner kan ske på en sådan måde, at det resulterer i forstærket lys af en bestemt farve eller bølgelængde. Disse teoretiske ideer blev langt senere grundlaget for udviklingen af laseren og hele laserteknologien (“laser” er et akronym for “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”). Laseren blev dog først opfundet i starten af 1960’erne, så det blev ikke Einstein forundt at se sin gamle teori omformet til en teknologisk praksis.

      I 1924 modtog Einstein et brev fra en ung indisk fysiker, Satyendra Bose, hvori denne beskrev en ny måde at formulere lovmæssighederne for lys og anden elektromagnetisk stråling ud fra Einsteins fotonteori. Bose opfattede lys som en gas bestående af fotoner, men antog, at disse adlød en anden form for statistisk lov end den, der gælder for almindelige partikler. Einstein indså straks originaliteten og værdien i Boses metode, nemlig indførelsen af en ny form for statistik baseret på kvanteteorien, og sørgede for at publicere den i et anerkendt fysisk tidsskrift, det nye Zeitschrift für Physik. Den statistiske metode blev snart kendt som Bose-Einstein-statistik, og man kalder i dag partikler (som fotoner), der adlyder sådan statistik, for Bose-Einstein-partikler eller blot bosoner. Studiet af den slags partikler har ført til megen fundamental viden i fysikken, ikke mindst gennem de sidste 10-20 år, hvor såkaldte Bose-Einstein-gasser har været et varmt emne og givet anledning til flere Nobelpriser.

      I 1925-26 oplevede fysikken i almindelighed, og atom- og kvantefysikken i særdeleshed, en revolutionær ændring med fremkomsten af en egentlig kvantemekanik, først formuleret af den unge tysker Werner Heisenberg og derefter, i en væsentlig anden form, af østrigeren Erwin Schrödinger. Den nye teori, hvad enten det var i form af Heisenbergs “matrixmekanik” eller Schrödingers “bølgemekanik”, vakte straks stor opmærksomhed. Teorien blev straks udviklet af en række fysikere, men Einstein forholdt sig skeptisk til den nye kvanteteori og bidrog aldrig konstruktivt til den.

      Ifølge kvantemekanikken, sådan som forstået af Bohr, Heisenberg, Max Born og andre fysikere, kan processer i mikroverdenen ikke være underlagt kravet om kausalitet eller årsagsbestemmelse, dvs. det er principielt umuligt at angive årsagen til udfaldet af en bestemt proces. Der vil normalt være mange mulige udfald, og kvantefysikken kan kun bestemme sandsynligheden for disse, ikke om de faktisk vil foregå. Visse ustabile elementarpartikler (A) kan for eksempel henfalde på mere end en måde, enten til B eller C, og der kan kun angives sandsynligheder herfor; måske sandsynligheden for den første proces er 82 % og for den anden 18 %. Det er umuligt med sikkerhed at angive, hvorvidt et bestemt henfald vil resultere i produktet B eller C. Dette forhold – at Gud (eller naturen) spiller med terninger, som han udtrykte det – nægtede Einstein at acceptere, og han fortsatte livet igennem med at være i opposition til den gængse fortolkning af kvantemekanikken.

      Einstein diskuterede bl.a. disse problemer med Niels Bohr på Solvay-møderne i 1927 og 1933, men uden at han fik påvist egentlige svagheder i den kvantemekaniske teori. I 1935, efter at have slået sig ned i Princeton i USA, vendte han tilbage til spørgsmålet med indvendinger af en anden type i form af det såkaldte “EPR-argument”, som han udviklede sammen med sine kolleger Boris Podolsky og Nathan Rosen. Bohr reagerede straks med et modargument, der blev accepteret af de fleste fysikere, men uden at diskussionen derfor var slut. Einstein var ikke overbevist om Bohrs fortolkning, og selv om han tilhørte en minoritet, var han ikke den eneste modstander af den form for kvantefysik, der fraskriver sig muligheden for at give en detaljeret og eksakt beskrivelse af mikroverdenen. For ham at se var det en “sovepude” eller en “beroligende medicin”, ikke det ultimative svar på kvantefysikkens mysterier. Mere herom i kapitel 5.

      I starten af 1930’erne var nazipartiet med Hitler i spidsen på vej mod magten i Tyskland, hvilket Einstein indså og foruroligedes over tidligere end de fleste. Han var klar over, at han ingen fremtid havde i et nazistisk Tyskland, og da Hitler blev rigskansler i begyndelsen af 1933, var han allerede på vej ud af landet. I modsætning til de СКАЧАТЬ