Άινσταϊν (Einstein), Άλμπερτ (1879 - 1955)

Επάγγελμα: Φυσικός

Ημερομηνίες: 1879 - 1955

Άινσταϊν (Einstein), Άλμπερτ (1879 - 1955). Ο σημαντικότερος φυσικός του 20ού αιώνα και μία από τις σπουδαιότερες μεγαλοφυΐες όλων των εποχών. Ο Άινσταϊν γεννήθηκε στη γερμανική πόλη Ουλμ από γονείς Εβραίους με βαθιές ρίζες στη Γερμανία, το Χέρμαν Αϊνστάιν και την Παουλίν, το γένος Κοχ. Επειδή άργησε να μιλήσει, οι γονείς του νόμισαν αρχικά ότι ήταν διανοητικά καθυστερημένος. Μαθήτευσε σε ένα καθολικό σχολείο στην Ουλμ και αργότερα στο γυμνάσιο Λούιτπολντ του Μονάχου, ένα ίδρυμα με αυστηρή πρωσική πειθαρχία.

Ήταν άτακτος και δεν είχε ιδιαίτερη επίδοση στα μαθήματα. Αργότερα θυμόταν ότι στην παιδική του ηλικία δύο πράγματα επηρέασαν ιδιαίτερα την πνευματική του ανάπτυξη. Το πρώτο ήταν μια πυξίδα που του έδωσε ο πατέρας του όταν ήταν πέντε χρονών. Παρατηρώντας σ' αυτή ότι η βελόνα έδειχνε πάντα προς την ίδια κατεύθυνση, οδηγήθηκε στη σκέψη ότι θα πρέπει να επιδρά πάνω της μια μυστηριώδης δύναμη που υπάρχει στο χώρο. Το δεύτερο ήταν ένα βιβλίο ευκλείδειας γεωμετρίας που διάβασε όταν ήταν 12 χρονών. Του έκανε εντύπωση το γεγονός ότι προτάσεις που δεν είναι καθόλου προφανείς μπορούν να αποδειχθούν με τη λογική από απλά αξιώματα.

Άφησε το γυμνάσιο Λούιτπολντ σε ηλικία 16 χρονών και πήγε στο Μιλάνο, όπου είχαν μετοικήσει οι γονείς του. Στη συνέχεια φοίτησε στην Ελβετία στο πολυτεχνείο της Ζυρίχης. Και εκεί κανείς από τους καθηγητές του δε σημείωσε κάποια ιδιαίτερη επίδοσή του ούτε και ο καθηγητής του στα μαθηματικά Χέρμαν Μινκόβσκι*, ο οποίος έμελλε να συμβάλει στην εξέλιξη της θεωρίας της σχετικότητας. Έτσι, όταν αποφοίτησε, συνάντησε δυσκολίες για να βρει εργασία, αλλά τελικά προσλήφθηκε ως εξεταστής στο ελβετικό γραφείο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας στη Βέρνη. Το 1903 παντρεύτηκε τη συμφοιτήτριά του Μιλέβα Μάρικ.

Στη Βέρνη φαίνεται ότι βρήκε την απαιτούμενη ησυχία για να εμβαθύνει στα μυστήρια του φυσικού κόσμου. Ανάμεσα στο 1900 και το 1905 δημοσίευσε μια σειρά μέτριων εργασιών που κατέληξαν στη διδακτορική διατριβή του «Ένας νέος προσδιορισμός των μοριακών διαστάσεων». Το 1905 όμως παρουσίασε στο περιοδικό «Annalen der Physik» τέσσερις εργασίες του τόσο μεγάλης αξίας, ώστε και αν ακόμη όλο το έργο του περιοριζόταν μόνο σ' αυτές, θα ήταν αρκετές για να θεωρηθεί αναμφισβήτητα ο μεγαλύτερος φυσικός του 20ού αιώνα. Η πρώτη εργασία «Μία ευριστική άποψη της παραγωγής και του μετασχηματισμού του φωτός» («Liber einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden Heuristischen Gesichtspunkt») ήταν η δεύτερη σημαντική συμβολή στην εξέλιξη της θεωρίας των «κβάντα». Στην παραπάνω εργασία του ανέπτυξε την ιδέα του Μαξ Πλανκ* για την κβαντική φύση της ενέργειας στο φως, δείχνοντας ότι το φως εκτός από κυματική, έχει και σωματιδιακή υφή (φωτόνια). Έτσι εξήγησε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Για την εργασία του αυτή του απονεμήθηκε το 1921 το βραβείο Νόμπελ. Στη δεύτερη εργασία «Η κίνηση μικρών σωματίων που ισορροπούν μέσα σε ένα στάσιμο υγρό σύμφωνα με τη μοριακή κινητική θεωρία της επαγωγής» («Die von Molekularkinetischen Theorie der Warme Gefordente Bewegung von in Ruhenden Flussigkeiten Suspendierten Teilchen») εξήγησε τήν «κίνηση Μπράουν» πείθοντας και τους τελευταίους δύσπιστους ότι τα άτομα πραγματικά υπάρχουν.

Η εργασία όμως που έδωσε στον Άινσταϊν τη θέση που κατέχει ανάμεσα στις μεγαλοφυΐες όλων των αιώνων ήταν η τρίτη εργασία του 1905 «Περί της ηλεκτροδυναμικής κινουμένων σωμάτων» («Elektrodynamik bewegter Korper»), η οποία περιείχε τη θεμελίωση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας. Σύμφωνα με την κοσμοθεωρία του 19ου αιώνα, υπάρχει παντού στο σύμπαν ο αιθέρας, ένα περίεργο ελαστικό μέσο που ορίζει ένα απόλυτο αδρανειακό σύστημα αναφοράς. Το φως θεωρούνταν τότε κυματική ταλάντωση στον αιθέρα. Όμως το πείραμα των Άλμπερτ Μάικελσον* και Έντουαρντ Μόρλεϋ είχε δείξει ότι η ταχύτητα του φωτός δεν επηρεάζεται από την κίνηση της γης μέσα στον αιθέρα. Ο Άινσταϊν άρχισε την εργασία του απορρίπτοντας την ύπαρξη του αιθέρα και εισάγοντας την «αρχή της ειδικευμένης σχετικότητας» και την «αρχή της σταθερότητας της ταχύτητας του φωτός». Σύμφωνα με την πρώτη αρχή, οι φυσικοί νόμοι έχουν την ίδια μορφή σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς, ενώ, σύμφωνα με τη δεύτερη, η ταχύτητα του φωτός είναι μία παγκόσμια σταθερά, ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής. Κάτω από το πρίσμα των δυο αυτών αρχών ο Άινσταϊν μελέτησε την έννοια του «ταυτοχρονισμού», την έννοια δηλαδή του πότε δύο συμβάντα, που γίνονται σε δύο διαφορετικούς τόπους είναι ταυτόχρονα. Απέδειξε ότι δύο συμβάντα που είναι ταυτόχρονα για κάποιον παρατηρητή δεν είναι για έναν άλλο που σε σχέση με τον πρώτο κινείται. Έτσι οδηγήθηκε στη σχετικότητα του χρόνου και του χώρου, δηλαδή στο ότι αυτό που λέμε χρόνος και αυτό που λέμε χώρος εξαρτώνται από τον παρατηρητή, και ότι μόνο η ένωση των δύο, ο χωροχρόνος, είναι ανεξάρτητη πραγματικότητα. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας αποκάλυψε το πραγματικό νόημα της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού και άλλαξε ριζικά τις ιδέες του ανθρώπου για το χώρο, το χρόνο και την κίνηση.

Η τέταρτη εργασία του 1905 «Εξαρτάται η μάζα ενός σώματος από την ενέργεια που περιέχει;» («Ist die Tragheit eines Korpers von seinem Energieinhalt Abhangig?») ήταν πόρισμα της τρίτης. Εξαιρετικά σύντομη, περιείχε την απόδειξη μιας μόνο εξίσωσης, της περίφημης εξίσωσης που εκφράζει την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας. Η αλήθεια της εξίσωσης αυτής έγινε δραματικά αισθητή 40 χρόνια αργότερα με την έκρηξη των ατομικών βομβών στο τέλος του Β' Παγκόσμιου Πολέμου.

Ο Άινσταϊν έμεινε στο γραφείο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας στη Βέρνη ως το 1909, οπότε διορίστηκε επικουρικός καθηγητής στο πανεπιστήμιο της Ζυρίχης (1909 - 1911). Στη συνέχεια διορίστηκε τακτικός καθηγητής στο γερμανικό πανεπιστήμιο της Πράγας. Το 1912 επέστρεψε στη Ζυρίχη ως τακτικός καθηγητής του πολυτεχνείου αυτή τη φορά. Χάρη στις εργασίες του είχε αρχίσει τότε να αποκτά μεγάλη φήμη στον επιστημονικό κόσμο, αν και δεν ήταν ακόμη γνωστός στο ευρύ κοινό. Το καλοκαίρι του 1913 πήγαν στη Ζυρίχη ο Μαξ Πλανκ και ο Βάλτερ Χέρμαν Νερνστ με σκοπό να του προτείνουν τη διεύθυνση του Ινστιτούτου Φυσικής «Κάιζερ Βίλελμ» στο Βερολίνο, καθώς και τη θέση του ακαδημαϊκού και καθηγητή χωρίς διδακτικές υποχρεώσεις στο πανεπιστήμιο του Βερολίνου. Ο Αϊνστάιν δέχτηκε και στις αρχές του 1914 εγκαταστάθηκε στη γερμανική πρωτεύουσα.

Στο μεταξύ είχε προχωρήσει τις εργασίες του του 1905. Το 1907, στην εργασία του «Η θεωρία ακτινοβολίας του Πλανκ και η θεωρία της ειδικής θερμότητας» («Plancksche Theorie der Strahlung und die Theorie der Spezifischen Warme») εφάρμοσε την κβαντική υπόθεση στους παλμούς των μορίων στερεών εξηγώντας τη μείωση της ειδικής θερμότητας σε μικρές τιμές της θερμοκρασίας. Ιδιαίτερα όμως τον απασχολούσε η γενίκευση της «ειδικής θεωρίας της σχετικότητας», ώστε να έχει εφαρμογή και σε επιταχυνόμενα συστήματα αναφοράς και να περιλαμβάνει το φαινόμενο της βαρύτητας. Σταθμός στην προσπάθεια αυτή ήταν ακόμη μια εργασία του του 1907 «Η αρχή της σχετικότητας και συμπεράσματα που πηγάζουν από αυτήν» («Relativitatsprinzip und die aus demselben Gezogenen Folgerungen»), στην οποία θεμελίωσε την «αρχή της ισοδυναμίας». Η αρχή αυτή εκφράζει τόσο την ισοδυναμία των φυσικών καταστάσεων σε δυο εργαστήρια, το ένα από τα οποία κινείται ισοταχώς στο κενό, ενώ το άλλο βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση σε ένα πεδίο βαρύτητας, όσο και την ισοδυναμία των φυσικών καταστάσεων σε ένα εργαστήριο που επιταχύνεται στο κενό και σε ένα άλλο που είναι στάσιμο σε ένα πεδίο βαρύτητας. Ένας παρατηρητής που βρίσκεται σε οποιοδήποτε από τα δύο τελευταία εργαστήρια παρατηρεί την κίνηση σωμάτων μέσα σ' αυτό και συμπεραίνει ότι πάνω τους εξασκούνται κάποιες δυνάμεις. Δεν ξέρει όμως αν οι δυνάμεις αυτές είναι αδρανειακής φύσης ή αν οφείλονται στη βαρύτητα, με αποτέλεσμα να μην μπορεί να συμπεράνει τίποτε για την κίνηση που παρατηρείται μέσα στο εργαστήριο. Έτσι ο Άινσταϊν αποκάλυψε τη βαθύτερη σημασία της ισότητας ανάμεσα στη μάζα βαρύτητας και στην αδρανειακή μάζα, γενικεύοντας την αρχή της σχετικότητας: οι φυσικοί νόμοι πρέπει να έχουν την ίδια μορφή σε όλα τα συστήματα αναφοράς.

Η «αρχή της ισοδυναμίας» έδωσε στον Άινσταϊν την ιδέα ότι το φαινόμενο της βαρύτητας είναι ιδιότητα του ίδιου του χωροχρόνου και τον οδήγησε στη γεωμετρία του Γκέοργκ Ρήμανν*. Έτσι δημιούργησε τη «γενική θεωρία της σχετικότητας», θεωρία που ως σήμερα αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο της φυσικής επιστήμης. Στην πλήρη και τελική μορφή αυτής της θεωρίας έφτασε το 1916 με την εργασία του «θεμέλια της γενικής θεωρίας της σχετικότητας» («Grundlage der Allgemeinen Relativitatstheorie»). Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, οι παλιρροιακές δυνάμεις βαρύτητας είναι η καμπυλότητα του χωροχρόνου, της οποίας πηγή είναι η μάζα - ενέργεια της ύλης, όπως εκφράζουν οι εξισώσεις του Άινσταϊν. Ο Άινσταϊν αναζήτησε περιπτώσεις όπου η θεωρία του θα μπορούσε να επαληθευτεί με την παρατήρηση. Μια τέτοια περίπτωση ήταν η εξήγηση της κίνησης του περιηλίου του πλανήτη Ερμή, μία άλλη η πρόβλεψη ότι οι φωτεινές ακτίνες των άστρων καμπυλώνονται όταν περνούν κοντά στην επιφάνεια του Ηλίου. Η πρόβλεψη αυτή επαληθεύτηκε με την παρατήρηση της έκλειψης του Ηλίου το 1919 από τη βρεταννική αστρονομική αποστολή στο νησί Πρίνσιπε του κόλπου της Γουινέας και στο Σομπράλ της Βραζιλίας. Η ανακοίνωση των αποτελεσμάτων της αποστολής αυτής από την Ακαδημία Επιστημών του Λονδίνου έκανε τον Άινσταϊν διάσημο σε όλο τον κόσμο.

Το 1917 ο Άινσταϊν με την εργασία του «Κοσμολογικοί συλλογισμοί επί της γενικής θεωρίας της σχετικότητας» («Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitatstheorie») θεμελίωσε τη σύγχρονη κοσμολογία. Για πρώτη φορά στην Ιστορία ο άνθρωπος συνέλαβε τη μορφή του σύμπαντος ως πεπερασμένου σε όγκο αλλά χωρίς πέρατα. Αλλά η εργασία του αυτή περιείχε ένα σημαντικό λάθος. Ο Άινσταϊν είχε αντιληφθεί ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας οδηγούσε σε ένα εξελισσόμενο σύμπαν. Επειδή όμως το συμπέρασμά του αυτό δε γινόταν σύμφωνο με τις ως τότε αστρονομικές παρατηρήσεις, άλλαξε τη θεωρία του προσθέτοντας μια αυθαίρετη «κοσμολογική σταθερά», για να δώσει στατικό σύμπαν. Όταν το 1929 ο Αμερικανός αστρονόμος Έντουιν Χαμπλ* του αστεροσκοπείου του όρους Ουίλσον ανακάλυψε τη φυγή των γαλαξιών και τη διαστολή του σύμπαντος, ο Άινσταϊν αναγνώρισε το λάθος του και αποκάλεσε την εισαγωγή της «κοσμολογικής σταθεράς» ως το μεγαλύτερο σφάλμα της ζωής του.

Από την εποχή αυτή και ύστερα ο Άινσταϊν δεν ασχολούνταν πια αποκλειστικά με τη φυσική, γιατί είχε παράλληλα θέσει τον εαυτό του στην υπηρεσία της ανθρωπότητας. Κατά τη διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου και αργότερα, ως την άνοδο του Χίτλερ*, υποστήριζε την ειρηνιστική κίνηση, αλλά μετά την επικράτηση του τελευταίου στη Γερμανία κατάλαβε ότι μόνο με τη δύναμη των όπλων θα μπορούσε να νικηθεί ο ναζισμός. Συγχρόνως εξαιτίας της εβραϊκής καταγωγής του αναγκάστηκε να καταφύγει στην Αμερική αποκηρύσσοντας τη γερμανική του υπηκοότητα. Εκεί, στην πολίχνη του Πρίνστον, πέρασε το υπόλοιπο της ζωής του συνεχίζοντας τις έρευνές του στο Ινστιτούτο Ανωτέρων Σπουδών. Το 1939 έγραψε ένα γράμμα στον πρόεδρο Φράνκλιν Ρούζβελτ*, στο οποίο του ανέφερε τη δυνατότητα κατασκευής ατομικής βόμβας και τον προειδοποιούσε ότι οι Γερμανοί είχαν ήδη αρχίσει να κινούνται προς αυτή την κατεύθυνση. Αποτέλεσμα της επιστολής του αυτής ήταν να δημιουργηθεί το «πρόγραμμα Μανχάτταν», στο οποίο όμως ο Άινσταίν δεν πήρε μέρος. Ήταν επίσης αντίθετος στη χρησιμοποίηση των ατομικών βομβών κατά των ιαπωνικών πόλεων το 1945. Μέριμνα της ζωής του, μετά το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ήταν η παγκόσμια συναδέλφωση.

Ο Άινσταϊν στα τελευταία χρόνια της ζωής του απομονώθηκε από τους άλλους φυσικούς λόγω της αρνητικής του στάσης απέναντι στην πιθανολογική μορφή της κβαντικής θεωρίας, μολονότι η δική του εργασία του 1917 «Κβαντική θεωρία της ακτινοβολίας» («Quantentheorie der Strahlung») είχε οδηγήσει στην πιθανολογική αυτή μορφή. Αντίθετα, δηλαδή, από όλους σχεδόν τους άλλους φυσικούς αρνήθηκε να παραδεχτεί ότι η θεωρία αυτή αποτελεί πλήρη περιγραφή της φυσικής πραγματικότητας. Τα ερωτήματα όμως που έθεσε το 1935 στην εργασία που εκπόνησε μαζί με τους Ποντόλσκι και Ρόζεν «Μπορεί η κβαντομηχανική περιγραφή της φυσικής πραγματικότητας να θεωρηθεί πλήρης;» («Can Quantum - mechanical Description of Physical Reality be considered Complete?») ανάγκασαν τους φυσικούς να σκεφτούν βαθύτερα. Την ίδια αυτή περίοδο αναζητούσε μια θεωρία που να ενοποιεί όλα τα φυσικά πεδία. Για πολύ καιρό η ενοποίηση αυτή θεωρούνταν ανέφικτη. Πρόσφατα όμως οι φυσικοί ξαναγύρισαν εν μέρει στο όνειρο του Άινσταίν.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ: Α. Einstein, «The Meaning Ol Relativity» (1953) Ph. Frank, «Einstein: His Life and Times» (1947). P. A. Schilpp (ed.). «Albert Einstein: Philosopher-Scientist» (1951). R. Clark, «Einstein: The Life and Times» (1971).

Δημ. Χριστοδούλου