Isten nem dobókockázik, de ne is mondjuk meg neki, hogy mit tegyen

Albert Einstein, a világhírű Nobel-díjas elméleti fizikus

Száznegyven éve, 1879. március 14-én látta meg a napvilágot Albert Einstein, az egyetemes tudománytörténet egyik legnagyobb alakja, aki forradalmi jelentőségű felfedezéseivel és a speciális valamint az általános relativitáselmélet megalkotásával nem csak a modern elméleti fizikának, hanem a világról alkotott felfogásunknak is új, máig érvényes irányt szabott. Nem sok olyan tudóst ismerünk, akihez annyi adoma és szállóige fűződne, mint a rendezetlen üstökéről valamint kinyúlt pulóvereiről is ismertté, egyfajta kulturális popikonná vált Albert Einsteint.

„A lét válna kibírhatatlanul unalmassá, ha nem próbálnánk megfejteni azokat a titkokat, amelyeket Isten elrejtett előttünk."
(Albert Einstein)

Már tízévesen Euklidész geometriáján és Kant filozófiáján töprengett

A Time amerikai folyóirat 1999-ben Albert Einsteint, a zsenialitás ikonjaként számon tartott elméleti fizikust választotta meg az évszázad emberének. A tudós géniuszát nem csak a nevével fémjelzett kvantumfizikai illetve kvantumstatisztikai felfedezések, valamint az általa megalkotott, és a kozmológiában új fejezetet nyitó relativitáselméletek bizonyítják, hanem az is,

hogy képes volt előrelátni olyan jelenségeket, amelyek létezését csak Einstein halála után bizonyította be a tudomány.

Albert Einsteint, a világhírű Nobel-díjas elméleti fizikust választotta meg a Time magazin 1999-ben az évszázad emberének Forrás: Wikimedia Commons

Ezek közül talán a gravitációs hullámoknak, „a téridő fodrozódásainak" 2016-ban történt felfedezése váltotta ki a legnagyobb visszhangot, amelyek létét Einstein már az 1930-as években megjósolta.

A nemrég felfedezett gravitációs hullámok létét Einstein általános relativitáselmélete már a 20. század elején megjósolta Forrás: Origo

A 20. század egyik legnagyobb hatású gondolkodója a németországi Ulmban látta meg a napvilágot 1879. március 14-én, Hermann Einstein és Pauline Koch gyermekeként. Szülei vallásukat nem gyakorló németországi zsidók voltak, akik fiukat egy katolikus általános iskolába íratták be.

Albert Einstein 1882-ben, hároméves korában Forrás: Wikimedia Commons

A 19. század végi Németország még merőben más volt, mint amivé Adolf Hitler uralma alatt vált évtizedekkel később. Noha Einstein volt az egyetlen zsidó származású gyermek a katolikus iskolában, de emiatt semmilyen hátrány vagy atrocitás nem érte,

a tanárai ugyanúgy kezelték, mint az összes többi diáktársát.

Az ifjú Albert későbbi életében igen nagy szerepet játszott egy iránytű, amit az édesapja mutatott meg neki, még ötéves korában.

Einstein tizenkét éves korában Forrás: Wikimedia Commons

A rendkívül nyitott és érdeklődő kisfiú

ekkor és ennek hatására értette meg, hogy a térben számunkra láthatatlan erők is munkálkodnak.

A gyermek természettudományos érdeklődésének felkeltésében és szellemi fejlődésében nem is elsősorban Einstein apja, hanem a két nagybátyja, valamint egy náluk gyakran vendégeskedő orvostanhallgató játszott jelentős szerepet, ők voltak, akik rendszeresen adtak és ajánlottak az ifjúnak tudományos könyveket.

Einstein munkássága új fejezetet nyitott meg a kozmológiában Forrás: NASA

Einstein már tízéves korában Euklidész "Elemek" című könyvét, valamint Immanuel Kant leghíresebb filozófiai művét, A tiszta ész kritikáját olvasta.

Tévedés, hogy utálta a matekot, és bukdácsolt belőle

A világhírű tudós személyéhez fűződő egyik legnépszerűbb és magát legmakacsabbul tartó legenda, hogy Einstein középiskolásként igencsak hadilábon állt a matematikával, amiből egyszer meg is buktatták.

Albert Einstein és Nathan Rosen. A világhírű tudósról még a halála után is azt pletykálták, hogy középiskolás korában bukdácsolt matematikából Forrás: Origo

E népszerű einsteini toposznak csupán egyetlen apró hibája van, az, hogy egy szó sem igaz belőle.

Einstein 12 éves korában kezdett el matematikát tanulni Németországban, ahol akkoriban az érdemjegyek között az egyes számított a legjobbnak.

Albert Einstein a Zürichi Műszaki Egyetemen szerzett diplomát Forrás: Wikimedia Commons

Középiskolai tanulmányait végül is nem Németországban, hanem Svájcban fejezte be, ahol viszont a 6-os volt a legkiválóbb osztályzat.

Einstein a szigorú német gimnáziumban többnyire egyes, vagy legfeljebb kettes (azaz jó) osztályzatokat kapott,

Svájcban pedig a matematika érettségijét hatosnak minősítette a bizottság, mindez pedig azt bizonyítja, hogy már diákként is kiváló affinitása volt a matematikai tudományokhoz.

Einstein érettségi bizonyítványa. Matematikából a legkiválóbb, a hatos osztályzatot kapta Forrás: Wikimedia Commons

Ami a „bukás" legendáját illeti, abból csupán annyi igaz, hogy az ifjú Einstein 16 éves korában, még az érettségi vizsgája letétele előtt beadta jelentkezését a Zürichi Műszaki Egyetemre, de megbukott a felvételi vizsgán.

A Nobel-díj teljes összegét elvált feleségének adta

Végül 1896-ban nyert felvételt a nagy múltú és patinás svájci felsőoktatási intézménybe. A zürichi diákévek Einstein magánéletében is nagy változást hoztak,

ugyanis itt szeretett bele az egyik évfolyamtársába, a szerb Mileva Maric-ba, 1898-ban.

Einstein ekkortájt rendszeresen megtárgyalta az őt érdeklő tudományos problémákat egy olyan baráti körben, amelyhez a matematikus Milena is hozzátartozott.

A szerb Mileva Maric volt Einstein első felesége Forrás: Wikimedia Commons

Einstein 1903. január 6-án feleségül vette szerelmét, akitől 1904-ben megszületett első fia, Hans Albert Einstein, majd 1910-ben a második gyermekük, Eduard is. Az Einstein-fiúk közül Hans Albert felnőttként a patinás Berkley-i Kaliforniai Egyetem oktatója lett,

a skizofréniára hajlamos Eduard viszont egy elmegyógyintézetben fejezte be az életét.

Einstein idősebb fia, Hans Albert, valamint unokája társaságában, 1936-ban Forrás: Pinterest

Az asszony az anyagi nehézségek miatt hazaköltözött Újvidékre, majd ötévi különélés után, 1919-ben elvált a férjétől.

Einstein az 1921-ben elnyert fizikai Nobel-díj teljes összegét volt feleségének adta,

hogy így támogassa Milenát közös gyermekeik felnevelésében. Még abban az évben, amikor kimondták a válást, Einstein másodszor is megnősült, korábbi ápolónőjét és másodunokatestvérét, Elsa Löwenthalt kísérte az oltár elé.

A csodák éve felforgatja a természettudományos gondolkodást

Amikor Einstein megkapta diplomáját, egy ideig nem talált magának állást. Végül magyar származású barátja és évfolyamtársa, a később matematikusként ugyancsak nagy hírnevet szerzett Grossmann Marcell édesapjának közbenjárására, 1904-ben sikerült elhelyezkednie a svájci szabadalmi hivatalban.

Einstein magyar származású barátja, a híres matematikus, Gorssmann Marcell, akinek az édesapja protezsálta be őt a svájci szabadalmi hivatalba Forrás: Wikimedia Commons

Miután sikeresen megvédte „A molekuladimenziók újfajta meghatározásáról" című értekezését, 1905-ben megszerezte a doktorátust,.

Einstein 1905-ben a modern fizikát megalapozó négy, tudománytörténeti jelentőségű tanulmányt is publikált Forrás: Wikimedia Commons

Az 1905-ös év más szempontból is sorsdöntő esztendőnek számított Einstein tudományos pályafutásában,

és a 20. század hajnalán ébredező forradalmian új tudományterület, a kvantumfizika fejlődésében is.

Antoine Henri Becquerel francia Nobel-díjas fizikus 1896-os felfedezése új fejezetet nyitott a fizikában Forrás: Wikimedia Commons

Az ekkor 26 éves Einstein 1905-ben négy olyan alapvető és tudománytörténeti jelentőségű cikket publikált, amelyek egyenként is kiérdemelték volna a Nobel-díjat.

A tudománytörténetben ezért is szerepel 1905 úgy, mint az „Annus Mirabilis", azaz a „csodák éve".

Minden túlzás nélkül állítható, hogy Einsteinnek a Brown-mozgásról, a fényelektromos jelenségről, valamint a speciális relativitáselméletről írt dolgozatai alapozták meg a 20. századi modern fizikát.

Négy, 1905-ben publikált dolgozata egyenként is megérdemelte volna a Nobel-díjat Forrás: Wikimedia Commons

Amikor 1896-ban Antoine Henri Becqurel felfedezte a radioaktív sugárzást, már akkor sejtették, hogy létezhet egy olyan szubatomi világ,

amelyben merőben más törvényszerűségek érvényesek,

mint az addig általános érvényűnek gondolt newtoni fizikában.

Sir Isaac Newton időskori portréja. A 20. század elején bebizonyosodott, hogy a szubatomi világban nem a newtoni fizika törvényei érvényesülnek Forrás: Pinterest

Amikor pedig 1900 őszén Max Planck a fekete test sugárzásából rájött arra, hogy az energia nem folyamatos függvény szerint,

hanem az adott hullámhosszra jellemező diszkrét adagokban változik, megszületett a klasszikus fizikai felfogást meghaladó és a természettudományi gondolkodást forradalmasító új tudományág, a kvantumfizika is.

Max Planck német Nobel-díjas elméleti fizikus, a róla elnevezett állandó beveztője, és a kvantumfizika első nagy úttörője Forrás: Wikimedia Commons

Albert Einstein a fizikai Nobel-díjat végül nem a nevéhez köthető két legismertebb teória, a speciális, illetve az 1916-ban publikált általános relativitáselméletért, hanem a fényelektromos jelenség leírásáért nyerte el, 1921-ben.

A Nobel-díj emlékérme. Albert Einstein 1921-ben a fényelektromos jelenségről írt dolgozatával érdemelte ki a legnagyobb tudományos elismerést Forrás: Origo

A fény elektromágneses természetére ugyan már Maxwell is rájött,

de Einstein ismerte fel a fény kettős, részecske illetve hullámtermészetű viselkedését,

ami meghatározó mérföldkövet jelentett a kvantummechanika további fejlődésében.

Megdől a tér és az idő abszolút uralma

Az 1905-ben megjelent publikációi közül a harmadik, ami csak később kapta meg a speciális relativitáselmélet elnevezést, és eredetileg a laikusok számára a kevésbé izgalmasan csengő „A mozgó testek elektrodinamikájáról" címet viselte, ugyancsak forradalmat indított el az elméleti fizikában.

A spaciális relativitáselmélet elvetette a tér és az idő addig abszolútnak tartott voltát Forrás: Origo

Einstein speciális relativitáselmélete két axiómára épül: az első szerint a természeti törvényeknek valamennyi egymáshoz képest egyenletesen mozgó megfigyelő számára azonosaknak kell lenniük, a másik pedig, hogy

a vákuumbeli fénysebesség bármilyen vonatkoztatási rendszerben (inerciarendszerben) lévő megfigyelők számára egyformán ugyanannyi.

Az univerzumban a fény sebessége abszolút állandónak tekintendő Forrás: Origo

A speciális relativitáselmélet legfőbb következménye, hogy elveti a tér és az idő abszolút voltát, ami eleinte sok elméleti fizikus számára egyenesen abszurdumnak tűnt.

Albert Einstein 1921-ben, a fizikai Nobel-díj elnyerésének évében Forrás: Wikimedia Commons

A speciális relativitáselméletből az következik ugyanis, hogy fénysebesség közeli tartományban lelassul az idő.

Az ebből származó iker-, vagy óraparadoxon, vagyis hogy egy ikerpár tagjai közül a fénysebességgel haladó rendszerben tartózkodó testvér lassabban öregszik mint a földön maradt ikerpárja, a 20. század első évtizedében még hihetetlenül hangzott.

Albert Einstein második felesége, Elsa társaságában Forrás: Wikimedia Commons

Végül a „csodák évének" negyedik dolgozata mutatta ki,

hogy a tömeggel rendelkező részecskéknek nyugalmi helyzetben is van energiájuk,

és ez az úgynevezett nyugalmi energia különbözik a mozgási valamint a helyzeti energiától.

Forrás: Solar Story

Einstein szerint a test energiája (E) megegyezik a tömegének (m) és a fénysebessége ( c ) négyzetének szorzatával. A relativitás axiómájának újabb következményét bemutató E= mc2 képlet a fizika legismertebb és leghíresebb képletévé vált.

Már egy évszázada, hogy megjósolta a gravitációs hullámok létét

Einsteint közvetlenül az első világháború kitörése előtti hónapokban, 1914-ben nevezték ki a berlini egyetem professzorának, és ekkor választották be a Porosz Tudományos Akadémia tagjainak sorába is.

Einstein 1915 novemberében előadássorozatot tartott az akadémián,

és itt ismertette először a nevéhez kapcsolódó egyik legnagyobb hatású, az általános relativitásról szóló elméletét. Utolsó előadásában vázolta fel a newtoni gravitációelméletet felváltó híres egyenletét.

Einstein a Porosz Tudományos Akadémai plénuma előtt 1915 novemberében megtartott előadásában ismerette először az általános relativitáselméletet Forrás: Origo

Az einsteini elmélet szempontjából minden megfigyelő egyenértékű, és nem csak azok, akik állandó sebességgel mozognak. Einstein általános relativitáselméletében a gravitáció nem számít erőnek, mint a newtoni modellben.

Albert Einstein a gravitációt a tér és az idő geometriájaként, a téridő görbületének következményeként írja le.

Az einsteini elméletben a téridő görbülete közvetlenül kapcsolódik a bárhol jelenlévő anyag és sugárzás energiájához, valamint impulzusához.

A zseniális tudós sokmindent előre megjósolt. A sötét energia létét Einstein kozmológiai állandója is előrevetítette Forrás: TrendinTech

Az általános relativitáselmélet egyes előrejelzései alapvetően eltérnek a klasszikus fizika felfogásától, különösen ami az idő múlását, a testek geometriáját, és a fény sebességét illeti. A téridő-elméletnek messzemenő következményei lettek a kozmológiában. Az általános relativitáselméletből

Einstein többek között előre megjósolta a gravitációs hullámok, az idődilatáció, a gravitációs lencsék és a fekete lyukak létezését is.

A fekete lyuk eseményhorizontjának művészi ábrázolása Forrás: Wikimedia Commons

E jóslatok legnagyobb részt csak a tudós halála után nyertek empirikus bizonyítást.

Einstein az általános relativitáselméletet teljes egészében matematikai illetve teoretikus következtetésekkel alkotta meg, a teória tehát nem megfigyelési és kísérleti eredményeken alapult.

Az 1919 novemberi teljes napfogyatkozás alkalmával sikerült először bebizonyítani az általános relativitáselmélet helyességét Forrás: Wikimedia Commons

Az általános relativitáselmélet helyességét először Arthur Eddington bizonyította be az 1919. novemberi teljes napfogyatkozás megfigyelésekor.

Eddingtonnak sikerült ugyanis mérésekkel bebizonyítania a fény általános relativitáselméletből következő meggörbülését.

Isten nem dobókockázik

A kvantummechanika 1920-as években kibontakozó második forradalmához Einstein némi szkepszissel viszonyult.

Nehezen tudta elfogadni, hogy a részecskék világában nem a determinizmus, azaz az előre jósolhatóság,

hanem a határozatlanság, a valószínűség érvényesül.

Niels Bohr ( a képen középen) és Werner Heisenberg, a 20. századi elméleti fizika két nagy alakja. Heisenberg határozatlansági relációjával szemben Einsteinnek eleinte fenntartásai voltak Forrás: Wikimedia Commons

Az ehhez kapcsolódó felfogását igen jól tükrözi az a levél, amelyet 1926-ban az ugyancsak Nobel-díjas atomfizikus, a szubatomi folyamatokat kutató Max Born részére írt:

Max Born Nobel-díjas atomfizikus Forrás: Wikimedia Commons

„A kvantummechanika bizonyára hatásos. Mégis egy belső hang azt súgja nekem, hogy ez még nem az igazi. Sok mindent mond az elmélet, de nem igazán visz közelebb az Öreg (Isten) titkához. Én legalábbis meg vagyok győződve, hogy Ő nem dobókockázik."

A két zseni, Niels Bohr (a pamlag bal szélén ülve)és Albert Einstein másként vélekedtek a mikrovilágban érvényesülő határozatlanságról Forrás: Wikimedia Commons

Az úgynevezett koppenhágai iskola tagjaival kialakult vitában Einstein e felvetésére a másik ikon, Niels Bohr a következőképpen replikázott:

Ne mondd meg Istennek, hogy mit kell csinálnia!"

Einstein később beismerte, hogy Werner Heisenberg határozatlansági relációját illetően tévedett.

Megbánta, hogy aláírásával támogatta a Manhattan tervet

Amikor 1933. január végén Paul von Hindenburg államelnök Adolf Hitlert, a Német Nemzetiszocialista Munkáspárt vezetőjét nevezte ki az ország kancellárjának, a hatalomra került nácik egyik első rendelkezésükkel

száműzték a zsidó származású, illetve az általuk politikailag megbízhatatlannak minősített személyeket

az állami, a tudományos, és a kulturális szférából, valamint az egyetemi katedrákról is.

Miután a náci párt vezetőjét Hindenburg államelnök kancellárrá nevezte ki, a Hitler-kormány egyik legelső rendeletével a zsidó származásúakat eltávolította a tudományos és a kulturális életből, így az egyetemi katedrákról is Forrás: Bundesarchiv/O. Ang.

Albert Einstein már a weimari demokrácia végóráiban,

1932 novemberében elhatározta, hogy a zűrzavaros helyzet és a várható komor jövő miatt elhagyja Németországot.

Mivel szoros szakmai kapcsolatot ápolt a kaliforniai Passadenában működő híres Institute of Technology-val, valamint az ugyancsak patinás Princeton Egyetemmel, elhatározta, hogy az Egyesült Államokba vándorol ki. A horogkeresztes zászlókkal beborított Németországból kivándorló világhírű tudóst Amerikában tárt karokkal fogadták.

Albert Einstein Hollywoodban, Charlie Cahplin társaságában Forrás: Wikimedia Commons

Einstein azonnal megkapta a tartózkodási engedélyt. Princetonban vett házat magának illetve családjának, ott, ahol az Institute for Advenced Study megbecsült professzora lett.

A nácik hangosan gúnyolódva igyekeztek lejáratni az Amerikába emigrált Nobel-díjas tudóst,

tévtannak minősítve a Hitler által amúgy is csak „zsidó fizikaként" emlegetett elméleteit.

Egy másik zseniális atomfizikus,, Einstein barátja, a magyar származású Szilárd Leó Forrás: Wikimedia Commons

Noha Einstein nem politizált, 1939-ben az ugyancsak világhírű, magyar származású atomfizikus,

Szilárd Leó rábeszélésre aláírta azt a levelet, amit Szilárd fogalmazott meg Roosevelt elnöknek címezve,

és amelyben a náci atomkutatások veszélyeire hívta fel az elnök figyelmét.

Einstein és Szilárd megírják Roosevelt elnöknek címzett levelüket, melyben figyelmeztetik az elnököt a nácik atom fegyvert készítenek és Amerikának hozza létre saját nukleáris programját. Forrás: NNSN

A levél nem maradt hatástalan,

mert Franklin D. Roosevelt végül ennek a hatására hagyta jóvá az 1942-ben elindított, és az amerikai atombomba előállításához vezető szupertitkos Manhattan tervet.

Franklin D. Roosevelt amerikai elnök felesége, Eleanor társaságában Forrás: FDR Library & Museum

A világhírű tudós utóbb megbánta, hogy aláírta az első tömegpusztító fegyver megszületését előmozdító levelet.

Neki sem sikerült rátalálnia az elméleti fizika Szent Gráljára

Einstein utolsó éveiben az általános gravitációelmélet megalkotásán, illetve az ezzel kapcsolatos problémák megoldásán dolgozott. Megkísérelt kidolgozni egy olyan, általa csak „egyesített térelméletként" emlegetett modellt, amely az összes alapvető kölcsönhatást képes egyetlen kölcsönhatás, azaz erő következményeiként leírni.

Megkísérelt kidolgozni egy, az összes kölcsönhatást egységbe foglaló modellt Forrás: Popperfoto/Getty Images

Ez a kísérlete eleve kudarcra volt ítélve, bár az is igaz, hogy a gyenge és az erős kölcsönhatás alapvető különbözőségét csak Einstein halála után két évtizeddel később, az 1970-es években értették meg.

Forrás: Science Photo Library/MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO

Noha nem sikerült egyesítenie az általános relativitáselméletet a kvantummechanikával, ez a törekvés, illetve a gravitáció általános, mindent átfogó elméletének megalkotása

mind a mai napig az elméleti fizika Szent Gráljának számít.

A modern elméleti fizika két zseniális alakja, Stephen Hawking és Albert Einstein. Egyiküknek sem sikerült kidolgozni a mindent átfogó gravitációs elméletet Forrás: Origo

Miután 1953-ban még kiadta egyesített térelméletének javított változatát, ezután gyakorlatilag már nem publikált többet.

A modern elméleti fizika máig egyik legnagyobb hatású alakja 1955. április 18-án hunyta le örökre szemeit egy princetoni kórházban.

Albert Einstein átveszi az amerikai állampolgárságát tanúsító okiratot, 1950-ben Forrás: Wikimedia Commons

Albert Einsteint 76 éves korában érte utol a halál. Utolsó pillanatainál csak az ápolónője volt jelen, aki elmondta, hogy a nagy tudós az anyanyelvén, németül mondta el utolsó szavait.

A nővér azonban nem beszélt németül, ezért örök titok marad, hogy mik voltak Einstein utolsó szavai.

Végakaratának megfelelően, még a halála napján elhamvasztották, és a hamvait – ismeretlen helyen – szétszórták.

Az idős Einstein, nem sokkal az 1955 áprilisában bekövetkezett halála előtt Forrás: Wikimedia Commons

A hamvasztás előtti kötelező halottszemlét elvégző patológus, dr. Thomas Stoltz Harvey – anélkül, hogy erre engedélyt kapott volna a családtól – eltávolította Einstein agyát, amelyből számos metszetpreparátumot is készített.

Einstein agyának metszetes preparátumai Forrás: Philadelpia'Mutter Museum

A doktor későbbi nyilatkozata szerint semmilyen rendkívüli eltérést nem észlelt a 20. század egyik legnagyobb géniuszának agyában.

Albert Einstein a modern elméleti fizika legnagyobb alakjának számít Forrás: Wikimedia Commons

1999-ben azonban a McMaster University szakértőinek korszerű technológiával elvégzett részletes vizsgálata azt mutatta, hogy Einstein agyának a fali burkolati területe hiányzik, viszont a belső fal lebenye mintegy 15 %-al vastagabb az átlagosnál. Az agynak ez a régiója felel a matematikai gondolkodásért, és a térlátásért is.A zsenialitásnak tehát meglelték az anatómiai bizonyítékát is.