Einstein kozmosza 9789633041444 [PDF]

Zitiervorschau

Michio Kaku EINSTEIN KOZMOSZA Tér- és időfelfogásunk Albert Einstein képzeletének tükrében

HVG Kiadó, 2013

A fordítás alapja: Michio Kaku: Einstein’s Cosmos - How Albert Einstein’s Vision Transformed Our Understanding of Space and Time. Published by arrangement with W. W. Norton & Company, Inc., New York, 2004. All rights reserved. Copyright © Michio Kaku, 2004 Fordította © Bojtár Péter, 2013 Szerkesztette: Rapajka Gabriella Borítóterv: Juhász Gábor Tamás HVG Könyvek Kiadóvezető: Budaházy Árpád Felelős szerkesztő: Koncz Gábor ISBN 978-963-304-144-4

TARTALOM ELŐSZÓ I. RÉSZ ELSŐ KÉP 1. FEJEZET Az Einstein előtti fizika 2. FEJEZET Korai évek 3. FEJEZET A speciális relativitáselmélet és a „csodák éve” II. RÉSZ MÁSODIK KÉP 4. FEJEZET Az általános relativitáselmélet és „életem legszerencsésebb gondolata” 5. FEJEZET Az új Kopernikusz 6. FEJEZET A Nagy Bumm és a fekete lyukak III. RÉSZ BEFEJEZETLEN KÉP 7. FEJEZET Egyesítés és harc a kvantummal 8. FEJEZET Háború, béke és E=mc2 9. FEJEZET Einstein profetikus öröksége Köszönetnyilvánítás Felhasznált irodalom

ELŐSZÓ Miért kell új szemmel vizsgálni Einstein örökségét? Géniusz. A szórakozott professzor. A relativitáselmélet atyja. Albert Einstein mitikus figurája - szélborzolta hajával, zokni nélkül, lógó pulóverében és pipával a szájában, tudomást sem véve környezetéről - kitörölhetetlenül agyunkba vésődött. Életrajzírója, Denis Brian a következőképpen fogalmaz: Elvis Presleyhez és Marilyn Monroe-hoz fogható popikon, aki sejtelmesen pillant ránk képeslapokról, magazinok címlapjáról, pólókról és az életnagyságot jóval meghaladó poszterekről. A televíziós reklámokban feltűnő képmásának jogait egy Beverly Hills-i marketingügynökség értékesíti. Miközben ő maga tiszta szívből gyűlölte volna az egész felhajtást. Einstein minden idők legkiválóbb tudósai közé tartozik: kiemelkedő figura, akit eredményei Isaac Newtonnal emelnek egy rangra. Abban sincs semmi meglepő, hogy a Time magazin az évszázad emberének választotta. Sok történész pedig az elmúlt évezred legbefolyásosabb száz személyisége között tartja számon Einsteint. A tudomány történetében betöltött szerepét figyelembe véve több érv is felsorolható amellett, miért is szükséges életét friss szemmel, új nézőpontból megvizsgálni. Először is mindjárt azért, mert elméletei oly mélyrehatóak és meghatározóak, hogy évtizedekkel ezelőtt megfogalmazott jóslatai még mindig rendkívül gyakran kerülnek a figyelem középpontjába. Létfontosságú tehát, hogy megpróbáljuk megérteni ezeknek a mindmáig ható elméleteknek a gyökereit. Az 1920-as években még elképzelhetetlen új eszközök

(műholdak, lézerek, szuperszámítógépek, nanotechnológia, gravitációshullám-detektor) pásztázzák a kozmosz külső határait és az atommag belsejét, Einstein jóslatai nyomán pedig tudósok serege szerez Nobel-díjat. Az Einstein asztaláról lepottyanó morzsák új tudományos távlatokat nyitnak. Az 1993-as Nobel-díjat elnyerő két fizikus például közvetett módon igazolta azoknak a gravitációs hullámoknak a létezését, amelyeket Einstein még 1916-ban, az égbolton lévő kettős neutroncsillagok mozgása alapján valószínűsített. A 2001-es Nobeldíjat pedig három olyan fizikus kapta, akik a Bose-Einsteinkondenzátumok létét bizonyították, vagyis az anyagnak az abszolút nulla fok közelében kialakuló állapotát, amelyet Einstein még 1924ben írt le. Más jóslatai is sorra nyernek igazolást. A fekete lyukak létezését egykor az einsteini elmélet egyik bizarr aspektusának tartották, mára már a Hubble űrteleszkóp és az Új-Mexikóban felállított rádióteleszkóp-rendszer (Very Large Array) is igazolta. Az Einsteingyűrűk és az Einstein-lencsék létét szintén bebizonyították, sőt ezek a jelenségek mára az univerzum távoli pontjain lévő, láthatatlan objektumok mérésében nélkülözhetetlenekké váltak. De Einstein „tévedéseinek” is rendkívül nagy hasznát vesszük a világegyetemről szerzett ismereteink gyarapítása közben. 2001-ben a csillagászok meggyőző bizonyítékot találtak arra, hogy a kozmológiai állandó, amelyet Einstein egyik legkomolyabb melléfogásának tartottak, valójában az univerzum legnagyobb energiakoncentrációja, és ettől függ a kozmosz végső sorsa is. Egyre halmozódnak tehát az Einstein előrejelzéseinek helyességét bizonyító tények. Másodszor, öröksége nemcsak reneszánszát éli, hanem a fizikusok újra is értékelik azt, méghozzá elsősorban gondolkodási módszerét. Miközben az elmúlt években született életrajzok szinte percről percre feltérképezték magánélete mozzanatait, így próbálván nyomára bukkanni elméletei kiindulópontjának, a fizikusok egyre

tisztábban látják, hogy Einstein teóriái nem feltétlenül misztikus matematikai összefüggésekből (és még kevésbé szerelmi életéből) következnek, hanem elegáns és egyszerűen ábrázolható képekből. Einstein többször is kijelentette: ha egy új elmélet nem egy gyermekek számára is jól érthető, konkrét képből indul ki, akkor valószínűleg semmit sem ér. Könyvemben tehát éppen ezért Einstein tudományos képzelőerejének termékei szolgálnak rendezőelvként, és ezen képek köré szervezve jelennek meg gondolkodási folyamatai és legfőbb eredményei. Az első rész középpontjában az a kép áll, amelyet még 16 éves korában képzelt maga elé: Hogyan nézne ki egy fénysugár, ha ő, mellette haladva, versenyt futna vele? Ezt a képet feltehetően egy gyerekkönyv ihlette. Azzal pedig, hogy vizualizálta, mi történne akkor, ha valaki versenyt futna a fénysugárral, Einsteinnek sikerült rátapintania a korszak két nagy elmélete - a Newton-féle erőtörvények, illetve a Maxwell-féle mezőelmélet - és a fény között feszülő alapvető ellentmondásra. Miközben nekilátott e paradoxon feloldásának, Einstein arra is rájött, hogy a két korszakos elmélet valamelyike - mint később kiderült, Newtoné - bukásra van ítélve. Bizonyos értelemben ebben az egyetlen képben összesűrítve megtalálható a speciális relativitás elméletének egésze, amely a későbbiekben aztán fényt derített a csillagok és az atomenergia titkaira is. A második részben egy újabb képet veszünk szemügyre. Einstein úgy képzelte el a bolygókat, akárcsak az üveggolyókat, amelyek egy görbült felszínen mozognak a Nap körül, és ezzel szemléltette azt az elképzelését, hogy a gravitáció a téridő görbület eredménye. Azzal, hogy a Newton által leírt erőket egy sík felület görbületével helyettesítette, a gravitációs elmélet teljesen újszerű, forradalmi magyarázatát adta. Ebben az új vonatkoztatási rendszerben a Newton-féle „erők” illúziók csupán, amelyeket maga a térgörbület idéz elő. Ennek az egyszerű képnek köszönhetjük azt is, hogy tudunk

a fekete lyukakról, a Nagy Bummról és univerzumunk végső sorsáról. A harmadik rész nem egy képből indul ki, ugyanis arról szól, miért nem sikerült Einsteinnek leképeznie egységes térelméletét, amellyel megkoronázhatta volna az anyag és energia kutatásának két évezredes erőfeszítéseit. Einsteint egyre inkább cserbenhagyták megérzései, mivel abban az időben az atommagot és a szubatomi részecskéket irányító erők teljességgel ismeretlenek voltak. Befejezetlen egyesített térelmélete és a mindenség elméletére (Theory of Everything) irányuló, harminc éven át tartó kutatása azonban közel sem bizonyult kudarcnak, bár erre csak nemrégiben derült fény. Kortársai afféle bolondériának tartották erőfeszítéseit. Einstein életrajzírója, Abraham Pais fizikus például így sajnálkozott: Élete fennmaradó harminc évében továbbra is aktívan folytatta a kutatómunkát, de hírneve feltehetően nem csökkent volna, sőt talán még gyarapodik is, ha ekkorra már felhagyott volna vele. Más szóval: öröksége még értékesebb volna, ha nem 1955-ben fejezi be fizikusi pályafutását, hanem 1925-ben. Ám az elmúlt évtizedben, köszönhetően a húrelmélet, illetve az Melmélet megjelenésének, a fizikusok is megkezdték Einstein kései munkájának és örökségének újraértékelését. Az egyesített térelmélet kutatása központi szerepet kapott a fizika világában, a mindenség elméletének megalkotásáért folytatott versenyben való elsőség fiatal és nagyra törő fizikusok egész nemzedékének vált végső céljává. Az egyesítés, amelyet valaha a korosodó fizikusok karrierjének sírba hanyatlásaként értékeltek, mára az elméleti fizika meghatározó tárgya lett. Könyvemben frissen és új szemszögből igyekszem bemutatni Einstein úttörő munkáját, sőt egyszerű és konkrét képeit használva kiindulásul, máig ható örökségéről is pontosabb ábrázolást tudok készíteni. Hiszen az ő meglátásai táplálják korunk nemzedékét, a világűrben és a legfejlettebb fizikai laboratóriumokban folytatott,

forradalmian új kísérleteket, és ezek tüzelik azt az intenzív kutatómunkát is, amelynek végső célja Einstein leghőbb vágyának beteljesítése, a mindenség elméletének megalkotása. Úgy vélem, ő maga is azt kívánta volna, hogy életét és munkáját ebben a szellemben tárják elénk.

I. RÉSZ ELSŐ KÉP Versenyfutás a fénysugárral

1. FEJEZET Az Einstein előtti fizika Egy újságíró egyszer megkérdezte Albert Einsteint, Isaac Newton óta a tudomány legnagyobb géniuszát, hogy szerinte mi a siker képlete. - Ha A jelöli a sikert az életben - válaszolta a nagy gondolkodó egy másodpercnyi töprengés után -, akkor A = x+y+z, ahol x a munka és y a játék. - És mit jelöl a z? - kérdezte az újságíró. - Az annyit tesz, hogy az ember befogja a száját - válaszolta Einstein. A fizikusok, a királyok, a királynők és a közvélemény leginkább emberiességét, nagylelkűségét és bölcsességét csodálták, akár a világbéke ügye mellett szállt síkra, akár az univerzum titkait kutatta. Még a gyerekek is köré gyűltek, hogy lássák, ahogy a fizika nagy öregje végigsétál Princeton utcáin, ő pedig azzal viszonozta ezt a kedvességet, hogy szamárfület mutatott nekik. Különösen egy ötéves kölyökkel szeretett beszélgetni, aki mindig elkísérte az Institute for Advanced Study felé vezető útján. Egyik nap, menet közben, Einstein hirtelen nevetésben tört ki. Amikor a fiú édesanyja megkérdezte, miről beszélgettek, a fiúcska így felelt: „Megkérdeztem Einsteint, hogy volt-e ma már vécén?” A hölgy szörnyen zavarba jött, de Einstein megnyugtatta: „Örülök, hogy végre valaki olyasmit kérdezett tőlem, amire tudom a választ.” Jeremy Bernstein fizikus mondta egyszer Einsteinről, hogy „mindazokon, akik kapcsolatba kerültek vele, úrrá lett a mindent elsöprő érzés, hogy nemes férfiúval hozta össze őket a sors. Einstein leggyakrabban emlegetett tulajdonsága, az emberiesség […]

jellemének egyszerű és rendkívül szeretetreméltó vonása.” Einstein, aki egyforma kedvességgel fordult koldushoz, gyermekhez vagy éppen királyi sarjhoz, a tudomány tekintélyt parancsoló panteonját benépesítő elődeiről szólván is nagyvonalúnak bizonyult. Noha a tudósok, akárcsak a kreatív egyéniségek általában, szinte beteges féltékenységre képesek vetélytársaikkal szemben, és sokszor jelentéktelen dolgokon is képesek civakodni, Einstein mindent elkövetett, hogy úttörő jelentőségű gondolatainak eredetét visszavezesse a fizika halhatatlan nagyjaira, így Isaac Newtonra és James Clerk Maxwellre, akiknek képmásai mindig is kitüntetett helyet foglaltak el íróasztalán vagy falán. A 20. század fordulóján a tudomány két alappillérének Newton mechanikáról és gravitációról írt műve és Maxwell fényről szóló munkája számított. Egészen elképesztő, de igaz, hogy akkoriban a fizika ismeretanyaga szinte teljes egészében ennek a két fizikusnak a munkásságában testesült meg. Ma már könnyen elfeledkezünk arról, hogy Newton előtt a tárgyak földi és égi mozgására szinte semmiféle magyarázat nem létezett, és sokan hittek abban, hogy sorsunkról ártó szándékú szellemek és démonok döntenek. A boszorkányság, varázslás és babona még a legfelvilágosultabb európai városokban is heves viták tárgya volt. A mai értelemben vett tudomány még nem létezett. Leginkább a görög filozófusok és a keresztény teológusok hirdették azt a nézetet, hogy a tárgyak azért mozognak, mert az emberekre jellemző vágyak és érzések mozgatják őket. Arisztotelész követői például azt tartották, hogy a tárgyak egy idő után lelassulnak, mert egyszerűen „elfáradnak”. Más tárgyak pedig azért esnek a padlóra, mert „szeretnének” ismét egyesülni az anyafölddel. Az az ember, aki végül rendet teremtett a szellemek által benépesített világ káoszában, személyiségét és temperamentumát tekintve éppen Einstein ellenkezője volt. Míg Einstein soha nem sajnálta idejét embertársaira, és mindig tartogatott egy-egy frappáns

mondatot a sajtó számára, addig Newton hírhedten barátságtalan fickó volt, szinte már a paranoiát súroló tulajdonságokkal. A többi tudóssal szemben mély gyanakvást táplált, és hosszú időn át tartó, elkeseredett küzdelmet folytatott velük az elsőbbségért. Szófukarsága legendás volt: amikor az 1689-90-es ülésszak idején a brit parlament tagja lett, egyetlen alkalommal jegyezték fel csupán, hogy szót kért volna a nagy tekintélyű testület színe előtt, és ezt is csak azért, mert huzatot érzett, és megkérte a teremőrt, csukja be az egyik ablakot. Életrajzírója, Richard S. Westfall szerint „Newton meggyötört ember volt, szélsőségesen neurotikus személyiség, aki gyakran - de attól fogva, hogy középkorú lett, szüntelenül - az idegösszeomlás szélén táncolt”. Tudományos módszerük területén azonban, amelyet mindketten mesterfokra fejlesztettek, sok közös tulajdonságuk akadt. Mindketten hosszú hetekig, sőt hónapokig tudtak egyetlen kérdésre koncentrálni, olyannyira, hogy megszállottságukban néha már, a fizikai kimerültség határáig jutva, csaknem összerogytak. Ráadásul mindketten képesek voltak arra is, hogy a világegyetem titkait egyszerű képekben lássák maguk előtt. Newton 23 éves korában, 1666-ban űzte el a világot Arisztotelész óta benépesítő szellemeket, mégpedig azáltal, hogy bemutatta az erőkön alapuló új mechanikáját. Newton a mozgás magyarázatára három törvényt írt le, amelyek szerint egy tárgy azért változtatja meg mozgási állapotát, mert pontosan mérhető és egyszerű egyenletekkel leírható erők húzzák vagy tolják. Ahelyett, hogy a tárgyakat mozgató vágyak természetéről spekulált volna, Newton kiszámította a tárgyak pályáját, a hulló falevelektől kezdve egészen az égbe törő rakétákig, ágyúgolyókig és felhőkig, mégpedig a rájuk ható erők összeadásával. Mindez pedig nem csupán elméleti okoskodás volt: felfedezése segített lerakni az ipari forradalom alapjait, amely hatalmas mozdonyokat meghajtó gőzgépeket és új birodalmakat létrehozó gőzhajókat teremtett. A hidakat, gátakat és az égbe nyúló felhőkarcolókat immár jóval nagyobb biztonsággal

tudták megépíteni, hiszen minden egyes téglára vagy gerendára nehezedő nyomás kiszámolhatóvá vált. Newton erőelmélete oly fényes győzelmet aratott, hogy már életében dicshimnuszt zengtek róla, és Alexander Pope költő a következő sorokat írta a tiszteletére: Természeten s törvényein az éj sötétje ült. Isten szólt: „Legyen Newton!” S mindenre fény derült. Erőelméletét Newton magára a világegyetemre is kiterjesztette, amikor egy új gravitációs elmélet bevezetését javasolta. Ő maga is szívesen mesélte a történetet, hogyan tért vissza családi birtokára a Lincolnshire megyében lévő Woolsthorpe-ba, miután a fekete pestis nyomán be kellett zárni a Cambridge-i Egyetemet. Egyik nap, miközben megpillantott egy földre hulló almát, feltette magának a végzetes kérdést: Ha az alma leesik, akkor elképzelhetőe, hogy maga a Hold is lefelé zuhan? Az a gravitációs erő, amely a Földön az almára hat, vajon ugyanaz az erő, amely az égitestek mozgását is irányítja? Ez a gondolat eretnekségnek számított, hiszen azt tartották, hogy a bolygók tökéletes égi törvények irányította, rögzített szférákon nyugszanak, az emberiség gyarló cselekedeteit pedig a bűn és a megváltás törvényei irányítják. Newton hirtelen rádöbbent, hogy a földi és égi fizika egyetlen képben összevonható. Az erő, amely a földre rántja az almát, bizonyosan ugyanaz az erő, amely a Hold irányában hatva annak pályáját irányítja. Newton így botlott bele a gravitáció új víziójába. Elképzelte magát, ahogy egy hegytetőn üldögélve köveket dobál. Rájött, hogy minél erősebben dobja el a követ, az annál távolabb esik le. Aztán jött a végzetes gondolati ugrás: mi történik, ha olyan erősen hajítja el a követ, hogy az soha nem tér vissza? Felismerte, hogy az a kő, amely örökké a gravitáció hatása alatt mozogna, nem esne le, hanem körberepülné a Földet, és végül visszatérve eldobójához, hátulról fejbe találná. Az új elképzelést továbbgondolta, és a Holddal helyettesítette a követ, amely ugyan egyfolytában lefelé hullik, mégsem esik le soha, mivel - a kőhöz hasonlóan egy körpályán mozogva - teljesen megkerüli a Földet. A

Hold tehát nem egy égi szférán függ mozdulatlanul, ahogyan az egyház hirdette, hanem folyamatosan a szabadesés állapotában van, ahogyan az alma vagy a kő is, és eközben a gravitációs erő irányítja. Megszületett hát az első magyarázat a Naprendszer bolygóinak mozgására. Nem egészen két évtizeddel később, 1682-ben egész Londont megrémítette és bámulatba ejtette egy ragyogó üstökös, amely nappali fénnyel árasztotta el az éjszakai égboltot. Newton gondosan nyomon követte az üstökös mozgását egy tükrös távcsövön keresztül (amely egyik saját találmánya volt), és úgy találta, hogy mozgása tökéletesen megfelel az általa felállított egyenletnek, azaz úgy mozog, mint egy szabadesésben lévő tárgy, amelyre a gravitáció hat. Edmund Halley amatőr csillagásszal együttműködve pontosan ki tudták számítani azt is, hogy az üstökös, amely később Halley nevét kapta, mikor fog visszatérni, és ezzel a történelemben először jósolták meg egy üstökös mozgását. A gravitációs törvények, amelyek segítségével Newton kiszámolta a Halley-üstökös és a Hold mozgását, ugyanazok, amelyeket a NASA (National Aeronautics and Space Administration, Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal) mindmáig alkalmaz számításai során, hogy űrszondái hajszálpontosan haladjanak el az Uránusz és a Neptunusz mellett. Newton úgy vélte, hogy ezek az erők egyidejűleg hatnak mindenütt. Ha például a Nap hirtelen eltűnne, a Föld azon nyomban kirepülne keringési pályájáról, és a világűrben rögtön megfagyna. Az esemény bekövetkeztének pillanatában az univerzum minden lakója azonnal észlelné a Nap eltűnését. Éppen ezért lehetséges valamennyi órát úgy összehangolni, hogy azok a világegyetemben bárhol ugyanazt az időt mutassák. Egy másodpercnyi idő ugyanannyi a Földön, mint a Marson vagy a Jupiteren. Az idő, akárcsak a tér, tehát abszolút. Az 1 m hosszú mérőrúd a Marson és a Jupiteren is 1 m hosszú. A mérőrúd nem változtatja hosszát sehol a világegyetemben. A másodpercek ugyanúgy peregnek, és a

hosszúság mindenütt egyforma, bárhol is utazunk éppen az univerzumban. Newton tehát a hétköznapi ésszel felfogható abszolút idő és tér felfogására alapozta elképzeléseit. Számára a tér és az idő olyan abszolút viszonyítási rendszert alkotott, amelyben valamennyi tárgy mozgását meg lehet állapítani. Ha például egy vonaton utazunk, akkor azt gondoljuk, hogy a vonat mozog, miközben alattunk a föld mozdulatlan. Ha azonban rápillantunk az ablak előtt elsuhanó fákra, akár úgy is gondolhatjuk, hogy valójában a vonat az, ami mozdulatlanul áll, és a fák haladnak el az ablak előtt. Mivel a vonatban minden mozdulatlannak tűnik, feltehetjük magunknak a kérdést: valójában mi is az, ami mozog, a vonat vagy a fák? Newton számára ez az abszolút viszonyítási rendszer adja meg a választ a kérdésekre. Newton törvényei a következő csaknem két évszázad során a fizika alapvetései maradtak. A 19. század vége felé aztán, amikor az új találmányok - így a távíró és a villanykörte - forradalmian új változásokat hoztak az európai nagyvárosokba, az elektromosság tanulmányozása eddig ismeretlen fogalmat vezetett be a tudomány világába. Az elektromosság és a mágnesesség rejtélyes erőinek magyarázatára James Clerk Maxwell skót fizikus, aki az 1860-as években a Cambridge-i Egyetemen tanított, új elmélettel állt elő, amely a fényt nem a newtoni erő alapján, hanem egy újfajta elképzelésből, a mezőkből ki-, indulva vezette le. Einstein szerint a mező fogalma „Newton óta a legmélyrehatóbb és leggyümölcsözőbb koncepció, amelyet a fizika megtapasztalhatott”. A mezőket úgy képzelhetjük magunk elé, hogy vasreszeléket szórunk egy papírlapra. Ha a papírlap alá mágnest helyezünk, a reszelék csodás módon, magától, egy pókhálószerű mintába rendeződik, és a háló vonalai az Északi-sarktól a Délisark irányába mutatnak. Ebből következik tehát, hogy minden mágnest egy mágneses mező vesz körül, amely nem más, mint a tér minden pontján áthatoló, láthatatlan hatásvonalak rendszere.

Az elektromosság szintén mezőket hoz létre. A tudományos bemutatókon a gyerekeket mindig meg lehet nevettetni azzal, hogy a statikus elektromosság hatására hajuk az égnek mered. Ebben az esetben a hajszálak mutatják meg a láthatatlan elektromos mező forrásából kiinduló hatásvonalakat. Ezek a mezők azonban lényegesen eltérnek a Newton által leírt erőktől. Szerinte az erők a tér minden pontján egy időben hatnak, ezért ha a világegyetemben valahol valamiféle zavar támad, azt mindenhol rögtön észlelni lehet. Maxwell zseniális felismerése az volt, hogy a mágneses és az elektromos mezők nincsenek jelen egyszerre mindenütt, mint a newtoni erők, hanem egy bizonyos sebességgel haladnak. Martin Goldman, Maxwell életrajzírója így fogalmaz: „A mágneses tevékenység időbeliségének gondolata […] úgy érte Maxwellt, mint derült égből a villámcsapás.” Ő maga mindezt úgy szemléltette, hogy ha valaki megmozgatta a mágnest, akkor időbe került, míg a körülötte lévő vasreszelék megmozdult. Képzeljünk magunk elé egy szélben remegő pókhálót! Valamiféle zavar, például egy fuvallat hatására a háló egy részén remegés indul el, amely aztán az egész hálóra kiterjed. A mezők és a pókhálók, eltérően az erőktől, nem zárják ki az olyan rezgések lehetőségét, amelyek egy meghatározott sebességgel terjednek. Maxwell ezek után nekilátott, hogy kiszámolja ezeknek a mágneses és elektromos rezgéseknek a sebességét. A 19. század egyik legnagyobb áttörését jelentette, amikor ezt az elképzelést felhasználva megoldotta a fény rejtélyét. Michael Faraday és mások korábbi munkájából már jól tudta Maxwell, hogy egy mozgó mágneses mező elektromos mezőt hozhat létre, és fordítva. A világunkat villamos árammal ellátó generátorok és motorok ennek a kettős kölcsönhatásnak köszönhetik létüket. (Ez az elv segít lakásaink megvilágításában is. A vízerőművekben az alázúduló víz egy kereket, a kerék pedig egy mágnest forgat meg. A mozgó mágneses mező elektronokat hoz mozgásba, amelyek aztán egy nagyfeszültségű vezetéken keresztül a nappalinkban lévő

aljzatba jutnak. Az elektromos porszívóban hasonlóképpen a fali vezetékből a készülékbe jutó elektromosság kelt olyan mágneses mezőt, amely aztán meghajtja a porszívóban lévő motor lapátjait.) Maxwell zsenialitása kellett ahhoz, hogy a két hatást összepárosítsa. Ha a változó mágneses mező elektromos mezőt tud gerjeszteni, és ez fordítva is igaz, akkor feltehetően mindkettő képes lehet periodikus mozgásra, amelynek során az elektromos és a mágneses mező folyamatosan táplálja egymást, és folyamatosan egymásba alakul. Maxwell gyorsan felismerte, hogy ez a periodikus mintázat az elektromos és mágneses mezők egymásba átalakuló végtelen folyamát hozza létre. Ezt követően kiszámolta ennek a hullámnak a sebességét. A kapott érték, legnagyobb ámulatára, megegyezett a fény sebességével. Ezt követően hangzott el szájából a 19. század talán legforradalmibb megállapítása, amikor kijelentette, hogy ez a hullám maga a fény. Maxwell ezt követően munkatársainak is kinyilatkoztatta: „Elkerülhetetlen a következtetés: a fény transzverzális hullámokból áll, amelyek az elektromos és a mágneses jelenségekkel hasonló közegben terjednek.” Miután tudóstársai már évezredek óta hiába próbálták megfejteni a fény rejtélyét, Maxwell most felfedte előttük a titkot. Newton egyidejűleg mindenütt ható erőitől eltérően ezek a mezők egy bizonyos sebességgel, mégpedig a fény sebességével terjednek. Maxwell megállapítását nyolc rendkívül bonyolult parciális differenciálegyenletben (a Maxwell-egyenletekben) rögzítette, amelyeket az elmúlt másfél évszázadban valamennyi elektromérnöknek és fizikusnak kívülről kell fújnia. (Ma már olyan pólókat is lehet vásárolni, amelyekre teljes pompájában rányomtatták mind a nyolc egyenletet, és a hozzájuk fűzött felirat a következőképpen kezdődik: „És monda Isten…”, majd így végződik: „…és lőn világosság.”) A 19. század végére Newton és Maxwell tételeinek kísérleti igazolása olyan elsöprő sikereket hozott, hogy néhány fizikus bizton

állította, a tudomány eme két oszlopa a világegyetem valamennyi alapvető kérdését megválaszolta. Amikor Max Planck, a kvantumelmélet megalkotója megkérdezte a pályaválasztási tanácsadóját, mit szólna a fizikusi pályához, ő közölte vele, hogy okosabban tenné, ha más foglalkozás után nézne, mert a fizika története többé-kevésbé lezárult. Semmi igazán újat nem lehet már felfedezni. Ugyanezt a gondolatot visszhangozta a 19. század másik nagy fizikusa, Lord Kelvin is, aki kijelentette, hogy a fizika jórészt befejezettnek tekinthető tudomány, leszámítva néhány kisebb és jelentéktelen „felhőt” a horizonton, amelyeket még nem sikerült eloszlatni. Csakhogy a newtoni világkép hiányosságai évről évre egyre szembetűnőbbek lettek. Néhány felfedezés, például amikor Marie Curie-nek sikerült rádiumot izolálnia, és rábukkant a radioaktivitás jelenségére, alapjaiban rengette meg a tudomány világát, és a közvélemény érdeklődését is felkeltette. Hiszen ennek a ritka, fénylő anyagnak néhány grammja elegendő volt ahhoz, hogy világosságot teremtsen egy sötét szobában. Curie azt is bebizonyította, hogy látszólag végtelen mennyiségű energia nyerhető az atom mélyén található ismeretlen forrásból, és ezzel rácáfolt az energiamegmaradás törvényére, amely szerint energiát sem teremteni, sem elpusztítani nem lehet. Hamarosan ezek a „felhők” lesznek azok, amelyekből kisarjad a 20. századi fizika ikerforradalma, a relativitás- és a kvantumelmélet. A leginkább zavarba ejtőnek mégis az tűnt, hogy csődöt mondott minden kísérlet, amely a newtoni mechanika törvényeit próbálta egyesíteni a Maxwell-féle mezőelmélettel. Maxwell elmélete ugyanis kimondta, hogy a fény hullám, ugyanakkor nem válaszolt arra a kérdésre, valójában mi is az, ami hullámzik? A tudósok tisztában voltak azzal, hogy a fény képes vákuumban haladni (olyannyira, hogy a távoli csillagok fénye több millió fényévnyi távolságot tesz meg a világűr légüres terében), de mivel a vákuum definíciója szerint „semmi”, az a paradoxon állt elő, hogy maga a

„semmi” hullámzik. A Newtont követő fizikusok ezt a kérdést azzal a feltételezéssel próbálták magyarázni, hogy a fény olyan hullámokból áll, amelyek egy láthatatlan közegben, az éterben rezegnek, az éter pedig nem más, mint a világűrt kitöltő mozdulatlan, gáznemű anyag. Az éter lett volna az az abszolút viszonyítási alap, amelyhez mérten minden más mozgás sebességét meg lehet állapítani. Szkeptikusok erre mondhatták azt, hogy mivel a Föld mozog a Nap körül, a Nap pedig a galaxis körül, lehetetlen megmondani, melyik is mozog valójában. A Newtont követő fizikusok erre úgy válaszoltak, hogy a Naprendszer mozog a mozdulatlan éterhez képest, vagyis meghatározható, melyik van mozgásban. Idővel azonban ez az éter egyre furcsább és csodálatosabb tulajdonságokra tett szert. A fizikusok például tisztában voltak azzal, hogy a hullámok sűrűbb közegben gyorsabban haladnak. A hangrezgések például gyorsabban terjednek a vízben, mint a levegőben. Mivel azonban a fény egészen elképesztő sebességgel halad (másodpercenként körülbelül 300 ezer km-t tesz meg), az éternek elképesztően sűrűnek kell lennie ahhoz, hogy a fényhullámokat ilyen sebességgel továbbítsa. De hogyan is lehetséges mindez, amikor egyidejűleg azt feltételezték, hogy az éter könnyebb, mint a levegő? Idővel aztán az étert szinte már misztikus tulajdonságokkal ruházták fel: abszolút mozdulatlan anyag lett belőle, amely súlytalan, láthatatlan, közegellenállása nulla, ugyanakkor erősebb, mint az acél, és nincs műszer, amely kimutatná. A newtoni mechanikát az 1900-as évekre már egyre nehezebb és nehezebb lett megmagyarázni. A világ készen állt a forradalomra, valakinek már csak ki kellett robbantania. Nem egy fizikus tisztában volt az éterelméleten tátongó lyukakkal, csakhogy ezeket a newtoni keretrendszeren belül igyekeztek megfoltozni. Einsteinnek azonban semmi veszítenivalója nem volt, és rögtön a probléma gyökerét vette célba: azt, hogy a newtoni erők és a Maxwell-féle mezők

összeegyeztethetetlenek. A tudomány két alappillére közül az egyiket le kell dönteni. A földre zuhanó pillér pedig két évszázad fizikáját is magával rántja, akkor pedig a világegyetem és a valóság forradalmian új képe tárul majd elénk. A newtoni fizikát Einstein végül egy gyermek számára is könnyedén érthető, egyszerű képpel döntötte meg.

2. FEJEZET Korai évek A férfi, aki mindörökre átalakította a világegyetemről kialakított képünket, 1879. március 14-én született egy német kisvárosban, Ulmban. Hermann és Pauline Koch Einstein kétségbeesetten látták, hogy fiuk feje kissé deformálódott, és azért imádkoztak, hogy a gyermek ne legyen mentálisan sérült. Einstein szülei középosztálybeli, vallásukat nem gyakorló zsidók voltak, akik nagy nehézségek árán gondoskodtak egyre gyarapodó családjukról. Pauline édesapja, Julius Derzbacher (aki később Kochra változtatta nevét) azzal szerezte vagyonát, hogy a pékmesterséggel felhagyva, beszállt a gabonakereskedelembe. Einstein családjában egyedül Pauline tett szert műveltségre, ragaszkodott ahhoz, hogy gyermekei zenélni tanuljanak, és ő volt az, aki már egészen fiatalon megszerettette Alberttel a hegedűt, amely iránt aztán Einstein élete végéig nem múló szerelmet táplált. Apósával ellentétben, az eredetileg ágyneművel kereskedő Hermann Einstein üzleti pályafutása korántsem bizonyult fényesnek. Fivére, Jakob meggyőzte arról, hogy nyergeljen át az akkoriban újdonságnak számító elektrokémiai iparra. Faraday, Maxwell és Thomas Edison találmányai, amelyek egytől egyig az elektromosság erejét hasznosították, éppen akkoriban kezdték fénybe borítani a világ nagyvárosait, Hermann pedig nagy jövőt látott a dinamók és elektromos világítótestek gyártásában. Ez az üzlet azonban meglehetősen ingatagnak bizonyult, és időről időre pénzügyi válságba, sőt csődbe sodorta a családot, arra kényszerítve, hogy egyik helyről a másikra költözzön. Albert gyermekkorában a család számos helyen megfordult, a születését követő évben például Münchenben élt.

A fiatal Einstein későn tanult meg beszélni, olyannyira későn, hogy szülei már attól tartottak, fiuk gyengeelméjű lesz. Amikor viszont megszólalt, máris egész mondatokat használt. Az igazsághoz azonban hozzátartozik, hogy még kilencévesen sem beszélt igazán érthetően. Egyedüli testvére húga, a két évvel fiatalabb Maja volt. (A kis Albertet igencsak meglepte a családba érkező új jövevény. Az egyik első mondata így hangzott: „Jó, de hol vannak a kerekei?”) Albert kishúgának lenni nem lehetett egyszerű, a fiúnak ugyanis megvolt az a rossz szokása, hogy különféle tárgyakat vagdosott testvére fejéhez. Maja később így írt erről: „Kemény koponya kell ahhoz, hogy egy nagy gondolkodó testvére lehessen az ember.” A mítosszal ellentétben, Einstein jó tanulónak számított, de csak azokban a tárgyakban, amelyek érdekelték: a matematikában és a természettudományokban. A német iskolarendszer arra ösztökélte a tanulókat, hogy a bemagolt tananyag alapján rövid válaszokat adjanak a feltett kérdésekre, máskülönben már jött is a körmös. A fiatal Albert azonban lassan és akadozva beszélt, és gondosan megválogatta a szavait. Messze állt az eszményi tanulótól, és a képzelőerőt és a kreativitást elfojtó, szellemtelen biflázást erőltető, tekintélyelvű iskolarendszer megkeserítette napjait. Amikor édesapja megkérdezte osztályfőnökét, hogy fia milyen pályára lépjen, az így felelt: „Nem számít. Soha nem lesz sikeres semmiben.” Einstein jellegzetes tulajdonságai igen korán kiütköztek. Álmodozó volt, gyakran temetkezett gondolataiba vagy éppen olvasmányaiba. Osztálytársai ugratásképpen „Biedermeiernek” szólították, amit szabadon talán „okostojásnak” lehetne fordítani. Egyik barátja később így emlékezett vissza erre a korszakra: „Társai könyvmolynak tartották Albertet, mert egyáltalán nem érdekelték a sportok. A tanárok nehéz felfogásúnak vélték furcsa viselkedése miatt, és azért, mert nem ment neki a magolás.” (Sok életrajzírója vezeti vissza Einstein elképzelését a Michelson-Morley-kísérletre. Einstein azonban maga is több alkalommal leszögezte, hogy ez a kísérlet csak periferikusan

befolyásolta gondolkodását. A relativitáshoz Maxwell egyenletein keresztül jutott el. Eredeti cikkének egész irányvonalával azt akarta bebizonyítani, hogy Maxwell egyenleteiben elrejtve tetten érhető egy olyan szimmetria, amelyet az általa alkotott relativitáselmélet hozott felszínre, és amelyet a fizika univerzális alapelvei közé kell emelni.) Tízéves korában Albert bekerült a müncheni Luitpold Gimnáziumba, ahol a legnagyobb gyötrelmet a klasszikus görög nyelv tanulása jelentette számára. A padban ülve bárgyú mosolygás mögé igyekezett rejteni unalmát. A dolog egészen odáig fajult, hogy a hetedik osztályban görögtanára, Joseph Degenhart a szemébe mondta: jobb volna, ha inkább be sem ülne óráira. Amikor Einstein azt válaszolta, hogy semmi rosszat sem tett, a tanár mogorván így felelt: „Ez igaz. De ahogy a hátsó sorban üldögélve rám vigyorogsz, azzal egyszerűen aláásod a tanárnak kijáró tiszteletet.” Einstein még évtizedekkel később is nyalogatta sebeit, amelyeket a tanintézmények autoriter módszerei ejtettek rajta: „Tulajdonképpen kész csoda, hogy a modern oktatási módszerek még nem fojtották meg teljesen a kutatás szent kíváncsiságát. E kényes kis virágnak ugyanis az öntözés mellett leginkább szabadságra van szüksége.” Einstein már fiatalon érdeklődött a tudomány iránt. Korán megismerkedett a mágnesességgel, amelyet a „legelső csodának” nevezett. Édesapjától kapott egy iránytűt, és minduntalan bámulatba ejtette a tény, hogy láthatatlan erők tárgyakat kényszeríthetnek mozgásra. Einstein szeretettel emlékezett vissza erre a mozzanatra: „Négy-öt éves gyermekként tapasztaltam meg a természet eme csodáját, amikor az apám egy iránytűt mutatott nekem […]. Még ma is emlékszem […], hogy ez az élmény mély, nem múló benyomást tett rám. Úgy éreztem, lennie kell valaminek a dolgok mögött, a szem elől rejtve.” Tizenegy éves lehetett, amikor élete váratlan fordulatot vett: mélyen vallásossá vált. Egy távoli rokonuk érkezett, hogy Albertet a

zsidó hitre tanítsa, ő pedig meglepő lelkesedéssel, szinte már fanatikusan vetette bele magát a vallásba. Nem volt hajlandó disznóhúst enni, sőt Isten dicsőítésére még néhány dalocskát is komponált, amelyeket iskolába menet énekelt. A vallási láz azonban hamar elcsitult. Minél inkább elmélyedt ugyanis a vallási tanokban és dogmákban, annál inkább felismerte, hogy a vallás és a tudomány világa sok ponton összeütközésbe kerül egymással, és a vallásos szövegekben említett csodák ellentmondanak a tudomány törvényeinek. Einstein később így írt erről: „A népszerű tudományos könyvek olvasása során hamar ráébredtem, hogy a Bibliában olvasott történetekben sok minden egyszerűen nem lehet igaz.” Így aztán amilyen gyorsan a vallás mellé szegődött, oly gyorsan el is hagyta. Ez a vallásos periódus azonban komoly hatással volt későbbi nézeteire is. A vallás elhagyása során elsőként utasította vissza a gondolkodás nélküli tekintély hatalmát, ez pedig a későbbiekben személyisége egyik legjellegzetesebb vonásává vált. Ezt követően soha többé nem volt hajlandó feltétel nélkül elfogadni, hogy csupán a tekintélyelv alapján legyen valakié az utolsó szó. Noha arra a következtetésre jutott, hogy a Bibliában található vallásos történeteket nem lehet összeegyeztetni a tudománnyal, ugyanakkor úgy vélte, hogy a világegyetem hatalmas területei esnek kívül a tudomány határain, és az embernek be kell ismernie, hogy a tudomány és az emberi gondolkodás lehetőségei korlátozottak a megismerésükhöz. Az iránytűk, a tudomány és a vallás iránt mutatott érdeklődése korán kialudhatott volna, ha a fiatal Albert nem talál egy gondos mentort, aki tovább csiszolja gondolkodását. 1889-ben egy szegény lengyel medikus, egy bizonyos Max Talmud Münchenben tanult, és hetenként egyszer az Einstein családnál kosztolt. Talmud mutatta meg Einsteinnek, milyen csodákat rejt a tudomány a száraz, unalmas magoláson túl. Evekkel később Talmud szeretetteljes visszaemlékezésében így fogalmazott: „Az évek során egyszer sem láttam, hogy könnyű olvasmányt vett volna a kezébe. És egyszer sem

láttam vele egykorú iskolatársai vagy más fiúk társaságában. Egyetlen szórakozása a zene volt, már akkoriban is Mozart és Beethoven szonátáit játszotta, anyja kíséretével.” Talmudtól Albert egy geometriakönyvet is kapott, amelyet aztán éjt nappallá téve falt. Ezt nevezte „második csodának”, amelyről később így írt: „Tizenkét évesen egy második, immár teljesen más természetű csodát is átéltem: erre pedig egy olyan könyvben bukkantam rá, amely az euklideszi síkgeometriát mutatta be.” Einstein a szerzeményét „szent geometriakönyvnek” hívta, és új Bibliájának tekintette. Ezen a ponton lépett be a vegytiszta gondolkodás birodalmába. Drága laboratóriumok és felszerelések nélkül is képes volt olyan egyetemes igazságok felfedezésére, amelyeknek mindössze az emberi elme felfogóképessége szab határt. A matematika - Maja húga elmondása szerint - az öröm kimeríthetetlen forrásává vált Einstein számára, különösen akkor, ha izgalmas rejtvények vagy talányok is szerepeltek benne. Testvérének például azzal dicsekedett, hogy egy addig ismeretlen módszerrel sikerült bebizonyítania a derékszögű háromszögekről szóló Pitagorasz-tételt. De Einstein matematikai olvasmányai ezzel még nem értek véget. Tanítóját meglepve a differenciálés integrálszámítás tanulmányozásába kezdett, teljesen önállóan. Talmud beismerte, hogy tanítványának „matematikai zsenije egy idő után oly magasan szárnyalt, hogy oda én már képtelen voltam követni. […] Attól fogva a filozófia került társalgásaink középpontjába. Azt tanácsoltam neki, hogy olvasson Kantot.” Einstein egy életre a filozófia lelkes rajongójává vált, miután Talmud a kezébe adta A tiszta ész kritikáját (Kritik der reinen Vernunft), és megismertette Immanuel Kant világával. Azok az örök kérdések kezdték foglalkoztatni, amelyekkel minden filozófus szembesül: az erkölcs eredete, Isten létezése és a háború természete. Kant véleménye olyannyira eltért a megszokottól, hogy még Isten létét is kétségbe vonta. Gúnyt űzött a

klasszikus filozófia öntelt világából, ahol „többnyire bolond szelek fújnak”. (Vagy ahogyan Cicero mondta: „Nincs akkora képtelenség, amit egy filozófus ne állított volna.”) Kant írta le azt is, hogy egyedül egy világkormány tudna véget vetni a háborúknak, és ezt az álláspontját Einstein élete végéig osztotta. Annyira megindították Kant gondolatai, hogy fontolgatni kezdte, ne álljon-e ő is filozófusnak. Apja azonban, aki szerette volna, ha fia gyakorlatiasabb pályát választ magának, elutasította az ötletet, és „filozófus szamárságnak” nevezte. Apja elektrokémiai vállalkozásának köszönhetően szerencsére mindig rengeteg dinamó, motor és egyéb szerkentyű hevert szerteszét a gyárban, hogy Einstein kíváncsiságát kielégítse és a tudomány iránti lelkesedését táplálja. (Hermann Einstein bátyjával, Jakobbal együtt azon dolgozott, hogy őt bízzák meg a nagyszabású projekttel, amelynek során a müncheni városközpontot villamosították volna. Hermann arról álmodozott, hogy az élen járhat ebben a történelmi vállalkozásban. Ha sikerül megkaparintania a megbízást, az nem csupán pénzügyi stabilitást jelentett volna a családnak, de a gyár jelentős bővítésével is járt volna.) Albertet tehát hatalmas elektromágneses berendezések vették körül, amelyek kétségkívül segítették az elektromosság és a mágnesesség természetének ösztönös megértésében. Minden bizonnyal abban is a segítségére voltak, hogy képessé vált szemléletes és konkrét képek megalkotásával hajszálpontosan ábrázolni a természet törvényeit. Míg más tudósok a matematika homályába rejtőztek, addig Einstein egyszerű és világos képekben látta a fizika törvényeit. Ez a sajátos készség talán abból a boldog időszakból származott, amikor egyszerűen csak nézelődhetett édesapja gépekkel telezsúfolt gyárában, és elmerenghetett az elektromosság és a mágnesesség törvényein. Ez a tulajdonsága hogy mindent valódi képek formájában látott - fizikusként az egyik legnagyszerűbb képessége volt.

Tizenöt éves korában Einstein tanulmányait megakasztották a család visszatérő pénzügyi gondjai. Hermann, aki a sikeres üzletemberektől eltérően, a legkevésbé sem volt keményszívű, túlzott nagyvonalúságában mindenkit kisegített, aki körülötte pénzügyi bajba került. (Ezt az adakozó szellemet Albert is örökölte tőle.) Cége, amelynek végül nem sikerült elnyernie a München kivilágítására szóló szerződést, csődbe ment. Pauline jómódú családja, amely akkoriban Genovában élt, felajánlotta, hogy pénzzel segíti Hermannt egy új vállalkozás elindításában. Volt azonban egy kikötésük. Ragaszkodtak ahhoz, hogy Hermann családja Olaszországba költözzön (részben azért, hogy kordában tartsák a férfi túlságosan nagyvonalú adakozó kedvét). A család így került Milánóba, a Paviában lévő új gyár közelébe. Ám, mivel Hermann nem akarta, hogy Albert ismét új helyen folytassa tanulmányait, fiát távoli rokonainál hagyta, Münchenben. A teljesen magára maradt Albert szörnyen érezte magát. Egy olyan bentlakásos iskola rabja volt, amelyet utált, és a kötelező katonai szolgálat fenyegette a rettegett porosz hadseregben. Tanárai nem szerették, az érzés pedig kölcsönös volt. Elkerülhetetlennek tűnt, hogy hamarosan kicsapják. Ekkor egy hirtelen ötlettől vezérelve úgy döntött, csatlakozik családjához. Elintézte háziorvosánál, hogy írjon a számára orvosi igazolást, amellyel kikérte magát az iskolából, és amelyben az állt, hogy összeomlás fenyegeti, hacsak nem térhet vissza családja körébe. Ezt követően, teljesen egyedül, fel-kerekedett, és végül váratlanul felbukkant szülei házában. Hermannak és Pauline-nak fogalma sem volt arról, mihez is kezdjen fiúgyermekével, ezzel a sorkatonai szolgálat elől elszökő, iskolából kimaradó kamasszal, akinek sem képzettsége, sem szakmája, sem pedig jövője nem volt. Einstein hosszú vitákba bocsátkozott édesapjával, aki rá akarta venni, hogy válasszon valamiféle kézzelfogható szakmát, legyen például elektroműszerész. Albert azonban minduntalan erősködött, hogy filozófus szeretne

lenni. Végül aztán kompromisszumra jutottak, és Albert bejelentette, megkezdi tanulmányait Svájcban, a híres Zürichi Műszaki Főiskolán (közismert nevén a Politechnikumon), noha ekkor két évvel fiatalabb volt, mint a felvételi vizsgára jelentkező tanulók többsége. A jelentkezőktől nem kértek középiskolai érettségit, a bejutáshoz elég volt, ha valaki a rendkívül kemény felvételi vizsgán megfelelt. Sajnálatos módon Einstein elhasalt a felvételin. Francia nyelvből megbukott, kémiából, biológiából, matematikából és fizikából azonban olyan jól teljesített, hogy teljesen lenyűgözte a Politechnikum igazgatóját, Albin Herzogot, aki megígérte, hogy a következő évben a rettegett felvételi vizsga nélkül is felveszi Einsteint. A fizika tanszék vezetője, Heinrich Weber még azt is felajánlotta neki, hogy üljön be óráira, amikor éppen Zürichben jár. Herzog végül azt tanácsolta Albert-nek, hogy a főiskolát megelőző évben iratkozzon be egy Arauban lévő középiskolába, amely mindössze harmincpercnyire feküdt Zürichtől nyugatra. Einstein valóban odaköltözött, és az iskolaigazgató, Jost Winteler házánál kapott szállást. Ezzel elkezdődött az Einstein és a Winteler család életre szóló barátsága. (Maja később Winteler fiához, Paulhoz ment feleségül, míg Einstein barátja, Michele Besso a család legidősebb lányát, Annát vette el.) Einstein élvezte az iskola nyugodt, liberális légkörét, és azt, hogy többé-kevésbé megszabadult a német iskolarendszer elnyomó, tekintélyelvű szabályaitól. Megkedvelte a toleranciát és a szellem szabadságát hirdető és gyakorló, nagylelkű svájciakat. Einstein a későbbiekben is szeretettel emlékezett vissza rájuk: „Azért szeretem a svájciakat, mert mindent összevetve sokkal emberségesebbek, mint más népek, akik között valaha is éltem.” Miután még mindig nyomasztották a német iskolákban töltött, szenvedésekkel teli évek, Einstein úgy döntött, hogy lemond német állampolgárságáról, ami meglehetősen furcsa lépés volt egy tinédzsertől. Ezután öt évig hontalannak számított, és csak ezután kapta meg a

svájci állampolgárságot. Albert, aki ebben a szabad légkörben szinte kivirágzott, kezdte levetkőzni a szégyenlős, visszahúzódó, ideges és magányos fiú szerepét. Szórakozni járt, társaságkedvelő kamasz lett, aki könnyen szóba elegyedett másokkal, és aki hű barátokra tett szert. Különösen Majának tűnt fel a testvérében végbemenő változás, amelynek során Albert éretten és függetlenül gondolkodó fiatalemberré vált. Einstein személyiségfejlődése jól elkülöníthető szakaszokra osztható, amelyek közül az első a visszahúzódó, introvertált könyvmoly időszaka. A második szakasz az olaszországi és a svájci korszak: itt egy szinte már pimasz, kakaskodó, magabiztos bohém lett belőle, aki csak úgy szórta az ügyes poénokat. Szóviccei hallatán az emberek hasukat fogták a nevetéstől. Semmi sem szerzett neki nagyobb örömet, mint amikor barátai, buta tréfáit hallva, dőltek a röhögéstől. Valaki a „vidám sváb” becenevet akasztotta rá. Egyik diáktársa, Hans Byland így írta le Einstein alakuló személyiségét: Bárki ismerkedett meg vele, azt lenyűgözte kiváló egyénisége. Vaskos szája szögletében bujkáló gunyoros félmosolya és kissé kiálló alsó ajka már első látásra elvették a képmutatók kedvét attól, hogy közelebbi kapcsolatba kerüljenek vele. A hagyományos megkötések nem vonatkoztak rá, a világszellemmel úgy szállt szembe, mint egy nevető filozófus, eszes szarkazmusa pedig könyörtelenül végzett mindenféle hiúsággal vagy mesterkéltséggel. Ez a „nevető filozófus” ráadásul a lányok körében is egyre népszerűbbé vált. Noha udvarlás közben sem hagyott fel az ugratással, a lányok mégis érzékeny és kedves alaknak tartották, akit könnyen beavattak titkaikba. Az egyik lány ismerőse például a barátjával kapcsolatban fordult hozzá szerelmi tanácsért. A másik azt kérte tőle, hogy írja alá naplóját, amelybe aztán Einstein még egy buta kis versikét is belevésett. Hegedűjátéka tovább növelte népszerűségét, és sok meghívást szerzett neki különféle estélyekre. A korszakból származó levelekből az is kiderül, hogy azok a zongorán

játszó nők is kedvelték társaságát, akiknek vonóskíséretre volt szükségük a muzsikáláshoz. „Sok fiatal vagy idősebb nő akadt, akit nem csupán hegedűjátéka nyűgözött le, hanem megjelenése is, amely sokkal inkább egy tüzes latin virtuózra emlékeztetett, mintsem egy szorgalmas, a természettudományokban jártas diákra” - írta róla életrajzírója, Albrecht Folsing. Akadt azonban egy lány, aki valóban felkeltette Einstein figyelmét. Az alig 16 éves Einstein beleszeretett Jost Winteler egyik lányába, a két évvel idősebb Marie-ba. (Az életében kulcsszerepet játszó nők egytől egyig idősebbek voltak nála, és az idősebb nők iránti vonzódását két fia is örökölte.) A kedves, érzékeny és tehetséges Marie, apja nyomdokaiba lépve, szintén tanárnak készült. Albert és Marie hosszú sétákra vagy éppen madárlesre indultak, ez volt a Winteler család kedvenc szórakozása. Einstein gyakran kísérte hegedűn is a lány zongorajátékát. Albert később szerelmet vallott a lánynak: „Drága kedvesem! […] most jöttem csak rá, angyalom, hogy mit is jelent valójában a nosztalgia és a vágyakozás. De a szerelem sokkal több örömet okoz, mint amekkora szenvedést a vágyakozás. Most érzem csak igazán, mekkora szükségem van az én kicsi napsugaramra ahhoz, hogy boldog legyek.” Marie viszonozta Albert érzelmeit, sőt egy levélben még Einstein anyjának jóváhagyását is kérte, amelyet meg is kapott. A Winteler és az Einstein család egyaránt arra számított, hogy a szerelmespár nemsokára bejelenti eljegyzését. Marie azonban mindig kissé kellemetlenül érezte magát, amikor a tudományról beszélgettek. Úgy gondolta, kettejük kapcsolatában gondot okozhat, hogy barátja ilyen erővel összpontosít valamire. Rájött arra, hogy versenytársa akadt, és a férfi igazi szerelme valójában a fizika. Einstein akkoriban szerelme, Marie mellett a fény és az elektromosság rejtélyéhez is egyre jobban vonzódott. 1895 nyarán önálló tanulmányt írt a fényről és az éterről, amely az „Über die Untersuchung des Átherzustandes im magnetischen Felde” (Vizsgálódás az éter állapotáról mágneses mezőben) címet kapta, és

amelyet elküldött kedvenc nagybátyjának, Caesar Kochnak Belgiumba. A mindössze ötoldalas szöveg volt Einstein legelső tudományos írása, amelyben amellett érvelt, hogy a mágnesességnek nevezett rejtélyes erő, amely gyermekkorában valóságos bűvöletbe ejtette, nem más, mint valamiféle zavar az éterben. Évekkel korábban Talmud mutatta meg Einsteinnek Aaron Bernstein népszerű ismeret-terjesztő munkáját, A természet könyve: Közérdekű olvasmányok a természettudományok köréből című tízkötetes művet. Einstein így nyilatkozott róla: „ezt a munkát lélegzet-visszafojtva olvastam végig”. (Az évtizedek során további paradoxonok születtek, hogy a relativitáselmélet látszólag bizarr természetét bemutassák. Ezekben a paradoxonokban legtöbbször két, eltérő sebességgel mozgó koordinátarendszer szerepel, és az ezekben mozgó megfigyelők nézik ugyanazt a tárgyat. A paradoxonok azért alakulnak ki, mert a két eltérő koordinátarendszerben lévő megfigyelők ugyanazt a tárgyat teljesen másképp látják. De ezeket a paradoxonokat egytől egyig meg lehet oldani, ha két kikötést teszünk. Az első az, hogy az egyik koordinátarendszerben a hosszúság zsugorodását a másik koordinátarendszerben az idő rövidülése fogja kiegyensúlyozni. Ha azonban megfeledkezünk arról, hogy a térben bekövetkezett torzulást az időben bekövetkezett torzulással ellensúlyozzuk, akkor természetesen paradoxonokat kapunk. Paradoxonok alakulnak ki akkor is, ha elfeledkezünk arról, hogy a végén a két koordinátarendszert ismét egyesítenünk kell. A végső megoldást ugyanis arra a kérdésre, hogy valójában ki is a fiatalabb vagy a rövidebb, csakis akkor kaphatjuk meg, ha a két megfigyelőt egy időbe és térbe helyezzük, és összehasonlítjuk. Ha ezt elmulasztjuk, akkor adódik a newtoni fizikában lehetetlennek látszó megállapítás, hogy mindkét megfigyelő fiatalabb vagy rövidebb a másiknál.) A könyv végzetes hatással volt rá. Szerzője az egyik fejezetben az elektromosság rejtélyét tárgyalja, és arra kéri olvasóit, képzeljék el, amint útra kelnek egy távíróvezetékben, és fantasztikus sebességgel versenyt futnak egy elektromos jellel.

Einstein 16 éves volt, amikor ábrándozásai során felötlött benne egy felismerés, amely később az egész emberi történelem menetét megváltoztatta. Talán a Bernstein-féle könyvben szereplő fantasztikus utazás emlékeinek hatására, azt képzelte maga elé, hogy egy fénysugár mellett szalad, és feltette magának a végzetes kérdést: Vajon milyen lehet a fénysugár innen nézve? Ahogyan Newton maga elé képzelte, amint az eldobott kő ugyanúgy megkerüli a Földet, mint a Hold, úgy Einstein is megpróbálta képszerűen maga elé idézni a fénysugarat - és mindez mélyreható és meglepő eredménnyel járt. A newtoni világban az ember bármit utolér, ha elég gyorsan mozog. Egy nagy sebességgel haladó autóval például versenyt futhatunk egy robogó vonattal. Ilyenkor, ha bepillantunk a mellettünk haladó vonatba, láthatjuk, amint az utasok újságot olvasnak vagy kávéjukat szürcsölik, mintha csak a saját nappalijukban üldögélnének. Bár igen nagy sebességgel száguldanak, mégis mozdulatlannak tűnnek, mert olyan autóból nézzük őket, amely a vonattal megegyező sebességgel halad. Hasonlóképpen magunk elé képzelhetünk egy gyorshajtót üldöző rendőrautót. Miközben a rendőrautó gyorsít, majd a másik autó mellé ér, a rendőr benézhet az ablakán, és inthet az autósnak, hogy álljon félre. A rendőr szemében az autóban lévő vezető teljesen mozdulatlannak tűnik, noha mind a rendőr, mind a másik vezető akár 150 km/h-s sebességgel is haladhat. A fizikusok azt is tudták, hogy a fény hullámokból áll, ezért Einstein úgy okoskodott, hogy ha képes lenne versenyt futni egy fénysugárral, akkor az a fénysugár tökéletesen mozdulatlannak tűnne. Ez pedig azt jelentené, hogy a fénysugár, legalábbis a mellette futó ember szemében, úgy festene, mint egy kimerevedett, megfagyott hullám, amelyről mintha pillanatfelvételt készített volna valaki. A hullám időben nem rezegne. A fiatal Einstein számára ez azonban értelmetlennek tűnt. Még soha senki nem látott megfagyott hullámot, és efféle hullámról semmiféle szakirodalomban nem esik

szó. A fény, Einstein szemében legalábbis, valami különleges dolog volt. Az ember nem érheti utol a fénysugarat. A megfagyott fény nem létezik. Noha akkor még nem tudott róla, véletlenül az évszázad legnagyobb tudományos felfedezésébe botlott, amely később aztán a relativitás elvéhez vezetett: „ez az elv született meg abból a paradoxonból, amelyet már 16 éves koromban megfogalmaztam: ha egy fénysugár mellett haladnék c sebességgel (c a fény vákuumban mért terjedési sebessége), akkor azt látnám, hogy ez a fénysugár […] nyugalmi állapotban [van]”. (Az időhatár átlépése és ezzel a múltba való visszatérés nem lehetséges úgy, hogy a fénysebességnél gyorsabban utazunk. Amint ugyanis megközelítjük a fénysebességet, tömegünk csaknem végtelenné válik, és emiatt szinte teljesen elvékonyodunk, az idő pedig csaknem megáll. Éppen emiatt a fénysebesség a végső sebességhatár az univerzumban. Később azonban a féregjáratokról és az Einstein-Rosen-hidakról szólva még lesz szó az időutazásról.) Mindez azonban sem a tapasztalat, sem pedig Maxwell egyenletei szerint nem lehetséges. Einstein a tudományos forradalom felé vezető útra léphetett, mert képes volt arra, hogy felismerje a jelenségek mögött rejlő legfontosabb alapelveket, majd figyelmét a lényeges képre összpontosítsa. A kevésbé jelentős fizikusoktól eltérően, akik gyakorta elvesztek a matematikai egyenletekben, Einstein egyszerű, jól megjeleníthető képekben gondolkozott: gyorsuló vonatokat, zuhanó lifteket, rakétákat és mozgó órákat képzelt maga elé. És ezek a képek voltak azok, amelyek aztán tévedhetetlenül elvezették őt a 20. század legjelentősebb felfedezéseihez. Ő maga így írt erről: „Minden tudományos elméletnek, eltekintve a matematikai formalizmustól, olyan egyszerűnek kell lennie, hogy még egy gyerek is megértse.” 1895 őszén Einstein végre bekerült a Politechnikumba, és ezzel életének teljesen új szakasza kezdődött. Úgy gondolta, végre megismerkedhet a fizika tudományának legújabb felfedezéseivel,

azokkal, amelyekről akkoriban szerte a kontinensen heves viták dúltak. Tisztában volt azzal, hogy forradalmian új szelek fújnak a fizikában. Új kísérletek tucatjait végezték el, amelyek, úgy tűnt, alapvetően megcáfolják Isaac Newton és a klasszikus fizika törvényeit. A Politechnikumon Einstein leginkább a fényről szóló új elméletekkel akart megismerkedni, különösen Maxwell egyenleteivel, amelyekről később azt írta, hogy ezek „diákkorom legizgalmasabb tárgyai voltak”. Amikor Einstein megismerte Maxwell egyenleteit, végre választ talált a kínzó kérdésre. Korábbi sejtése beigazolódott: Maxwell egyenletei alapján nem képzelhető el olyan megoldás, amely szerint a fény megdermed az időben. És aztán egy újabb felfedezést tett. Meglepetésére Maxwell elméletében rábukkant arra is, hogy a fénysugarak mindig ugyanazzal a sebességgel haladnak, függetlenül attól, milyen gyorsan mozog az ember. Ezzel végre megkapta a választ a végső rejtélyre: az ember soha nem érheti utol a fénysugarat, mert az mindig ugyanakkora sebességgel távolodik tőle. Ez viszont rácáfolt mindarra, amit addig a józan ész szerint a világról tudni vélt. Hosszú évekbe került, míg abból az alapvető feltevésből kiindulva, hogy a fény mindig egyforma sebességgel halad, megoldotta ezt a paradoxont. Ezek a forradalmian új idők forradalmian új elméleteket és friss szellemű, merész vezetőket követeltek volna. Sajnálatos módon Einstein a főiskolán nem találkozott ilyenekkel. Tanárai a klasszikus fizika oktatását helyezték előtérbe, így aztán Einstein egyre több órát hagyott ki, és ideje nagy részét laboratóriumi kísérletekkel vagy az új elméletek önálló elsajátításával töltötte. Professzorai ismételt hiányzásait azonban a krónikus lustaság számlájára írták: vagyis tanárai ismételten alábecsülték Einstein képességeit. Főiskolai tanárai között volt az a fizikaprofesszor, Heinrich Weber is, akit annyira lenyűgöztek Einstein képességei, hogy felvételi vizsgája kudarca után felajánlotta neki órái látogatását. Még azt is

megígérte Einsteinnek, hogy a diploma megszerzése után tanársegédként alkalmazza. Idővel azonban Webert idegesíteni kezdte Einstein türelmetlensége és a tekintély tiszteletének teljes hiánya. Végül megvonta tőle támogatását, és közölte vele: „Maga okos fiú, Einstein, nagyon okos fiú. De van egy nagy hibája: nem hagyja, hogy bárki bármit is mondjon magának.” Egyik fizikaoktatója, Jean Pernet szintén nem kedvelte. Őt például egyszer azzal sértette meg, hogy az óráján kiosztott laboratóriumi kézikönyvet ránézés nélkül a szemetesbe hajította. Pernet asszisztense azonban megvédte Einsteint, amikor kijelentette, hogy noha a fiú szokatlan úton jut el a megoldásokhoz, eredményei mindig helyesek. Pernet ettől függetlenül megrótta: „Ön lelkes ugyan, de a fizika tudományában nincs esélye. A saját érdekében jobban tenné, ha valami másba kezdene, tanuljon inkább orvostudományt, irodalmat vagy jogot.” Einstein egyszer véletlenül robbanást okozott, amelyben a jobb keze olyan súlyosan megsérült, hogy több öltéssel kellett összevarrni. Kapcsolata Pernet-vel ezt követően olyan mértékben megromlott, hogy év végén elégtelen osztályzatot kapott tőle. Matematikaprofesszora, Hermann Minkowski pedig egyenesen „lusta disznónak” nevezte. Míg professzorai megvetően nyilatkoztak róla, addig Einstein olyan barátokra tett szert Zürichben, akik élete során mindvégig hűségesek maradtak hozzá. Évfolyamában mindössze öten hallgattak fizikát, és Einstein mindegyiküket jól ismerte. Az egyikük, a budapesti születésű Grossmann Marcell matematika szakos hallgató volt, aki rendkívül precíz, aprólékos jegyzeteket készített valamennyi előadásról. Ezek a jegyzetek annyira hasznosak voltak, hogy Einstein inkább kölcsönkérte, mint hogy bemenjen az órákra, és ezekből tanulva gyakran jobb jegyeket szerzett, mint maga Grossmann (akinek a jegyzeteit a mai napig őrzik az egyetemen). Grossmann egyébként egyszer közölte Einstein édesanyjával, hogy fiával egy nap „még valami nagyszerű fog történni”. Einstein figyelmét sokkal inkább egy másik osztálytársa, a szerb

származású Mileva Marics keltette fel. A Balkánról érkező diákok akkoriban ritkaságszámba mentek a főiskolán, a női hallgatók pedig még inkább. Mileva igen határozott lány volt, aki maga döntött úgy, hogy Svájcba utazik tanulni, mert akkoriban ez volt az egyetlen német nyelvű ország, ahol nők is bebocsátást nyerhettek a felsőoktatásba. Az egész főiskolán mindössze négy nő járt előtte fizika szakra. Einstein végre méltó társra akadt, egy olyan nőre, akivel legfőbb szerelme nyelvén is beszélni tudott. Ellenállhatatlannak találta a lányt, és hamarjában megszakította a kapcsolatot Marie Wintelerrel. Arról álmodozott, hogy mindketten fizikaprofesszorok lesznek, és együtt hatalmas felfedezéseket tesznek majd. Nemsokára menthetetlenül egymásba szerettek. Amikor a nyári vakáció alatt el kellett válniuk egymástól, hosszú, szenvedélyes leveleket váltottak, amelyekben kedveskedő beceneveket találtak ki a másiknak, mint például „Dollie” és „Johnny”. Einstein verseket írt Milevához, és szerelmes üzeneteket küldött neki: „Az, hogy te vagy nekem, büszkeséggel tölt el, és boldoggá tesz, ha csak rád gondolok. De kétszer olyan boldog leszek, ha végre újra átölelhetlek, s láthatom azt a szerető szempárt, amely csak nekem ragyog, s ha megcsókolhatom azt az édes kis ajkadat, mely csak értem remeg.” Einstein és Mileva több mint 430 levelet írt egymásnak, amelyeket egyik fiuk őrzött meg. (A sors iróniája, hogy miközben csaknem koldusszegényen tengették életüket, és épphogy fizetni tudták számláikat, leveleik nemrégiben 400 ezer dollárért keltek el egy aukción.) Einstein barátai nem értették, mi tetszik neki annyira a lányban. Míg Einstein kedvelte a társaságot és remek humorérzékkel rendelkezett, addig a nála négy évvel idősebb Mileva jóval komorabb jelenség volt. Gyakran vett erőt rajta a rosszkedv, magába zárkózott és bizalmatlankodott. Ráadásul egy születési rendellenesség következtében (az egyik lába rövidebb volt a másiknál) feltűnően sántított, és ez még inkább elszigetelte őt társaitól. Barátaik gyakran suttogtak húga, Zorka különös viselkedéséről is, akit később

skizofréniával elmegyógyintézetbe zártak. Megkérdőjelezhető társadalmi státusa még inkább ellene szólt. Míg a svájciak gyakran megvetették a zsidókat, a zsidók a dél-európaiakat, különösen a balkániakat nézték le. Milevának nem voltak illúziói Einsteinnel kapcsolatban. A fiú zsenialitása legendás hírű volt, ahogyan az is, hogy a tekintélytisztelet legkisebb morzsája sincs meg benne. Jól tudta azt is, hogy Einstein lemondott német állampolgárságáról, és népszerűtlen nézeteket vall háborúval és békével kapcsolatban. Mileva így írt róla: „Kedvesemnek igencsak csípős nyelve van, és ráadásul még zsidó is.” Egyre mélyülő szerelmük Albert és szülei viszonyát alapjaiban rengette meg. Anyja, aki helyeslően tekintett a Marieval folytatott kapcsolatára, kimondottan utálta és rangon alulinak tekintette Milevát, és úgy gondolta, tönkreteszi fiát és a család reputációját. Egyszerűen túl öreg, túl beteg, túl nőietlen, túl komor és túl szerb volt. „Ez a Marics kisasszony életem legkeserűbb óráinak okozója vallotta meg egyik barátjának. - Ha lehetőségem lenne, minden eszközt megragadnék, hogy eltüntessem a színről. Szívből utálom. De már semmiféle befolyással nem vagyok Albertre.” Fiát pedig ekképp figyelmeztette: „Mire betöltöd a harmincat, addigra vén boszorkány lesz.” De Einstein nem mondott le arról, hogy találkozzon Milevával, még akkor sem, ha ezzel szorosan összetartó családján belül törést okozott. Egyszer, amikor Einsteint édesanyja meglátogatta, feltette fiának a kérdést: - Mi lesz ebből a nőből? - A feleségem - válaszolta erre Albert, mire anyja az ágyra vetette magát, és csillapíthatatlan zokogásban tört ki. Máskor édesanyja egyenesen azzal vádolta meg, hogy odadobja a jövőjét egy olyan nőért, akit „egyetlen tisztességes család sem fogadna be”. Szülei heves ellenállását látva Einstein végül úgy döntött, hogy elhalasztja a házasságot, amíg el nem végzi a főiskolát, és jól fizető állást nem

talál. 1900-ban, amikor Einstein végre befejezte tanulmányait a Zürichi Műszaki Főiskolán, és megkapta diplomáját fizikából és matematikából, elpártolt tőle a szerencse. Korábban tanársegédi állást ígértek neki. Ez szokott dolog volt, főleg mivel valamennyi vizsgáját letette, és jó tanulónak számított. Miután azonban Weber professzor visszavonta az állásajánlatot, Einstein lett az osztályában az egyetlen, aki nem kapott tanársegédi pozíciót - mindez pedig arculcsapásként érte. Az egykor pimaszul kakaskodó ifjú helyzete hirtelen teljesen elbizonytalanodott, különösen azért, mert a diploma megszerzése után az egyik jómódú, Genovában élő nagynénje is berekesztette anyagi támogatását. Mivel Einstein nem volt tisztában azzal, hogy Weber milyen heves ellenérzéseket táplál iránta, buta módon az ő nevét adta meg ajánlójaként, anélkül, hogy rájött volna, ezzel még nagyobb veszélybe sodorja jövőjét. Lassacskán azonban kezdte belátni, hogy tévedése talán még azelőtt tönkreteszi karrierjét, hogy az elkezdődhetett volna. Később keserű szavakkal emlékezett vissza minderre: „Már régen [állást] találtam volna, ha Weber nem űzi velem ezt a becstelen játékot. Ettől függetlenül minden követ megmozgatok, és a humorérzékem sem hagy cserben. A Jóisten megteremtette a szamarat, és vastag bőrt is adott neki.” Mindeközben Einstein svájci állampolgárságért folyamodott, csakhogy addig nem kaphatta meg, míg bizonyíthatóan munkába nem állt. Élete pillanatok alatt összeomlott. Még az a gondolat is felmerült benne, hogy az utcán fog hegedülni, akár egy koldus. Apja, aki rádöbbent fia szorongatott helyzetére, levelet írt a lipcsei Wilhelm Ostwald professzornak, amelyben megkérte, hogy tanársegédként alkalmazza Einsteint. (Ostwald még csak nem is válaszolt. A sors iróniája, hogy egy évtizeddel később ő volt az első, aki Einsteint a fizikai Nobel-díjra jelölte.) Einstein arról panaszkodott, milyen igazságtalan lett hirtelen a külvilág: „Gyomrunk puszta léte arra ítél bennünket, hogy ebben a hajszában

egytől egyig részt vegyünk.” Majd szomorúan jegyzi meg: „Nem vagyok más, mint kolonc rokonaim nyakán. […] Mindenkinek jobb lenne, ha nem is volnék a világon.” A helyzetet tovább súlyosbította, hogy ez idő tájt édesapja vállalkozása ismét csődbe ment. Olyannyira, hogy felesége egész örökségét elköltötte, és súlyos adósságokba verte magát az asszony családjánál. Pénzügyi támogatás híján Einsteinnek nem maradt más választása, mint hogy az általa legalantasabb munkának tartott tanári állás után nézzen. Kétségbeesetten lapozgatta az újságok hirdetéseit, hogy hol bukkanhatna munkára. Egy ponton még az is felmerült benne, hogy feladja fizikusi álmait, és komolyan fontolóra vette, beáll egy biztosítótársasághoz. 1901-ben végül matematikatanári állást kapott a Winterthuri Műszaki Iskolában. Megerőltető tanári kötelességei közepette pedig még arra is sikerült időt szakítania, hogy megírja első, nyomtatásban megjelent tanulmányát „Folgerungen aus den Capillaritátserscheinungen” (A hajszálcsövesség jelenségéből levont következtetések) címen, bár maga is jól tudta, nem ezzel fogja megváltani a világot. A következő évben óraadó tanárként dolgozott egy schaffhauseni bentlakásos iskolában. De ahogyan az várható volt, nem jött ki az intézmény tekintélyelvű igazgatójával, Jakob Nueschsel, aki végül ki is rúgta. (Az igazgató annyira felháborodott Einstein viselkedésén, hogy még lázadás szításával is megvádolta.) Einstein ekkor már arra gondolt, hogy élete hátralévő részét álláshirdetések böngészésével és középszerű diákok tanításával tölti a puszta megélhetésért. Barátja, Friedrich Adler elmondása szerint ebben az időszakban Albert szinte folyamatosan éhezett. Egy merő csődtömeg volt. De mégsem fordult rokonaihoz alamizsnáért. Ekkor azonban újabb sorscsapások következtek. Mileva másodszor is megbukott a főiskolai záróvizsgán. Márpedig ez azt jelentette, hogy fizikusi karrierje lehetetlenné vált. Ezzel a pocsék teljesítménnyel semmiféle doktori képzésre nem vették volna fel. Elkeseredésében a lány teljesen elveszítette a fizika iránti érdeklődését. Véget ért hát a

romantikus álom, hogy közösen fedezik majd fel a világegyetem titkait. 1901 novemberében, Mileva hazatérése után, Albert levelet kapott tőle, amelyben az állt, hogy gyermeket vár. Noha kilátásai nem voltak túl fényesek, Einsteint lázba hozta a hír, hogy apa lesz. Kínozta a távoliét, de szinte naponta váltottak szenvedélyes leveleket. 1902. február 4-én értesült arról, hogy Mileva szüleinek újvidéki házában megszületett kislányuk, akit a Lieserl névre kereszteltek. Einstein mindent tudni akart a kicsiről. Győzködte Milevát, hogy küldjön róla fotót vagy legalább egy rajzot. A kislány sorsa azonban az utókor számára örök rejtély maradt. Utoljára egy 1903 szeptemberében írt levélben esik szó róla, amelyben az áll, hogy skarlátot kapott. A történészek úgy vélik, a gyermek meghalhatott, vagy végül örökbe adták. Amikor már úgy tűnt, hogy szerencséje végképp cserbenhagyja, Einstein váratlan helyről kapott segítséget. Jó barátja, Grossmann Marcell elintézte, hogy alacsony rangú köztisztviselőként állást kapjon a Berni Szabadalmi Hivatalban. Einstein ebből a szerény beosztásból indulva váltotta meg a világot. (Hogy az egyetemi katedráról dédelgetett álmát életben tartsa, ekkoriban vette rá a Zürichi Egyetem professzorát, Alfred Kleinert, hogy doktori disszertációjának témavezetője legyen.) 1902. június 23-án Einstein végre megkezdte a munkát a szabadalmi hivatalban mint harmadosztályú műszaki szakértő, méghozzá meglehetősen nyomorúságos fizetésért. Visszatekintve azonban három nagy előnye is volt annak, hogy a hivatalban dolgozott. Az első az, hogy feladatai során meg kellett találnia azokat a fizikai alapelveket, amelyeken a benyújtott találmányok alapultak. Munka közben a már amúgy is meglévő fizikusi ösztöneit tovább élesítette azzal, hogy a szükségtelen részleteket kiszűrve és a szabadalmak lényeges alapelemeit hangsúlyozva jelentéseket írt. Kimerítő és részletező jelentései kapcsán barátaihoz szóló leveleiben ez idő tájt így fogalmazott: abból él, hogy „tintát pisil”. A hivatali munka másik előnye az volt, hogy a szabadalmak jó része

elektromechanikai szerkezetekhez kapcsolódott, ezért az édesapja gyárában látott dinamók és elektromotorok belső működésének ismerete és felidézése nagyban segítette feladatai elvégzésében. Végül pedig nem kellett többé időrabló mellékállásokat vállalnia, és elég ideje maradt arra, hogy a fény és a mozgás mélyreható kérdésein töprenghessen. Gyakran előfordult, hogy gyorsan végezni tudott a rá kiosztott munkával, és ilyenkor értékes órákat tölthetett azzal, hogy az ifjúkora óta benne munkáló kérdésekről álmodozzon. Munkahelyén, de főként éjszakánként, visszatért a fizika világába. A szabadalmi hivatal csendes és nyugodt légköre pedig tökéletesen megfelelt igényeinek, amiért a helyet „evilági kolostorának” nevezte. Einstein még alig szokta meg új munkáját a szabadalmi hivatalban, amikor értesült arról, hogy édesapja szívbetegségben haldoklik. Októberben rögvest Milánóba kellett utaznia. Halálos ágyán Hermann végül áldását adta Albert és Mileva házasságára. Apja halála után Einsteinen erőt vett az érzés, hogy csalódást okozott neki és családjának, és ez a bűntudat élete végéig elkísérte. Titkárnője, Helen Dukas később így írt erről: „Még évek múltán is gyakran úrrá lett rajta a borzasztó veszteség érzése. Olyannyira, hogy egyszer azt írta, édesapja halála volt élete legmélyebb megrázkódtatása.” Maja pedig keserű szavakkal jegyezte meg, hogy „a szomorú sors még csak sejtetni sem engedte [apjának], hogy két évvel később fia lerakja jövendő nagysága és hírneve alapjait”. 1903 januárjában Einstein végre annyira biztonságban érezte magát, hogy feleségül vette Milevát. Egy évvel később megszületett fiuk, Hans. Einstein a kistisztviselők megállapodott életét élte Bernben, miközben férjként és apaként is helytállt. Barátja, David Reichinstein emlékeiben élénken élt egy kép ebből az időszakból: A lakás ajtaja nyitva állt, hogy az éppen feltörölt padló és az előszobában kiteregetett ruhák megszáradjanak. Beléptem Einstein szobájába. Egyik kezével egykedvűen ringatott egy bölcsőt, amelyben egy csecsemő feküdt. Szájában szivar, méghozzá igen

ócska szivar lógott, míg másik kezében nyitott könyvet tartott. A kályha mindeközben borzalmasan füstölgött. Einstein a helyi újságban hirdetéseket adott fel, amelyekben fizika- és matematika-magánórákat ajánlott, hogy némi többletpénzhez jusson. Ez volt az első eset, hogy a neve bármiféle újságban feltűnt. Egy román származású, zsidó filozófiahallgató, Maurice Solovine volt az első, aki a hirdetésre jelentkezett. Legnagyobb örömére Solovine rendkívül jó hallgatóságnak bizonyult, és Einstein kifejthette neki a térről, időről és fényről vallott elképzeléseit. Hogy ne szigetelődjön el a fizika fő áramlataitól, Einstein úgy döntött, nem hivatalos diákcsoportot hoz létre, amelyet gúnyosan Olimpia Akadémiának nevezett el, és ahol a kor nagy kérdéseit vitatták meg. Az akadémiai csoporttal töltött időszak lehetett Einstein életének talán legfelhőtlenebb korszaka. Évtizedekkel később még mindig könnyek szöktek a szemébe, amikor visszaemlékezett ötletes és merész elméleteikre, és arra, ahogyan egymás után falták a kor legjelentősebb tudományos munkáit. A szellemes viták hangja megtöltötte Zürich kávéházait és sörözőit, és mindeközben úgy érezték, megváltják a világot. Gyakran és lelkesen esküdöztek, hogy „Epikurosz örökbecsű szavai ránk is érvényesek: Micsoda gyönyörűséges dolog is az örömteli szegénység!” Különösen sokat foglalkoztak Ernst Mach ellentmondásos művével. A bécsi fizikus és filozófus előszeretettel szállt szembe azokkal a fizikusokkal, akik az érzékelésünk határain kívüli dolgokról beszéltek. Mach elméleteit nagy hatású könyvében fejtette ki, amely a Die Mechanik in ihrer Entwicklung (A mechanika tudományának fejlődése) címet kapta. Kétségbe vonta az atomok létezését, mert úgy gondolta, reménytelenül túlesnek a mérhetőség határán. Einstein figyelmét azonban leginkább az keltette fel, hogy Mach könyörtelenül bírálta az éterről és az abszolút mozgásról szóló felfogást. Mach szemében a newtoni mechanika impozáns építménye nem volt több kártyavárnál, mivel az abszolút tér és

abszolút idő koncepciója mérésekkel alátámaszthatatlan. Úgy vélte, a relatív mozgás mérhető, az abszolút mozgás azonban nem. Sem a csillagok és bolygók mozgásának meghatározásához nélkülözhetetlen, misztikus abszolút viszonyítási rendszer, sem pedig az éter létezése nem bizonyított. A newtoni világkép végzetes gyengeségét egy 1887-es kísérletsorozat, Albert Michelson és Edward Morley munkája már korábban felfedte, noha a két tudós eredetileg arra készült, hogy a láthatatlan éter tulajdonságainak lehető legpontosabb mérését hajtsa végre. Úgy okoskodtak, hogy ha a Föld az éter tengerében mozog, akkor amolyan „éterszelet” kelt maga körül, ebből következően pedig a fény sebességének is változnia kell, méghozzá a Föld mozgási irányának függvényében. Képzeljük el, hogy miközben futunk, fúj a szél. Ha ugyanabban az irányba futunk, amerre a szél fúj, akkor érezzük, ahogyan a szél előre tol bennünket. Ha tehát a szél a hátunkba fúj, akkor gyorsabban szaladunk, olyannyira, hogy a sebességünk a szél sebességével növekszik. Ha azonban széllel szemben futunk, akkor lelassulunk, ebben az esetben a sebességünk a szemből fújó szél sebességével csökken. Hasonlóképpen, ha úgy futunk, hogy a szél 90 fokos szögben oldalba kap bennünket, akkor a szél miatt oldalirányba térünk ki egy bizonyos sebességgel. A lényeg az, hogy attól függően, milyen irányba futunk a szélhez képest, sebességünk megváltozik. Michelson és Morley ügyes kísérletet gondolt ki, amelynek során egyetlen fénysugarat két különálló fénynyalábra bontottak, és ezeket két különböző irányba, egymáshoz képest derékszögben lőttek ki. A fénynyalábokat aztán visszatükrözték a fényforráshoz, hogy a két fénysugár ismét egyesüljön és interferáljon egymással. Az egész szerkezetet folyékony higanyágyon helyezték el, hogy szabadon foroghasson, a műszer pedig annyira érzékenynek bizonyult, hogy még az utcán elhaladó lovas kocsik által keltett mozgást is érzékelte. Az éterelmélet szerint a két fénynyalábnak eltérő sebességgel kellett

volna terjednie. Az egyik nyaláb ugyanis a Föld mozgásával megegyező irányban haladt volna át az éteren, míg a másik az éterszélhez képest derékszögben mozgott volna. Ezért a fénynyalábokat kibocsátó forráshoz visszaérve fáziseltérést kellett volna mutatniuk. Legnagyobb megdöbbenésükre Michelson és Morley azt tapasztalták, hogy mindkét fénynyaláb sebessége pontosan ugyanakkora volt, függetlenül attól, milyen irányba mutatott éppen a szerkezet. Ez a rendkívül zavarba ejtő felfedezés azt jelentette, hogy egyáltalán nem létezik éterszél, és a fény sebessége soha nem változik, még akkor sem, ha a műszert valamennyi lehetséges irányba elforgatják. A kísérlet két, egyformán kellemetlen választási lehetőség elé állította a fizikusokat. Az egyik lehetőség az volt, hogy a Föld az éterhez képest teljesen mozdulatlan. Ez azonban ellentmondott mindannak, ami a csillagászatról tudható volt Kopernikusz óta, aki elsőként fedezte fel, hogy a világegyetemen belül a Földnek nincs semmiféle kitüntetett helye. A második választás, hogy elvetik az éterelméletet, és vele együtt a newtoni mechanikát. A tudósok hősies erőfeszítéseket tettek az éterelmélet megmentésére. A rejtvény megoldásához legközelebb Hendrik Lorentz holland és George FitzGerald ír fizikus jutott. Ők úgy okoskodtak, hogy a Földet, miközben áthalad az éteren, az éterszél összenyomja, ezért valamennyi méterrúd, amelyet a Michelson-Morley-kísérletben használtak, szintén összezsugorodott. Az éter tehát, amely már addig is számos misztikus tulajdonsággal rendelkezett, láthatatlan volt, összenyomhatatlan, elképesztően sűrű és így tovább, most egy újabb tulajdonságra tett szert: mechanikai úton képes összenyomni az atomokat, miközben áthaladnak rajta. Ez a feltevés kézenfekvő magyarázatot kínált a negatív eredményre. Az elképzelés szerint a fény sebessége valójában megváltozott, de ezt lehetetlen megmérni, mert minden egyes alkalommal, amikor ehhez a méréshez egy méterrudat akarunk használni, az éterszél

irányába fordított méterrúd pontosan annyival lesz rövidebb, hogy kiadja a változatlan fénysebességet. Lorentz és FitzGerald egymástól függetlenül kiszámolta a zsugorodás mértékét, amelyet ma Lorentz-FitzGerald-rövidülésnek nevezünk. Az eredménnyel azonban sem Lorentz, sem FitzGerald nem volt különösebben elégedett, afféle gyorstapasz volt csupán, amellyel befoltozhatták a newtoni mechanikán támadt rést, többre azonban nem futotta tőlük. A fizikusok nagy része nem értett egyet a Lorentz-FitzGerald-rövidüléssel, mert sütött róla, hogy csak amolyan ad hoc elmélet, amellyel az omladozó éterteóriát akarják alátámasztani. Einstein szemében a szinte már mágikus tulajdonságokkal rendelkező éter ötlete mesterségesnek és kitaláltnak tűnt. Korábban Kopernikusz volt az, aki megcáfolta Ptolemaiosz földközpontú világképét, amelyben a bolygók rendkívül bonyolult, körkörös pályán, vagyis epiciklusokban mozogtak. Occam borotváját használva Kopernikusz lenyesegette az epiciklusok sokaságát, amelyre a ptolemaioszi rendszer befoltozásához szükség volt, és helyettük a Napot helyezte a Naprendszer középpontjába. Kopernikuszhoz hasonlóan Einstein is Occam borotváját használta, hogy az éterelmélet számtalan képtelenségétől megszabaduljon. Mindehhez pedig gyermekkora egyik képét hívta segítségül.

3. FEJEZET A speciális relativitáselmélet és a „csodák éve” Einstein, akinek érdeklődését igencsak felkeltette Mach Newton elméletéről szóló kritikája, most visszatért a képhez, amely már 16 éves kora óta nem hagyta nyugodni: ahhoz, amelyen versenyt fut egy fénysugárral. Ismét felidézte kissé talán furcsa, ámde fontos következtetését, amelyre még a Politechnikumban jutott, mely szerint Maxwell elméletének megfelelően a fény sebessége mindig ugyanakkora, függetlenül attól, hogyan mérjük meg. Éveken át izgatta a kérdés, hogyan lehetséges ez, hiszen a newtoni világban, ahol a józan ész uralkodik, az ember mindig utolérheti a gyorsuló tárgyakat. Képzeljük ismét magunk elé a gyorshajtót üldöző rendőrt! Ha a rendőr elég gyorsan vezet, akkor biztos lehet abban, hogy előbb vagy utóbb elkapja az autóst. Ha most a gyorshajtó helyébe gondolatban egy fénysugarat helyezünk, és az egész eset szemtanúi lennénk, akkor arról számolnánk be, hogy a rendőr alig valamivel a fénysugár mögött lemaradva haladt, csaknem ugyanakkora sebességgel, mint a fénysugár. Abban is biztosak lennénk, hogy a rendőrtiszt eközben pontosan tudta, a fénysugár sarkában van. Később azonban, amikor kikérdezzük a rendőrtisztet, egészen különös dologról számol be. Ragaszkodni fog ahhoz, hogy - ellentétben az általunk látottaktól - a fénysugár megközelítéséről szó sem volt, az úgy lehagyta őt, mint a pinty. Azt is elmeséli, hogy hiába nyomta padlóig a gázt, a fénysugár mindvégig ugyanazzal a sebességgel távolodott tőle. Akár még az életére is megesküszik, hogy egy jottányit sem jutott közelebb hozzá. Bármilyen gyorsan haladt, a fénysugár fénysebességgel távolodott tőle, mintha a gyorsuló rendőrautó egy szemernyit sem mozdult

volna. Amikor elmeséljük neki, hogy láttuk, amint rendőrautójával a fénysugár mellett haladt, és csak egy hajszál választotta el attól, hogy utol is érje, akkor a rendőr bolondnak hisz majd bennünket, hiszen ő egyáltalán nem került közelebb hozzá. Einstein számára ez volt a központi és egyben legzavaróbb kérdés: hogyan lehetséges, hogy két ember ugyanazt az eseményt tökéletesen eltérően látja? Ha a fénysebesség valóban a természet egyik állandó értéke, akkor hogyan állíthatja egy külső szemlélő, hogy a rendőr a fénysugár mellett haladt, miközben a rendőr megesküszik, hogy még csak meg sem közelítette? Einstein már korábban felismerte, hogy a newtoni kép (ahol a sebességek összeadhatók és kivonhatok) és a maxwelli kép (ahol a fény sebessége állandó) tökéletesen ellentmond egymásnak. A newtoni rendszer önmagában zárt egységet alkotott, amely néhány feltevésen alapult. Ha ezek közül a feltevések közül akár csak egy is megváltozna, az ugyanúgy felfejtené az egész elméletet, ahogyan egyetlen kilógó szál miatt egy egész pulóver felfeslik. Ez a kilógó szál pedig nem volt más, mint Einstein álmodozása arról, hogy versenyt fut egy fénysugárral. 1905 májusában egyik nap Einstein felkereste jó barátját, Michele Bessót, aki szintén a szabadalmi hivatalban dolgozott, és elé tárta problémáját, amely már vagy egy évtizede foglalkoztatta. Besso mindig is jó hallgatóság volt Einstein számára, aki most azt a kérdést fejtegette előtte, hogy a newtoni mechanika és a maxwelli egyenletek, azaz a fizika két tartóoszlopa összeegyeztethetetlen egymással. Vagy az egyik, vagy a másik téved. De bármelyik elmélet bizonyul is helytelennek, a kérdés végső megoldása a fizika területének alapvető átrendeződését hozza magával. Újból és újból elmagyarázta a fénysugárral versenyzés paradoxonát. Einstein később így emlékezett vissza az estére: „A speciális relativitáselmélet csírája már ebben a paradoxonban megvolt.” Órákon át beszélgettek, a kérdést minden oldalról alaposan körbejárták,

többek között kivesézték az abszolút időről és térről szóló newtoni elméletet, amely azonban ellentmondani látszott Maxwell tételének, miszerint a fény sebessége állandó. Végső kimerültségében Einstein bevallotta, hogy legyőzték, és feladja. A paradoxon teljesen megmagyarázhatatlan, ő pedig belebukott a küzdelembe. Noha Einsteint nyomasztotta az eset, hazafelé menet gondolatai tovább kavarogtak a fejében. Később visszaemlékezett, hogy felült egy berni villamosra, és hátrafordulva pillantása a város jelképére, a híres óratoronyra esett. Aztán maga elé képzelte, hogy mi történne, ha a villamos fénysebességgel távolodna az óratoronytól. Felismerte, hogy ebben az esetben az óra az ő számára megállna, hiszen a fény nem érné utol a villamost, ugyanakkor a villamoson nála lévő óra teljesen normálisan járna. És akkor hirtelen rájött, hogy ez lesz a megoldás az egész problémára. Einstein így emlékszik erre a pillanatra: „Az agyamban mintha vihar támadt volna.” A válasz egyszerű volt és elegáns: a világegyetemben az idő különböző gyorsasággal telhet, attól függően, hogy valaki milyen gyorsan mozog. Ha a világűr különböző pontjain órákat helyeznénk el, akkor a különböző helyeken lévő órák más és más időt mutatnának, más és más gyorsasággal ketyegnének. Egy másodperc a Földön nem ugyanolyan hosszú, mint egy másodperc a Holdon vagy a Jupiteren. Minél gyorsabban mozog az ember, annál inkább lelassul az idő. (Einstein egyszer azzal viccelődött, hogy a relativitáselmélet kapcsán a világegyetem minden pontjára odaképzelt egy órát, amelyek más és más ütemben jártak, de a valós életben egyetlen óra megvásárlására sem telt neki.) Ez pedig azt jelentette, hogy azok az események, amelyek az egyik viszonyítási rendszerben egyszerre játszódtak le, egy másik viszonyítási rendszerben már nem szükségképpen azonos időben mentek végbe, ahogyan azt Newton gondolta. Einstein végre belelátott „Isten gondolataiba”. Később izgatottan emlékezett vissza arra a pillanatra,

amikor ráébredt: „Ha a relativitáselvet kombináljuk azzal a ténnyel, hogy a fény sebessége vákuumban mindig állandó, akkor tisztán deduktív módszerrel eljutunk ahhoz, amit ma relativitáselméletnek nevezünk.” „A megoldás hirtelen jött azzal a gondolattal, hogy a térről és időről alkotott fogalmaink és törvényeink csak akkor állják meg a helyüket, amennyiben azt tisztán alátámaszthatjuk a tapasztalatainkkal… Mire a szimultaneitás fogalmát átgondoltam és képlékeny formába helyeztem, meg is érkeztem a relativitáselmélethez.” Emlékezzünk vissza például arra, hogy a gyorshajtó autós esetében a rendőr a gyorsuló fénysugár mellett haladt, miközben a rendőr maga azt állította, hogy a fénysugár pontosan a fény sebességével távolodott tőle, bármennyire taposta is a gázt. Egyetlen módon tudjuk csak a két kép közötti ellentmondást feloldani: ha a rendőr agyát lelassítjuk. A rendőr számára az idő lelassul. Ha az út mentén megfigyelhetnénk a rendőr karóráját, akkor azt tapasztalnánk, hogy az szinte megállt, és mintha arckifejezése is megmerevedett volna az időben. A mi szemszögünkből tehát azt látnánk, hogy közvetlenül a fénysugár nyomában halad, de az órája (és az agya) eközben szinte teljesen megdermed. Amikor pedig később kikérdezzük a rendőrt, azért állítja majd azt, hogy a fénysugár távolodott tőle, mert az órája és az agya sokkal lassabban járt. Elmélete kiegészítéseként Einstein beépítette a koncepciójába a Lorentz-FitzGerald-rövidülést is, azzal a kitétellel, hogy nála nem az atomok rövidültek, ahogyan Lorentz és FitzGerald gondolta, hanem maga a tér. (A tér rövidülésének és az idő görbületének közös hatását nevezik ma Lorentz-transzformációnak.) Einstein így végre teljes egészében mellőzhette az éterelméletet. Amikor a relativitáselmélethez vezető utat később összefoglalta, így írt erről: „Többet köszönhetek Maxwellnek, mint bárki másnak.” Többékevésbé ismerte ugyan a Michelson-Morley-kísérletet, de a relativitás gondolatához vezető ihletet nem az éterszélelmélettől

kapta, hanem egyenesen Maxwell egyenleteiből. A megvilágosodását követő napon Einstein visszament Bessóhoz, és anélkül, hogy üdvözölte volna, így szólt: „Köszönöm, megoldottam a problémát.” Aztán büszkén kifejtette, hogy „az időfogalom elemzése vezetett a megoldáshoz. Az időt nem lehet abszolút módon meghatározni, az idő és a jelsebesség között szétválaszthatatlan összefüggés van.” A következő hat hét szakadatlan munkával telt: Einstein kidolgozta zseniális meglátásának minden matematikai részletét, a végeredmény pedig minden idők egyik legfontosabb tudományos írása lett. Fia elmondása szerint miután végzett, és átadta a cikket Milevának, hogy ellenőrizze az esetleges számítási hibákat, lefeküdt és két hetet az ágyában töltött. A végső változat, amely „A mozgó testek elektrodinamikájáról” („Zur Elektrodynamik bewegter Körper”) címet kapta, mindössze 31 kézírásos papírlapból áll, mégis világtörténelmi jelentőségű változást hozott. Cikkében Einstein egyetlen fizikusra sem hivatkozik, mindössze Michele Besso munkáját köszöni meg. (Tudott ugyan arról, hogy korábban Lorentz foglalkozott a témával, de a Lorentz-rövidüléshez tőle függetlenül jutott el.) Az írás - Einstein másik két úttörő cikkével egyetemben - végül az Annalen der Physik 17. kötetében jelent meg, 1905 szeptemberében. Kollégája, Max Born szerint ez volt „az egész tudományos szakirodalom egyik legfigyelemreméltóbb kötete. Einstein három olyan írását tartalmazza, amelyek mind különböző témákkal foglalkoznak, és amelyeket ma egytől egyig remekműnek tartunk.” (A híres 17. kötet egy másolata 15 ezer dollárért kelt el egy 1994-es aukción.) Einstein cikkében szinte lélegzetvételnyi szünetet sem tartva rögvest a téma közepébe vág, és kijelenti, hogy az általa kidolgozott elméletek nem csupán a fény esetében működnek, de az egész világegyetemre igazak. Egészen elképesztő módon teljes munkáját az inerciarendszerekben (azaz egymáshoz képest állandó sebességgel haladó tárgyakra vonatkozó rendszerekben) érvényes

két rendkívül egyszerű előfeltevésből vezeti le: 1. A fizika törvényei valamennyi inerciarendszerben azonosak. 2. A fény sebessége valamennyi inerciarendszerben állandó. Ezen a két, megtévesztően egyszerű előfeltevésen alapultak azok a meglátások, amelyek Newton óta a legmélyebb betekintést engedték a természet titkaiba. Einstein a tér és idő teljesen új felfogását vezette le belőlük. Első mesteri húzása az volt, hogy egy elegáns megoldással bebizonyította: ha a fény sebessége valóban a természet egyik állandója, akkor a legáltalánosabb levezetés a Lorentztranszformáció. Ezek után rámutatott, hogy Maxwell egyenletei valóban megfelelnek ennek az elvnek. Végül bebizonyította, hogy a sebességek sajátos módon adódnak össze. Noha Newton a vitorlás hajók mozgását figyelve arra a következtetésre jutott, hogy a sebességek korlátozás nélkül összegződnek, Einstein rájött, hogy az univerzumban a fény sebessége a sebesség végső értéke. Képzeljük el, hogy egy űrhajóban ülünk, amely a fény sebességének 90%-ával távolodik a Földtől. Most lőjünk ki egy golyót az űrhajó belsejében, amely szintén a fénysebesség 90%-ával halad. A newtoni fizika szerint a golyónak most a fénysebesség 180%-ával kellene száguldania, azaz túllépné a fénysebességet. Einstein azonban rámutatott, hogy mivel a méterrudak lerövidülnek, és az idő lelassul, a sebességek összege valójában a fénysebesség 99%-át közelíti meg. Sőt azt is bebizonyította, hogy akárhogy is próbáljuk, soha nem fogunk tudni annyira felgyorsulni, hogy átlépjük a fénysebességet. A világegyetemben a fény sebessége a végső sebességhatár. A mindennapi életben ezeket a bizarr torzulásokat soha nem tapasztaljuk, mert a fénysebességnek még a közelében sem járunk. A mindennapi életben tapasztalt sebességek esetén a newtoni törvények is tökéletesen kielégítőek. Ez az alapvető oka annak, hogy kétszáz évbe került, míg a newtoni törvényeket először kiigazították. Tegyük fel, hogy a fény sebessége mindössze 30 km/h. Ebben az esetben az utcán elhaladó autó úgy festene, mintha a mozgás

irányában össze lenne nyomódva, akár egy harmonika, és talán még 10 cm hosszúnak sem látszódna, noha magassága mindeközben nem változna. Mivel az autóban ülő utasok is összemennének 10 cm-esre, azt várnánk, hogy fájdalmas sikolyok közepette csontjaik összemorzsolódnak. Csakhogy maguk az utasok semmiféle problémát nem észlelnek, mivel a kocsin belül minden, így a testükben lévő atomok is összenyomódtak. Amint az autó lelassul, hogy megálljon, az autó 10 cm-ről lassanként 3 m hosszúságúra nyúlik, az utasok pedig úgy szállnak ki, mintha mi sem történt volna. Mi is nyomódik össze valójában ilyenkor? Az emberek vagy az autó? A relativitás fogalma alapján erre a kérdésre nincs válasz, mivel a hossznak mint koncepciónak nincs abszolút jelentése. Ma már jól látjuk, hogy mások is rendkívül közel kerültek a relativitás felfedezéséhez. Lorentz és FitzGerald is ugyanezt a rövidülést következtette ki, csakhogy az eredményt tökéletesen félreértelmezték: a jelenséget az atomok elektromechanikai deformációjának tulajdonították, nem pedig a tér és idő bonyolult transzformációjának. Henri Poincaré, akit a kor legnagyobb francia matematikusaként tartottak számon, szintén közel járt a megoldáshoz. Ő is rájött, hogy a fény sebességének valamennyi inerciarendszerben állandónak kell lennie, sőt még azt is bebizonyította, hogy Maxwell egyenletei a Lorentz-transzformáció alatt is érvényesek maradnak. A newtoni rendszerből következő éterfelfogást azonban ő sem volt hajlandó elvetni, és úgy vélte, a torzulások kizárólag az elektromosságból és a mágnesességből fakadó jelenségek. Einstein ezt követően sem torpant meg, és megtette a következő nagy ugrást is. 1905 végén egy egészen rövid, szinte már jegyzetszámba menő, ám történelmi jelentőségű tanulmányt írt. Ha a mozgás gyorsulásával a méterrudak és órák egyre inkább torzítanak, akkor minden, amit mérőrúddal vagy órával mérünk, szintén torzul, beleértve az anyagot és az energiát is. Sőt anyag és

energia egymásba alakulhat. Einstein bebizonyította azt is, hogy a tárgyak tömege sebességük fokozódásával szintén megnövekszik. (Olyannyira, hogy a tömeg végtelen nagy lesz, amint a tárgy eléri a fénysebességet - ez azonban lehetetlen, ami megint csak a fénysebesség elérhetetlenségét bizonyítja.) Ez viszont azt jelenti, hogy a mozgási energia valamiképpen, a tárgy tömegét növelve, átalakul. Ebből pedig az következik, hogy az anyag és az energia ekvivalens. Ha pedig pontosan kiszámoljuk, mennyi energia alakul át tömeggé, akkor megbizonyosodhatunk arról, hogy E=mc2, vagyis megkapjuk minden idők legünnepeltebb egyenletét. Mivel a fény sebessége szinte elképzelhetetlenül nagy érték, négyzete pedig természetesen még nagyobb, egészen kevés anyag is elképesztően nagy mennyiségű energiát szabadíthat fel. Néhány teáskanálnyi anyag például több hidrogénbomba energiájával rendelkezik. Egy háznyi pedig akár arra is elegendő lehet, hogy kettéhasítsa a Földet. Az egyenletnek nem csupán elméleti jelentősége volt. Einstein hitt abban, hogy általa megmagyarázhatóvá válik a Marie Curie által felfedezett különös tény: az, hogy 28,35 g rádium óránként 4000 kalória hőt bocsát ki, és ezzel látszólag megszegi a termodinamika első törvényét (amely szerint az energia összmennyisége mindig állandó, illetve megmarad). Arra a következtetésre jutott, hogy a rádium tömege egészen kis mennyiséggel csökken, miközben energiát sugároz (annyira kicsivel, hogy az az 1905-ben használatos eszközökkel is kimutathatatlan). „Az ötlet szórakoztató és csábító de ki tudja, a Mindenható talán csak az orromnál fogva vezet, és jót nevet rajtam” - írta. Végül a következőképpen zárta gondolatmenetét: sejtése „jelenleg valószínűleg meghaladja a kísérleti bizonyítás lehetőségeit”. De vajon eddig miért nem vettük észre ezt a kimeríthetetlen energiaforrást? Einstein szerint mindez olyan, mint az a mesebeli gazdag ember, aki titokban tartja vagyonát, és egyetlen fillért sem költ belőle. Egykori tanítványa, Banesh Hoffman így írt Einstein

felfedezéséről: Képzeljük el ennek a lépésnek az arcátlanságát! […] Minden egyes göröngy a földön, minden tollpihe, minden porszem kiapadhatatlan energiaforrássá válik. Akkoriban azonban mindez még bizonyíthatatlan volt. Ám 1907-ben, amikor először a világ elé tárta egyenletét, Einstein úgy beszélt erről, mint a relativitás-elmélet legfontosabb következményéről. Elképesztő jövőbe látásáról mi sem tanúskodik jobban, mint hogy egyenletét […] csak huszonöt évvel később igazolták. A relativitás elve megint csak a klasszikus fizika alapos felülvizsgálatát eredményezte. Ezt megelőzően a fizikusok az energia megmaradásában hittek, azaz a termodinamika első törvényében, amely kimondja, hogy az energia összmennyiségét sem növelni, sem pedig csökkenteni nem lehet. Ettől a pillanattól fogva az anyag és az energia közös összmennyiségét tekintették állandónak. Einstein nyughatatlan elméje még egy problémát megoldott ugyanabban az évben, mégpedig a fényelektromos jelenség kérdését. Heinrich Hertz még 1887-ben megfigyelte, hogy ha egy fénysugár fémbe ütközik, akkor bizonyos körülmények között minimális elektromos áramot gerjeszt. Sok modern elektronikai eszköz is ennek az elvnek az alapján működik. A napelemek például az egyszerű napfényt alakítják elektromos energiává, amely aztán például a zsebszámológépeket is működteti. A tévékamerák felfogják a tárgyakról visszaverődő fénysugarakat, majd elektromos árammá alakítják át, és eljuttatják a tévéképernyőkre. A századfordulón azonban mindez tökéletes rejtély volt. A fénysugár valamilyen módon elektronokat csalogat elő a fémből, de hogyan? Newton úgy vélte, hogy a fény apró részecskékből (korpuszkulákból) áll, a fizikusok azonban meg voltak győződve arról, hogy a fény hullám, és a klasszikus hullámelméletnek megfelelően energiája a frekvenciájától független. Hiába különbözik egymástól például a vörös és a zöld fény frekvenciája, energiájuk megegyezik, és ennek következtében, amikor a kétféle fény

valamilyen fémtárgyra esik, a kibocsátott elektronok energiája sem különbözik. A klasszikus hullámelmélet azt is kimondta, hogy ha egy fénysugár erősségét növelik, például több lámpával világítják meg a fémlapot, akkor a kiszabaduló elektronok energiájának is növekednie kell. Lénárd Fülöp munkája azonban azt bizonyította be, hogy a felszabaduló elektronok energiája kizárólag a fény frekvenciájától, azaz színétől függ, nem pedig intenzitásától, márpedig ez ellentmondott a hullámelmélet jóslatának. Einstein a fényelektromos jelenséget az új keletű kvantumelmélet alapján próbálta megmagyarázni, amelyet Max Planck fedezett fel 1900-ban, Berlinben. Planck radikálisan szakított a klasszikus fizikával, amikor azt feltételezte, hogy az energia nem valamiféle egyenletesen eloszló, folyadékhoz hasonló mennyiség, hanem jól körülhatárolható, diszkrét csomagokban, azaz „kvantumokban” jelenik meg. Minden egyes kvantum energiája frekvenciájával arányos. Az arányossági tényezőt, ezt az új természeti állandót nevezték Planck-állandónak. Az atomok és a kvantumok világa számunkra azért tűnik olyan furcsának, mert a Planck-állandó rendkívül alacsony szám. Einstein úgy vélekedett, hogy ha az energia diszkrét csomagokban fordul elő, akkor magát a fényt is kvantálni lehet. (Einstein „fénykvantumcsomagja” később a foton, azaz fény-részecske nevet kapta, méghozzá 1926-ban Gilbert Lewis kémikustól.) Einstein úgy okoskodott, hogy ha a foton energiája a frekvenciájával arányos, akkor a kibocsátott elektron energiájának szintén arányosnak kell lennie a frekvenciával, még ha ez ellent is mond a fizika klasszikus szabályainak. (Ide kívánkozik az a szórakoztató megjegyzés, hogy a népszerű tévésorozatban, a „Star Trekben” az Enterprise űrhajó legénysége „fotontorpedókat” vet be az ellenséggel szemben. A legegyszerűbb fotontorpedó pedig nem más, mint az elemlámpa.) Az Einstein által felvázolt új kép, a fény kvantumelmélete azonban már olyasféle közvetlen jóslatot foglalt magában, amelyet kísérleti

úton is ellenőrizni lehetett. Ha a beeső fénysugár frekvenciáját növelik, akkor a fémben generált feszültség igen kis mértékű emelkedése is mérhető. A mindezt összefoglaló, történelmi jelentőségű cikkét, amelyért végül megkapta a fizikai Nobel-díjat, Einstein 1905. június 9-én publikálta „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt” (A fény keletkezésével és átalakulásával kapcsolatos heurisztikus nézőpontról) címen. Ezzel a cikkel megszületett a foton, valamint a fény kvantumelmélete. Az 1905-ös „csodák évében” Einstein az atom problémáját is megoldotta. Noha az atomelmélet alapján rendkívül pontosan meg lehetett jósolni a gázok és a kémiai reakciók tulajdonságait, létükre továbbra sem volt közvetlen bizonyíték, ahogy erre Mach és az elmélet többi bírálója számtalanszor rámutatott. Einstein azonban úgy vélte, hogy az atomok létezése bizonyítható lenne, ha sikerülne kimutatni az apró folyadékrészecskékre gyakorolt hatásukat. A Brown-féle mozgás például a folyadékban lebegő apró részecskék véletlenszerű mozgását írja le. Ezt a jellegzetességet 1828-ban fedezte fel Robert Brown botanikus, aki arra figyelt fel, hogy az apró pollenszemcsék a mikroszkóp alatt furcsa, szabálytalan mozgást végeznek. Először azt gondolta, hogy a különös cikcakkmozgás hasonlít a hímivarsejtek mozgásához, később azonban rájött, hogy a rendellenes viselkedés az üveg- és gránitszemcsék esetében éppúgy megfigyelhető. Néhányan úgy gondolták, hogy a Brown-mozgás a molekulák véletlenszerű egymáshoz ütődéseiből következik, de észszerű elmélettel senki nem tudott előállni. A döntő lépést Einstein tette meg. Úgy gondolta, hogy bár az atomok túl kicsik ahhoz, hogy megfigyelhessük őket, méretük és viselkedésük megbecsülhető abból, milyen együttes hatást tesznek nagyobb tárgyakra. Ha valaki tényleg komolyan hisz az atomelméletben, akkor azon keresztül, a Brown-mozgás elemzésével, pontosan levezethető az atom fizikai kiterjedése. Ha azt feltételezzük, hogy vízmolekulák billióinak

véletlenszerű ütközése idézi elő a porrészecske véletlenszerű mozgását, akkor ez alapján ki lehet számolni az atom súlyát és méretét, ezáltal pedig az atom léte kísérleti úton is bizonyítást nyer. Szinte csodaszámba megy, hogy Einstein, aki nem tett mást, csupán belenézett egy mikroszkópba, ki tudta számolni, hogy 1 g hidrogén 3,03x1023 atomot tartalmaz, és ezzel rendkívül közel járt a helyes értékhez. Az „Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wárme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen” (Az álló folyadékbeli kis részecskék mozgásáról, melyet a hő molekulamozgásának elmélete megkövetel) című cikke július 18-án jelent meg. Ez az egyszerű kis írás jelentette az atomok létezésének első kísérleti bizonyítását. (A sors iróniája, hogy alig egy évvel azután, hogy Einstein kiszámolta az atomok méretét, Ludwig Boltzmann fizikus, az atomelmélet élharcosa öngyilkosságot követett el, részben azért, mert már nem bírta elviselni a szüntelen gúnyolódást, amely az atomelmélet miatt érte.) Miután Einstein megírta ezt a négy történelmi jelentőségű cikket, disszertációként benyújtotta a molekulák méretéről korábban írt rövidke írását témavezetőjének, Alfred Kleiner professzornak. Aznap éjjel alaposan berúgott Milevával. Disszertációját először elutasították. Végül 1906. január 15-én Einstein megkapta a PhD-fokozatot a Zürichi Egyetemtől. Onnantól fogva hivatalosan is dr. Einsteinnek hívhatta magát. Az új fizika Einstein akkori lakhelyén, a berni Kramgasse 49. szám alatt született meg. (Ezt a helyet ma Einstein-háznak hívják. Ha egyik gyönyörű ablakfülkéjébe lépve az utcára pillantunk, egy táblát láthatunk, amely szerint a relativitáselmélet ezen az ablakon kitekintve született meg. A szemközti falon pedig egy atombombát ábrázoló kép függ.) Az 1905-ös év valóban annus mirabilis volt a tudománytörténetben. Ha még egy ilyen csodás évet akarnánk keresni, akkor egészen 1666-ig kellene visszamennünk az időben, amikor a 23 éves Isaac Newton felfedezte a gravitáció általános

törvényét, az integrál- és differenciálszámítást, a binomiális tételt és a színelméletet. Einstein az 1905-ös év végéig megalkotta a fotonelméletet, bizonyítékokat szolgáltatott az atomok létezésére, és megdöntötte a newtoni fizika alapvetéseit - ezek közül bármelyik elegendő lett volna, hogy nemzetközi hírnevet szerezzen számára. Elkeseredésére azonban munkája visszhang nélkül maradt. Úgy tűnt, hogy eredményeit tökéletesen figyelmen kívül hagyják. A csalódott Einstein családja körébe vonult vissza, a gyermeknevelésnek szentelte idejét, és folytatta a robotot a szabadalmi hivatalban. Azt gondolhatta, hogy a fizika új világának megteremtése nem volt más, csupán vágyálom. Ám 1906 elején Einstein előtt is felcsillant a remény, hogy munkája talán mégsem marad válasz nélkül. Egyetlen levelet kapott ugyan, de azt a korszak talán legjelentősebb fizikusától, Max Plancktól, aki rögtön megértette Einstein munkájának radikális következményeit. Planck-ot a relativitáselméletben leginkább az fogta meg, hogy egy mennyiséget, a fénysebességet alapvető természeti állandónak tett meg. A Planck-állandó határt képzett a klasszikus értelemben vett világ és a kvantumok szubatomi világa között. Az atomok furcsa tulajdonságait az rejti el előlünk, hogy a Planck-állandó rendkívül alacsony szám. Planck úgy gondolta, hogy Einstein a fény sebességében fedezett fel egy hasonló, új természeti állandót. A kozmikus fizika bizarr világától pedig az véd meg bennünket, hogy a fény sebessége óriási. Planck úgy vélte, hogy ez a két tényező, a Planck-állandó és a fénysebesség korlátja a józan észnek és a newtoni fizikának. A fizikai valóság alapvetően furcsa természete azért marad rejtve előttünk, mert a Planck-állandó rendkívül kicsi, a fénysebesség pedig rendkívül nagy. Ha a relativitás- és a kvantumelmélet ellentmond a józan észnek, az csak azért van, mert egész életünket az univerzum egy apró szegletében éljük le, olyan védett világban, ahol a sebességek a fénysebességhez képest alacsonyak, a tárgyak viszont

olyan nagyok, hogy sohasem találkozunk a Planck-állandóval. A természet azonban fittyet hány a józan észre, a világegyetem pedig olyan szubatomi részecskékre épül, amelyek a fénysebességet megközelítő gyorsasággal haladnak, és a Planck-egyenletnek engedelmeskednek. 1906 nyarán Planck elküldte asszisztensét, Max von Lauét, hogy találkozzon a titokzatos köztisztviselővel, aki a semmiből feltűnve kérdőjelezte meg Isaac Newton örökségét. A szabadalmi hivatal várótermében kellett volna először találkozniuk, de, komikus módon, elsétáltak egymás mellett, mert von Laue egy tiszteletre méltó figurát várt, akiből süt a tekintély. Amikor Einstein végül bemutatkozott, von Laue csodálkozva látta, mennyire elüt várakozásaitól ez a meglepően fiatal és teljesen hétköznapi módon öltözködő tisztviselő. Később életre szóló barátságot kötöttek. (Von Laue ránézésre meg tudta állapítani, milyen egy pocsék szivar. Ezért amikor Einstein megkínálta eggyel, ő azt diszkréten a folyóba dobta, amikor az Aare hídján átkelve Einstein a beszélgetésben elmerülve éppen nem figyelt rá.) Miután Max Planck áldását adta munkájára, a többi fizikus érdeklődését is kezdték felkelteni Einstein eredményei. A sors iróniája, hogy egyik régi főiskolai tanára, pont az, aki lógásai miatt „lusta disznónak” nevezte Einsteint, különösen nagy érdeklődést mutatott egykori tanítványa munkája iránt. Hermann Minkowski matematikus belevetette magát Einstein eredményeibe, továbbfejlesztette a relativitás egyenleteit, és megpróbálta új formába önteni Einstein megfigyelését, amely szerint a gyorsulás hatására a tér idővé alakul. Minkowski mindezt a matematika nyelvére fordította le, és arra a következtetésre jutott, hogy tér és idő négydimenziós egységet alkot. Egyik napról a másikra mindenki a negyedik dimenzióról kezdett beszélni. Egy térképen például két koordináta (a szélesség és a hosszúság) elegendő ahhoz, hogy bármely pont helyzetét beazonosítsuk. Ha kiegészítjük ezt egy harmadik dimenzióval, a magassággal, akkor

már térben is pontosan meg tudjuk határozni bármely tárgy helyzetét, legyen az az orrunk előtt vagy a világűr legtávolabbi szegletében. A körülöttünk lévő látható világ tehát háromdimenziós. Néhány író, többek között H. G. Wells azonban felvetette azt a gondolatot, hogy talán az időt lehetne a negyedik dimenziónak tekinteni. Így bármely esemény meghatározhatóvá válna, csak meg kell adnunk három térbeli koordinátáját és az időpontot, amikor az esemény történik. Ha például New Yorkban akarunk találkozni valakivel, mondhatjuk ezt: „Legyél a Negyvenkettedik utca és az Ötödik sugárút sarkán, a 20. emeleten, délben.” Ez a négy szám tökéletesen meghatározza az eseményt. Wells negyedik dimenziója azonban csupán felvetés volt, amelyet semmiféle matematikai vagy fizikai számítás nem támasztott alá. Minkowski úgy módosította Einstein egyenleteit, hogy feltárta ezt a gyönyörű négydimenziós felépítést, tér és idő örök kapcsolatából pedig létrejött a négy dimenzió szerkezete. Így írt erről: „Mostantól fogva az egymástól külön álló tér és idő a múlté, s csupán a kettő egyfajta szövetsége marad meg független valóságként.” Einsteint kezdetben a legkevésbé sem nyűgözték le Minkowski eredményei. Kissé rosszallóan meg is jegyezte: „A legfontosabb a tartalom, nem a matematika. Számításokkal bármit be lehet bizonyítani.” Einstein úgy vélte, hogy a relativitás-elmélet magját alapvető fizikai elvek alkotják, nem pedig szépnek látszó, de értelmetlen négydimenziós matematikai egyenletek, amelyeket ő „nélkülözhető tudásnak” nevezett. Számára az volt a legfontosabb, hogy egyszerű és világos képet lehessen alkotni az elméletről (például vonatok, zuhanó liftek vagy űrhajók elképzelésével), és a matematika csak ezt követően léphet színre. Olyannyira, hogy szerinte ebben az esetben a matematika feladata csupán a tények könyvelése, és mindössze arra szolgál, hogy rögzítse a képen történteket. Einstein félig-meddig tréfálkozva így írt erről: „Mióta a matematikusok megtámadták a relativitáselméletet, magam sem

értem az egészet.” Idővel azonban értékelni kezdte Minkowski munkájának elsöprő erejét és az ebből fakadó mély filozófiai következtetéseket. Minkowski azt bizonyította be, hogy a szimmetria segítségével lehetséges egyesíteni két látszólag össze nem illő koncepciót. Térre és időre ezentúl úgy tekintettek, mint ugyanazon dolog két különböző állapotára. Hasonlóképpen, a negyedik dimenzión keresztül energia és anyag, illetve elektromosság és mágnesesség között is összefüggést lehet teremteni. Egyesítés a szimmetria által, mindez Einstein egyik vezérelvévé vált. Képzeljünk magunk elé egy hópelyhet! Ha ezt a hópelyhet 60 fokkal elforgatjuk a középpontja körül, akkor a hópehely ugyanaz marad. A matematika nyelvén azokat a tárgyakat, amelyek forgatás után is megőrzik formájukat, kovariánsoknak nevezzük. Minkowski bizonyította be, hogy Einstein egyenletei, a hópelyhekhez hasonlóan, kovariánsok maradnak az idő és tér négydimenziós tárgyként való elforgatása esetén. Új fizikai elv volt megszületőben, amely sokat segített abban, hogy Einstein munkája tovább csiszolódott: a fizikai egyenleteknek Lorentz-kovariánsoknak kell lenniük (azaz a Lorentztranszformáció alatt is meg kell őrizniük formájukat). Einstein később elismerte, hogy Minkowski négydimenziós matematikája nélkül a relativitáselmélet „feltehetően gyerekcipőben maradt volna”. A négydimenziós fizika legvonzóbb tulajdonsága azonban az volt, hogy segítségével a fizikusok a relativitáselmélet valamennyi egyenletét rendkívül rövid formákba tudták összesűríteni. Például minden elektromérnök- vagy fizikushallgatónak be kell vágni Maxwell nyolc parciális differenciálegyenletét, márpedig ez pokolian nehéz feladat. Minkowski új matematikája azonban a nyolc Maxwell-egyenletet mindössze kettőbe sűrítette. (Sőt a négydimenziós matematika segítségével az is bebizonyítható, hogy Maxwell egyenletei a fény leírására szolgáló lehető legegyszerűbb egyenletek.) A fizikusok életükben először örültek annak,

hogy egyenleteikben megjelent a szimmetria. A fizika szépségéről és eleganciájáról szólva a fizikusok gyakran arra utalnak, hogy a szimmetria segítségével nagyszámú és sok szempontból eltérő jelenség és koncepció egyesíthető rendkívüli tömörséggel. Minél szebb egy egyenlet, annál több szimmetriát találunk benne, és annál több jelenségre ad magyarázatot, a lehető legrövidebb formában. A szimmetria erejénél fogva így tudunk egymástól teljesen eltérő elemeket harmonikus egészbe egyesíteni. A hópelyhek elforgatása nyomán például megértjük, hogy ez az egység a hópehely valamennyi pontja között fennáll. A négydimenziós térben való elforgatás egyesíti a tér és az idő koncepcióját, a sebesség növekedésével az egyik átalakul a másikba. Ez a gyönyörű és elegáns elképzelés, vagyis hogy a szimmetria látszólag összeegyeztethetetlen dolgokat is képes harmonikus és szemet gyönyörködtető egészbe egyesíteni, a következő ötven évben Einstein vezérlő eszméje lett. Amint Einstein befejezte a speciális relativitáselmélet kidolgozását, máris elveszítette érdeklődését iránta. Immár egy másik, mélyebb probléma kötötte le figyelmét, a gravitáció és a gyorsulás kérdése, amelyeket a speciális relativitáselméleten belül nem lehetett megmagyarázni. Einstein hozta ugyan világra a relativitáselméletet, de mint minden szerető szülő, ő is nyomban felfigyelt gyermeke lehetséges hibáira, és megpróbálta helyrehozni ezeket. (Erre később még visszatérünk.) Mindeközben Einstein számos elképzelésének helyessége kísérleti bizonyítást nyert, és így a fizikustársadalmon belül is egyre nagyobb ismertségnek örvendett. A Michelson-Morley-kísérletet többször is megismételték, és minden egyes esetben ugyanazt a negatív eredményt kapták, ez pedig az egész éterelmélet érvényességét megkérdőjelezte. A fényelektromos jelenség témakörében lezajlott kísérletek szintén Einstein tételeit igazolták. Ráadásul egy 1908-as kísérlet során, amikor nagy sebességű elektronokat vizsgáltak, az is igazolódni látszott, hogy az elektron tömege annál nagyobb, minél

gyorsabban halad. Az elméletei helyességét igazoló kísérleti sikereken felbuzdulva Einstein megpályázott egy óraadó docensi állást a közeli Berni Egyetemen. Ez ugyan a professzori állásnál alacsonyabb rangot jelentett, de megvolt az az előnye, hogy mellette a szabadalmi hivatalnál betöltött állását sem kellett feladnia. Pályázatként a relativitáselméletről szóló írását, illetve más, nyomtatásban megjelent cikkeit nyújtotta be. Első alkalommal a tanszék vezetője, Aime Foster elutasította pályázatát, mondván, a relativitáselmélet felfoghatatlan. Második próbálkozása azonban sikerrel járt. 1908-ban, amikor már egyre szaporodtak a bizonyítékok, hogy Einstein történelmi jelentőségű áttöréseket ért el a fizikában, a Zürichi Egyetem fontolóra vette, hogy valamilyen komolyabb pozíciót kínál fel neki. A verseny azonban igen éles volt, mert beszállt régi ismerőse, Friedrich Adler is. A két legesélyesebb jelölt egyaránt zsidó volt, ami komoly hátránynak számított, csakhogy Adler az osztrák Szociáldemokrata Párt alapítójának fiaként előnnyel indult, mivel a párttal a tanszék számos tagja szimpatizált. Egészen meglepő módon maga Adler is azt támogatta, hogy Einstein kapja meg az állást. Adler jó emberismerőként tökéletesen ítélte meg Einsteint. Méltatta Einstein fizikusi képességeit, de megjegyezte: „Diákként a professzorok meglehetősen lekezelően bántak vele. […] Fogalma sincs arról, hogyan kell bánni a fontos emberekkel.”14 Adler áldozattételének köszönhetően Einstein megkapta az állást, és ezzel elkezdődött üstökösszerű emelkedése az akadémiai ranglétrán. Visszatért Zürichbe, de immár professzorként. Nem volt többé sikertelen, kívülálló, munka nélküli fizikus. Örömmel értesült arról, hogy éppen abban a házban talált lakást, ahol Adler is lakott. Nemsokára jó barátok lettek. Einstein 1909-ben Salzburgban első alkalommal vett részt nagyszabású fizikakonferencián. Számos híresség, többek között Max Planck előtt megtartotta élete első előadását „Über die

Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung” (A természetről és a sugárzás felépítéséről kialakított nézeteink fejlődése) címen, amelyben hatásosan tárta a közönség elé az E=mc2 egyenletet. Einstein, aki megszokta, hogy étkezésein is takarékoskodnia kell, ámulva nézte a konferencián tomboló fényűzést. Később így emlékezett vissza: Az ünnepség a Hotel Nationalban ért véget. Ennél fényűzőbb bankettet még életemben nem láttam. Mindez pedig arra késztetett, hogy a mellettem ülő genfi patríciushoz fordulva a következőket mondjam: „Tudja, mit tenne Kálvin, ha itt lenne közöttünk? […] Hatalmas máglyát építene, és mindannyiunkat megégetne ezért a bűnös kicsapongásért.” A férfi ezek után soha többé nem szólt hozzám. A történelemben először Einstein előadásában esett szó a fizikai „kettősség” elképzeléséről, vagyis arról, hogy a fénynek kettős természete van: hol hullámként viselkedik, ahogy azt Maxwell feltételezte a megelőző évszázadban, hol pedig részecskeként, ahogyan Newton képzelte. Az, hogy az ember hullámnak vagy részecskének érzékeli a fényt, attól függ, éppen milyen kísérletet végez. Az alacsony energiaszintű kísérletekben, ahol a fény hullámhossza nagy, a hullám-felfogás a megfelelőbb. Nagy energiájú fénysugarak esetében, ahol a fény hullámhossza rendkívül kicsi, a részecske-felfogás a helyes. Ez az elképzelés, amelyet évtizedekkel később a dán fizikusnak, Niels Bohrnak tulajdonítottak, alapvető bepillantást engedett az anyag és az energia természetébe, és a kvantumelmélettel foglalkozó kutatások kimeríthetetlen forrása lett. Hiába lett Einsteinből professzor, bohém viselkedésével egy pillanatra sem hagyott fel. Egyik diákja emlékezetében élénken megmaradt a Zürichi Egyetemen tartott első előadása. „Némiképp kopottas öltözékben jelent meg az órán, nadrágszára túl rövid volt, és mindössze egy darab papírt hozott magával: egy névjegykártya méretű kis lapocskát, erre firkantotta fel az előadásához szükséges

jegyzeteket.” 1910-ben megszületett Einstein második fia, Eduard. Az örökké nyughatatlan Einstein ekkor megint munkát keresett, mert néhány professzortársa szívesebben látta volna az egyetem falain kívül. A következő évben a Prágai Német Egyetem Elméleti Fizikai Intézetében ajánlottak neki állást, méghozzá jóval magasabb fizetésért. A sors iróniája, hogy irodája közvetlenül egy bolondokháza mellett volt. A fizika rejtélyein töprengve gyakran felmerült benne, vajon nem a szomszédos intézet falain belül élők-e az épelméjűek. Ugyanabban az évben, 1911-ben rendezték meg Brüsszelben az első Solvay-konferenciát, amelyet egy dúsgazdag belga gyáros, Ernest Solvay támogatott, és amely a világ vezető tudósainak munkájára próbálta ráirányítani a figyelmet. Korának legfontosabb konferenciája volt, ahol Einsteinnek is alkalma nyílt találkozni és eszmét cserélni a fizika óriásaival. Itt találkozott Marie Curie-vel, a kétszeres Nobel-díjas tudóssal, akivel életre szóló barátságot kötött. A figyelem középpontjában a relativitás- és a fotonelmélet állt, a konferencia témája pedig „A sugárzás és a kvantumok elmélete” volt. Ezen a konferencián megvitatták a híres „ikerparadoxont” is. Einstein korábban már szólt arról, hogy az idő lassulásából furcsa paradoxonok következhetnek. Az ikerparadoxont Paul Langevin fizikus vetette fel, aki ezzel az egyszerű gondolat-kísérlettel akart rámutatni a relativitáselmélet látszólagos ellentmondásaira. (Akkoriban az újságok tele voltak zaftos sztorikkal Langevinről, aki boldogtalan házasságban élt, és botrányos kapcsolatba keveredett az akkor már özvegy, nála idősebb Marie Curie-vel.) Langevin egy, a Földön élő ikerpárt képzelt el, akik közül az egyik testvér a fénysebességhez közeli sebességgel elutazik a Földről, majd később visszatér bolygónkra. A Földön eközben eltelt ötven év, az űrhajóban azonban az idő lelassul, így az űrutazó iker mindössze tíz évet öregedett. Amikor az ikerpár végre találkozik, életkoruk

különbözni fog, az űrből visszatért testvér ugyanis negyven évvel fiatalabb lesz. Most azonban nézzük a helyzetet az űrhajós iker szemszögéből. Ő azt fogja látni, hogy amíg ő nyugodtan üldögél az űrhajóban, addig a Föld szédítő sebességgel távolodik tőle, ezért a Földön maradt ikerpár órája fog lassabban járni. Ezek alapján pedig, amikor újra találkoznak, a Földön maradt ikernek kellene fiatalabbnak lennie, nem az űrhajón utazónak. Mivel azonban a mozgás relatív, felvetődik a kérdés: valójában az ikerpár melyik tagja is lesz fiatalabb? Mivel a két helyzet szimmetrikusnak látszik, a rejtély a mai napig izgatja azokat a diákokat, akik megpróbálják felfogni a relativitáselméletet. A titok nyitja Einstein szerint az, hogy az űrhajóban lévő iker gyorsul, a Földön maradó pedig nem. Az űrhajó később majd lelassul, megáll, azután megfordul, ami nyilvánvalóan nagy nyomást gyakorol a benne utazóra. Más szóval, az ikerpár esetében a gyorsulás szempontjából az őket érő hatások nem szimmetrikusak, mivel a gyorsuló mozgások (amelyek kérdését a speciális relativitáselmélet nem foglalja magában) csak az űrhajóban ülő testvérre vonatkoznak, és így ő marad fiatalabb kettejük közül. A helyzet azonban sokkal zavarba ejtőbb, ha az űrhajós iker soha nem tér vissza. Ebben a gondolatkísérletben mindegyikük egy távcsövön figyeli, ahogyan testvére lelassul az időben. Mivel ez a helyzet mindkét iker számára tökéletesen szimmetrikus, mindketten azt hiszik, hogy a másik a fiatalabb. Mindketten meg vannak győződve arról is, hogy a másik az, aki összenyomódott. Akkor most melyikük a fiatalabb és a vékonyabb? Bármennyire is paradoxon a kijelentés, a relativitáselmélet szerint lehetséges egy olyan ikerpár, amelynek mindkét tagja fiatalabb és mindkét tagja vékonyabb, mint a másik. Ezekben a paradoxonokban a legegyszerűbben természetesen úgy lehetne meghatározni, hogy valójában ki fiatalabb és vékonyabb, ha ismét egymás mellé állítanánk az ikreket, de ehhez az egyiket megint csak vissza kellene fordítani a Föld felé,

márpedig ekkor ismét meg lehet határozni azt, hogy melyikük az, aki „valóban” mozgást végez. Közvetett módon később, a kozmikus sugárzás és a részecskegyorsítók tanulmányozásának segítségével, az atomok szintjén igazolni lehetett, hogy ezeket a paradoxonokat Einstein helyesen oldotta fel. Ezek hatása azonban olyan csekély, hogy laboratóriumban 1971-ig ki sem lehetett mutatni. Ebben az évben nagy sebességű, atomórákkal felszerelt repülőgépeket indítottak útnak. Mivel ezek az atomórák az idő múlását csillagászati pontossággal állapítják meg, a tudósok a két órát összehasonlítva igazolni tudták, hogy a sebesség növekedésével az idő lelassul, pontosan úgy, ahogyan Einstein megjósolta. Egy másik paradoxonban két tárgy szerepel, amelyek közül mindkettő rövidebb, mint a másik. Képzeljünk el egy vadászt, aki nagyvadat akar csapdába ejteni, esetünkben egy 3 m hosszú tigrist, csakhogy olyan ketreccel, amely csak 30 cm széles! Normális esetben ez képtelenség lenne. Most azonban tegyük fel, hogy a tigris olyan gyorsan mozog, hogy egészen 30 cm-esre zsugorodik, és így a ketrec rádobásával be lehet fogni. Miközben a tigris hirtelen megtorpan, rögvest ki is tágul. Ha a ketrec rácsa mondjuk nádfonatból készült, a tigris átszakítja. Ha azonban betonból, szegény tigris halálra zúzódik. Nézzük most az egészet a tigris szemszögéből! Ha a tigris nyugvó állapotban van, akkor a ketrec mozog és zsugorodik össze alig 3 cmre. Hogyan lehetne egy ilyen kicsi ketrecbe begyömöszölni egy 3 m hosszú állatot? A válasz az, hogy amikor a ketrecet leejtjük, akkor az a mozgás irányában összezsugorodik, ezért egy paralelogramma lesz belőle, azaz egy összelapított négyzet. A ketrec két vége ebből következően nem szükségképpen azonos időben éri el a tigrist. Ami egy időben zajlik a vadász számára, az nem egy időben zajlik a tigris szemszögéből. Ha a ketrec nádfonatból készült, akkor az első fele éri el először a tigris orrát, és elkezd széthasadni; és miközben a ketrec aláhullik, a tigris háta mentén tovább

hasad, egészen addig, míg a ketrec hátsó része el nem ér a tigris farkához. Ha a ketrec betonból készült, akkor a tigris orrát zúzza össze először. És amint a ketrec tovább hullik az állatra, tovább lapítja össze a tigris testét, egészen addig, míg a ketrec hátsó része maga alá nem temeti a tigris farkát. Ezek a paradoxonok olyannyira megragadták a közvélemény figyelmét, hogy a Punch című vicclapban például az alábbi versike jelent meg: Élt egy hölgy, kinek neve Adél, Gyorsabban utazott, mint a fény. Egyik nap elindult, csak relatíve, S előző estére visszaért. Barátja, Grossmann Marcell, aki akkor már a Zürichi Műszaki Főiskola professzora volt, megpróbálta kipuhatolni, hajlandó lennee Einstein a Politechnikumban elhelyezkedni, immáron teljes professzori állásban. Ajánlólevelei a lehető legjobb fényben tüntették fel Einsteint. Marie Curie például a következőket írta róla: „Minden okunk megvan rá, hogy a legnagyobb reményeket tápláljuk iránta, és a jövő egyik vezető elméleti fizikusát lássuk benne.” Tizenhat hónappal Prágába érkezése után Einstein tehát megint felkerekedett, ezúttal Zürichbe, vissza egykori iskolájába. Most azonban úgy tért vissza alma materébe (amelyet 1911-ben Svájci Szövetségi Műszaki Főiskola, röviden ETH névre kereszteltek) mint híres professzor, és ezt személyes győzelemnek tekintette. Amikor elhagyta az egyetemet, nevét szégyen övezte, és bizonyos professzorok, így Weber is, mindent megtettek azért, hogy pályafutását tönkretegyék. Most pedig úgy jött vissza, mint a fizika forradalmának vezető egyénisége. Még abban az évben megkapta első jelölését a fizikai Nobel-díjra. A Svéd Királyi Tudományos Akadémia azonban elképzeléseit túlságosan radikálisnak találta, és a régebbi Nobel-díjasok között is akadtak, akik nem támogatták kitüntetését. 1912-ben a Nobel-díjat ezért nem ő, hanem

Nils Gustaf Dalén kapta, a világítótornyok fejlesztése terén elért eredményeiért. (A sors iróniája, hogy manapság a világítótornyokat jórészt azoknak a globális műholdas helymeghatározó rendszereknek a megjelenése tette idejétmúlttá, amelyeknek létrejöttéhez elengedhetetlen szükség volt Einstein relativitáselméletére.) Egy éven belül azonban Einstein hírneve oly hatalmasra nőtt, hogy Berlinből is elkezdtek érdeklődni iránta. Max Planck igencsak szerette volna a magáénak tudni a fizika emelkedő csillagát. Akkoriban kétségkívül Németország számított a fizikai kutatások első számú központjának, a német kutatás fellegvára pedig Berlin volt. Einstein kezdetben habozott, hiszen lemondott német állampolgárságáról, fiatalkorának kellemetlen és keserű emlékein sem tette még túl magát, de az ajánlat túlságosan csábító volt. 1913-ban aztán Einsteint a Porosz Tudományos Akadémia tagjai közé választották, és állást ajánlottak számára a Berlini Egyetemen, méghozzá a Vilmos Császár Fizikai Intézet igazgatói posztját kínálták neki. A címek nem sokat jelentettek számára, igazán vonzóvá az tette az ajánlatot, hogy nem voltak tanítási kötelezettségei. (Einstein népszerű előadónak számított ugyan a diákok körében, mert tiszteletteljesen és kedvesen viselkedett hallgatóival, a tanítás azonban elvonta idejét és energiáját érdeklődése legfőbb tárgyától, az általános relativitás koncepciójától.) Einstein 1914-ben érkezett Berlinbe, hogy megismerje a kar munkatársait. Kissé ideges volt a találkozó során. Később így írt erről: „A berlini úriemberek fogadásokat kötöttek rám, mintha csak egy díjnyertes tyúk volnék. Jómagam azonban még azt sem tudom, hogy valaha az életben fogok-e még tojást tojni.” A 35 éves lázadónak, aki furcsa politikai elveket vallott, és még furcsábban öltözködött, hamar alkalmazkodnia kellett a Porosz Tudományos Akadémia berkeiben megszokott fennhéjázó modorhoz. A tagok „Titkos tanácsos úrnak” és „Őméltóságának” szólították egymást.

Einstein erre így emlékezett: „Úgy tűnt, hogy a legtöbb tag írásaiban is tartotta magát ehhez a páváskodó nagyzoláshoz, máskülönben azonban egészen emberiek voltak.” Einstein diadalmenete a berni szabadalmi hivataltól egészen a német tudományos élet csúcsáig sajnos személyes áldozatokkal is járt. Amint nevét szárnyra kapta a tudományos közösség, magánélete összedőlni látszott. Ezek voltak Einstein legtermékenyebb évei, egymás után születtek történelmi jelentőségű eredményei. Ilyen körülmények között azonban képtelen volt idejét megfelelően beosztani, ennek következtében pedig mind feleségétől, mind gyermekeitől eltávolodott. Einstein azt írta, hogy Milevával az élet olyan, mintha egy temetőben lakna az ember, és amikor kettesben maradtak, azon igyekezett, hogy ne kelljen egy szobában lennie vele. Barátaik nem tudtak megegyezni abban, ki a hibás kettejük közül. Sokan úgy vélték, hogy Mileva lett egyre mogorvább és ellenségesebb híres férjével szemben. Még Mileva barátait is nyugtalanította, milyen gyorsan megöregedett ezen évek alatt, és mennyire elhanyagolta külsejét. Egyre barátságtalanabb és ridegebb lett, és még azt is féltékenységgel fogadta, ha Einstein a kollégáival időzött. Amikor pedig felfedezte azt a gratuláló levelet, amelyet Anna Schmid (akit az Aarauban töltött rövidke időszakban ismert meg, és aki azóta férjhez is ment) küldött a férfinak, Mileva szinte eszét vesztette, és olyan hihetetlen patáliát csapott, hogy az alapjaiban rengette meg egyébként is ingatag házasságukat. Másfelől viszont sokan úgy vélték, hogy Einstein sem volt a férjek mintaképe: állandóan úton volt, és Mileva szinte egyedül nevelte gyermekeiket. Az utazás akkoriban közismerten bonyolult volt, és a rengeteg jövés-menés sokszor napokba, sőt hetekbe telt. Amikor pedig végre otthon volt, akkor is jobbára csak futólag találkoztak, éppenhogy együtt vacsoráztak vagy épp csak színházba mentek. Einstein annyira belemerült a matematika elvont világába, hogy kevés érzelmi energiát tudott fordítani feleségével való kapcsolatára.

Ráadásul Mileva minél többet panaszkodott távollétei miatt, Einstein annál inkább visszahúzódott a fizika világába. Feltehetően mindkét álláspontban van igazság, és értelmetlen lenne kizárólag egyiküket hibáztatni. Valószínűleg kivédhetetlen volt a házasságukra nehezedő óriási nyomás, és talán azoknak a barátaiknak is igazuk volt, akik már évekkel korábban úgy vélték, ők ketten nem illenek össze. A végső szakítást végül az idézte elő, hogy Einstein elfogadta a berlini állásajánlatot. Mileva nem szívesen költözött volna Berlinbe. Talán azért, mert szlávként túlságosan félelmetesnek találta a teuton kultúra központját; valószínűleg azonban sokkal inkább az nyomasztotta, hogy Einstein rokonai közül jó néhányan Berlinben éltek, ő pedig tartott rosszalló tekintetüktől és barátságtalan viselkedésüktől. Nyílt titok volt ugyanis, hogy férje családja nem különösebben kedveli őt. Mileva követte ugyan Einsteint berlini útján, de aztán hirtelen visszatért Zürichbe, a gyerekekkel együtt. A család soha többet nem élt együtt. Einstein, aki mindenkinél jobban szerette gyermekeit, teljesen összetört. Attól a pillanattól fogva csak távolsági kapcsolatot tarthatott fenn fiaival, és a tízórás, kimerítő Berlin-Zürich-utat megtéve találkozhatott velük. (Einstein titkárnője, Helen Dukas visszaemlékezéseiben azt írja, hogy amikor a bíróság végül Milevának ítélte oda a gyerekek felügyeletét, Einstein végigzokogta a hazafelé tartó utat.) A szakításhoz feltehetően az is hozzájárult, hogy Berlinben egyre gyakrabban tűnt fel Einstein egyik unokatestvére. Einstein erről így vallott: „Nagyon visszahúzódó életet éltem, de nem magányosat, s ezt annak köszönhettem, hogy gondomat viselte egyik női unokatestvérem. Bevallom, elsősorban ő volt az, aki miatt Berlinbe tettem át a székhelyem.” Elsa Löwenthal kétszeresen is unokatestvére volt: édesanyja és Einstein anyja testvérek voltak, ahogyan testvérek voltak nagyapáik is. Elsa elvált asszony volt, aki két lányával - Margot-val és Ilsével élt a szülei (azaz Einstein nagynénje és nagybátyja) otthona fölött

lévő lakásban. 1912-ben futólag már találkozott Einsteinnel, amikor a fizikus Berlinbe látógatott. Addigra Einstein számára már eldőlt, hogy Milevával való házassága zátonyra futott, és a válás elkerülhetetlen. Mindazonáltal tartott attól, hogy mindez rossz hatással lesz két kisfiúkra. Elsa gyerekkora óta kedvelte Einsteint. Bevallotta azt is, hogy gyermekkorában beleszeretett, amikor hallotta Mozartot játszani. Legvonzóbb tulajdonságának mégis azt tartotta, hogy Einstein csillaga egyre fényesebben ragyogott az akadémikusok között, és a fizikusok világszerte egyre nagyobb tisztelettel beszéltek róla. Elsa egyébként sem csinált tikot abból, hogy imád sütkérezni ebben a hírnévben. Milevához hasonlóan, ő is négy évvel volt idősebb Einsteinnél. A hasonlóság azonban ezen a ponton véget is ért. Olyannyira, hogy a két nő minden tekintetben szöges ellentéte volt egymásnak. Einstein a Milevától való menekülés közben minden jel szerint átesett a ló túloldalára. Mileva általában nem foglalkozott a külsejével, és szinte mindig zaklatottnak tűnt. Elsa a nagypolgári élethez szokott, és büszkén viselte rangját. Folyamatosan ápolta a berlini értelmiségi körökben szerzett kapcsolatait, és büszkén kérkedett Einsteinnel az előkelő társasághoz tartozó barátai előtt. A lakonikus, félénk és szeszélyes Milevától eltérően, Elsa igazi társasági lény volt, aki vacsorameghívások és színházi premierek között csapongott. Ráadásul Milevával szemben, aki már nem is próbálta befolyásolni férjét, Elsa, akiben több volt az anyai ösztön, folyamatosan igyekezett kordában tartani Einstein viselkedését, miközben minden energiájával azon volt, hogy a férfi beteljesítse küldetését a világban. Egy orosz újságíró később így foglalta össze az Einstein és Elsa között kialakult kapcsolat lényegét: [Elsa] fülig szerelmes volt nagy hírű férjébe, mindig éberen óvta őt az élet megpróbáltatásaitól, s őrködött a fölött, hogy a nagy gondolatok születéséhez szükséges nyugalma meglegyen. Odaadóan munkálkodott azon, hogy férje elérje azt a célt, amelyet nagy

gondolkodóként maga elé tűzött, miközben társként, feleségként és anyaként is a leggyengédebb érzéseket ápolta e kitűnő, szertelen, nagyra nőtt gyerek iránt. Miután 1915-ben Mileva a gyerekekkel együtt elviharzott Berlinből, Einstein és Elsa még közelebb került egymáshoz. E fontos időszakban azonban nem a szerelem volt az, ami Einsteint foglalkoztatta, hanem maga a világegyetem.

II. RÉSZ MÁSODIK KÉP A meggörbült téridő

4. FEJEZET Az általános relativitáselmélet és „életem legszerencsésebb gondolata” Einstein még mindig nem volt elégedett. Bár korának legjobb fizikusai között tartották számon, mégis nyugtalanság gyötörte. Tisztában volt ugyanis azzal, hogy relativitáselméletén legalább két ásító lyuk tátong. Az első, hogy az elmélet teljes egészében az egyenes vonalú, egyenletes mozgáson, más szóval a tehetetlenségi mozgáson alapszik. Márpedig a természetben nem ez a mozgás jellemző. Szinte minden mozgásváltozásokkal járó, gyorsuló mozgást végez: a zötyögő vonatok, a cikcakkban lehulló falevelek, a Nap körül keringő Föld és a világűrben mozgó égitestek egyaránt. A relativitáselmélet még a Földön tapasztalható legközönségesebb gyorsuló mozgásra sem tudott magyarázatot adni. A második, hogy az elmélet semmit sem mondott a gravitációról. Büszkén állította, hogy a természet univerzális szimmetriájáról ad számot, és a világegyetem bármely szegletében érvényes, a gravitáció azonban minden jel szerint kisiklott a markából. És mert a gravitáció mindenütt jelen van, mindez a relativitáselmélet bosszantó és szembeszökő hiányosságának bizonyult. Mivel a fény sebessége egyben a világegyetemben elérhető legnagyobb sebesség is, a relativitáselmélet szerint a Nappal kapcsolatos bármiféle zavart nyolc perc elteltével érzékelnénk a Földön. Mindez azonban ellentmondott a newtoni gravitációelméletnek, amely kimondja, hogy a gravitációs hatások mindenhol egyidejűleg lépnek fel. (A Newton-féle gravitáció sebessége végtelen, hiszen a fény sebessége Newton egyenleteiben sehol sem szerepel.) Einsteinnek éppen ezért Newton összes egyenletét újra kellett írnia, hogy beléjük foglalhassa a fény sebességét is.

Einstein akkor döbbent rá, milyen hatalmas problémával került szembe, amikor relativitáselméletét általánosítani akarta úgy, hogy az immár a gyorsuló mozgást és a gravitációt is tartalmazza. 1905-ös korábbi elméletét ekkortájt kezdte „speciális relativitáselméletnek” nevezni, hogy megkülönböztesse a sokkal erőteljesebben ható „általános relativitáselmélettől”, amely a gravitációt is magában foglalja. Amikor nagyra törő terveiről beszámolt Max Planck-nak is, ő így figyelmeztette: „Mint régi barátja, azt kell tanácsolnom, ne vágjon bele ebbe a tervébe, elsősorban azért, mert nem fog sikerrel járni, másodsorban pedig azért, mert ha sikerrel jár is, senki nem fog hinni önnek.” Planck azonban nagyon is tisztában volt a probléma jelentőségével, és ezt alábbi kijelentése is bizonyítja: „ha azonban mégis sikerrel jár, akkor ön lesz a következő Kopernikusz”. A gravitáció új elméletének megalkotásához kulcsfontosságú volt az a meglátás, amely még egyszerű hivatali kistisztviselő korában merült fel benne, 1907-ben. Így emlékezett vissza minderre: „Ott ücsörögtem az irodámban, a berni szabadalmi hivatalban, amikor egyszer csak átfutott valami az agyamon: ha valaki szabadeséssel zuhan, nem érzi a saját súlyát. Le voltam nyűgözve. Ez az egyszerű gondolat rendkívül mély benyomást tett rám, és hatalmas lökést adott a gravitációelmélet irányába.” Einstein egy másodperc töredéke alatt felismerte: ha a szék kicsúszna alóla, egy pillanatra súlytalanná válna. Ha például egy liftben állva a fülkét tartó kábel elszakadna, a szabadesés állapotába kerülnénk, és ugyanolyan sebességgel zuhannánk, mint maga a fülke. Éppen ezért úgy éreznénk, mintha súlytalanul lebegnénk az űrben. Hasonlóképpen, a székéről lebukó is szabadon esne, gyorsuló mozgása a gravitáció hatását tökéletesen kioltaná, és egy pillanatra súlytalannak érezné magát. Az elképzelés persze ősrégi volt. Ismerte Galilei is, aki a kétes hitelességű történet szerint a pisai ferde toronyból dobott le egy apró kavicsot és egy ágyúgolyót. Ő volt az első, aki bebizonyította, hogy a Földön valamennyi tárgy pontosan ugyanazzal a sebességgel

gyorsul a gravitáció hatására - ez az érték pedig 9,81 m/s2. Newton is tudatában volt ennek a ténynek, amikor felismerte, hogy a bolygók és a Hold gyakorlatilag szabadesésben keringenek a Nap vagy a Föld körül. Minden űrhajós, aki kijut a világűrbe, pontosan tisztában van azzal, hogy a gravitációt kioltja a gyorsuló mozgás. Egy űrhajóban minden, a padlót, a műszereket és az űrhajósokat is beleértve, ugyanazzal a sebességgel zuhan. Éppen ezért, ha ilyenkor körbenézünk, azt tapasztaljuk, hogy minden lebeg. Az ember lába nem érinti a padlót, és ettől az az illúziója támadhat, hogy megszűnt a gravitáció, hiszen a padló testünkkel együtt a szabadesés állapotában van. Ha egy űrhajós ilyenkor a világűrbe kilépve űrsétát tesz, nem fog hirtelen leesni a Földre, ehelyett finoman lebeg az űrhajó mellett, hiszen űrhajó és űrhajós, miközben együtt a Föld felé zuhan, egyben a bolygó körül is kering. (A gravitáció tehát a világűrben sem tűnik el, ahogy azt sok tudományos könyv állítja. A Nap gravitációja például elég nagy ahhoz, hogy keringési pályára kényszerítse a Földtől több milliárd kilométerre lévő Plútót. A gravitáció tehát nem szűnik meg, csupán kioltja az alattunk lévő űrhajó zuhanása.) Ez a jelenség az ekvivalencia-elv, amely szerint minden tömeg ugyanakkora sebességgel esik adott gravitációs mezőben (pontosabban fogalmazva: a tehetetlenségi és a gravitációs tömeg ekvivalens). A gondolat nem újdonság, Galilei és Newton előtt egyaránt jól ismert volt, de egy olyan őstehetség számára, mint Einstein, a gravitáció új relativitáselméletének alapjává válhatott. Einstein megfogalmazta következő tételét, az általános relativitás előfeltételét: a gyorsuló rendszerekben és a gravitációs mezőben lévő rendszerekben ugyanazon fizikai törvények érvényesülnek. Einstein számára ez az egyszerű kijelentés annak az elméletnek a kiindulópontja lett, amelynek a térgörbületet, a fekete lyukakat és a világegyetem keletkezésének leírását köszönhetjük. A zseniális felismeréstől, amely a berni szabadalmi hivatalban

ötlött fel benne 1907-ben, még éveknek kellett eltelniük, míg Einstein megalkotta új gravitációs elméletét. Az ekvivalencia-elv alapján új kép alakult ki benne a gravitációról, de csak 1911-ben kezdte nyilvánosságra hozni az ebből adódó következtetéseit. Az ekvivalencia-elv első következménye annak belátása volt, hogy a gravitáció hatására a fény elgörbül. Az az elképzelés, hogy a gravitáció hatással lehet a fénysugarakra, Isaac Newton óta szintén nem számított újnak. Newton Optika (Opticks) című könyvében például azt a kérdést feszegette, hogy a gravitáció befolyásolhatja-e a csillagok fényét: „Vajon a testek nem hatnak-e a távoli fényre, és nem hajlítják-e meg annak sugarait? És hatásuk nem annál erősebbe, minél rövidebb a távolság?” Sajnálatos módon ezekre a kérdésekre a 17. századi technológia még nem adhatott választ. Most azonban, kétszáz év elteltével, Einstein visszatért a kérdéshez. Képzeljük el például, hogy valaki egy világűr felé induló, gyorsuló űrhajóban felkapcsol egy elemlámpát. Mivel az űrhajó felfelé gyorsul, a fény lefelé esik. Alkalmazzuk most az ekvivalenciaelvet! Mivel az űrhajóban ugyanazon fizikai törvények érvényesülnek, mint a Földön, a gravitációnak a fényt is meg kell görbítenie. Néhány rövid logikai lépésben Einstein egy egészen új fizikai jelenséget fedezett fel, a gravitációs fényelhajlást. Arra is hamar rájött, hogy ez a hatás pontosan kiszámítható. A Naprendszerben a legnagyobb gravitációs mezőt maga a Nap gerjeszti, ezért Einstein feltette magának a kérdést: vajon a Nap képes-e arra, hogy a távoli csillagokról érkező fényt elhajlítsa. Ezt úgy lehetne ellenőrizni, ha két különböző évszakban készítenének egy-egy fényképet ugyanarról a csillagcsoportról. Az első fotót egy olyan éjszakán, amikor a csillagfény zavartalan, a másodikat pedig néhány hónappal később, amikor a Nap pontosan a szóban forgó csillagcsoport előtt áll. A két fotót összehasonlítva aztán le lehetne mérni, hogy Napközeiben mennyire mozdult el a csillagok fénye a Nap gravitációjának a hatására. Mivel azonban a Nap fénye elhalványítja a csillagokból érkező fényt, a csillagfény

elhajlítását igazoló kísérletet csakis napfogyatkozás idején lehetne végrehajtani, amikor a Hold eltakarja a Napból érkező fényt, és a csillagok nappal is láthatóvá válnak. Einstein úgy okoskodott, hogy a napfogyatkozás ideje alatt az égboltról felvett nappali és éjszakai fotókat összehasonlítva apró eltérést lehet majd felfedezni a Napközeiben lévő csillagok helyzetében. (A csillagfényt persze a Hold jelenléte is eltéríti valamelyest, a Hold gravitációja miatt, de ez rendkívül csekély mértékű ahhoz az elhajláshoz képest, amelyet a sokkal nagyobb Nap gravitációja okoz. Éppen ezért, a napfogyatkozás alatt a Hold jelenléte nem fogja érdemben befolyásolni a csillagfény elhajlását.) Az ekvivalencia-elv segítségével Einstein ki tudta számolni a gravitáció által eltérített fénysugarak megközelítő mozgását, de mindez magáról a gravitációról még mindig nem árult el semmit. Ami valóban hiányzott, az a gravitációsmező-elmélet volt. A Maxwell egyenletei alapján leírt klasszikus mezőelméletben a hatásvonalak pókhálószerű alakzatba rendeződnek, ez a háló pedig képes rezegni és továbbítani a hullámok mozgását a hatásvonalak mentén. Einstein egy olyan gravitációs mezőt képzelt el, amelynek hatásvonalai fénysebességgel terjedő gravitációs rezgéseket továbbítanak. 1912 körül, többévnyi koncentrált gondolkodás után, lassan kezdte felismerni, hogy az időről és térről kialakított teljes tudásunk átalakításra szorul, ehhez pedig az ókori görögök örökségén túl egy újfajta geometriára lesz szükség. A kulcs-fontosságú megfigyelés, amely aztán elindította a meggörbült téridő felé vezető úton, az Ehrenfest-paradoxon néven emlegetett elképzelés volt, amelyet barátja, Paul Ehrenfest vetett fel egyszer Einsteinnek. Képzeljünk el egy egyszerű körhintát vagy egy forgó körlapot! Tudjuk, hogy nyugvó helyzetben kerülete egyenlő az átmérő és a pi (π) szorzatával. Amint azonban a körhinta mozgásba lendül, külső pereme gyorsabban mozog majd, mint a belső része, ennélfogva a relativitáselméletnek megfelelően a külső peremnek jobban össze

kell zsugorodnia, mint a belsejének, és így a körhinta alakja eltorzul. Márpedig akkor a kerülete is zsugorodik: kevesebb lesz, mint az átmérő és a pi szorzata: vagyis felülete már nem sík. A tér meggörbült. A körhinta felülete az északi sarkkörön belül eső területéhez hasonlítható. Az északi sarkkör átmérőjét megmérhetjük úgy, hogy egyik pontjából kiindulva az Északi-sarkon áthaladva átsétálunk a sarkkör szemközti pontjára. De megmérhetjük a kerületet is. Ha a két értéket összevetjük, akkor látni fogjuk, hogy a kerület a valóságban kisebb, mint az átmérő és a pi szorzata, mert a Föld felszíne görbült. Az elmúlt kétezer évben azonban a fizikusok és a matematikusok az euklideszi geometriát vették alapul, amely kizárólag sík felületekre nézve igaz. Mi volna, ha elképzelnénk egy olyan geometriát, amely a görbült felszínekből indul ki? Amint az ember felismeri, hogy a tér is meggörbülhet, egészen új és megdöbbentő kép kezd formát ölteni. Képzeljünk magunk elé egy nehéz követ, amely egy szivacsmatracon van! A kő természetesen belesüpped a matracba. Most gurítsunk el egy apró kavicsot a matracon! A kavics nem egyenes vonalban fog mozogni, hanem egy görbe pályán halad majd el a kő mellett. Ezt a hatást kétféle módon is elemezhetjük. Távolról nézve, a newtoni világkép alapján azt mondanánk, hogy a kőből valamiféle rejtélyes „erő” árad a kavics felé, és ez kényszeríti arra, hogy megváltoztassa a pályáját. Ez az erő, noha láthatatlan, mintegy kinyúlik a kavics felé, és maga felé húzza. A relativitáselméletből kiindulva egészen más képet látunk. A matracot közelről szemlélve semmiféle erő nincsen a kőnél, amely a kavicsot magához húzná. Csupán a matracon van egy bemélyedés, és az határozza meg a kavics mozgását. Miközben a kavics mozog, a matrac felülete mintegy „taszítja” a kavicsot, és ezzel körkörös mozgásra kényszeríti. Most helyettesítsük a követ a Nappal, a kavicsot a Földdel, a szivacsmatracot pedig a térrel és idővel! Newton azt mondaná, hogy egy „gravitációnak” nevezett láthatatlan erő húzza a Földet a Nap

körüli pályára. Einstein erre azt mondaná, hogy nincs is gravitációs vonzás. A Föld azért hajlik el a Nap körül, mert magának a térnek a görbülete taszítja. Bizonyos értelemben a gravitáció nem vonz, a tér azonban taszít. Ezt a képet felhasználva Einstein azt is meg tudta magyarázni, miért kerül nyolc percbe, hogy a Nappal kapcsolatos bármiféle zavar elérjen a Földre. Ha például hirtelen eltávolítjuk a követ, akkor az ágy felszíne visszaugrik normális helyzetbe, ez pedig olyan hullámokat kelt, amelyek meghatározott sebességgel terjednek az ágyon keresztül. Hasonlóképpen, ha a Nap hirtelen eltűnne, az a meggörbült térben keltene olyan lökésszerű hullámokat, amelyek fénysebességgel terjednének. Az ábrázolt kép olyan elegáns és egyszerű, hogy alapötletét még második fiának, Eduardnak is el tudta magyarázni, amikor az megkérdezte édesapját, miért olyan híres ember. Einstein akkor így válaszolt: „Ha egy vak bogár egy görbe faág felületén mászik, akkor nem veszi észre, hogy az általa megtett út valójában görbe. Én pedig voltam olyan szerencsés, hogy észrevettem azt, amit a bogár nem vett észre.” Newton a mérföldkőnek számító, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (A természetfilozófia matematikai alapjai) című művében bevallotta, hogy képtelen volt ráakadni ennek a világegyetem egészében egyidejűleg ható misztikus húzóerőnek az eredetére. Ekkor hangzottak el híres szavai: „Hypotheses non fingo” (azaz nem állítok fel hipotéziseket), mivel képtelen volt megmagyarázni, honnan ered a gravitáció. Einsteinnek köszönhetően azonban már beláthatjuk, a gravitációt is az idő és a tér görbülése okozza. Az „erő” puszta illúziónak, a geometria melléktermékének bizonyult. Az új kép szerint nem azért állunk a Földön, mert gravitációja vonz bennünket. Einstein szerint ez a gravitációs vonzás nem létezik. A Föld ellenben meggörbíti a téridő kontinuumot a testünk körül, vagyis maga a tér nyom bennünket a padlóhoz. Magának az anyagnak a jelenléte görbíti meg a teret maga körül, és kelti azt az illúziót, hogy a szomszédos

tárgyakat egy gravitációs erő vonzza egymáshoz. Ez a görbület természetesen láthatatlan, és távolról szemlélve a newtoni felfogás tűnik igaznak. Képzeljünk el például egy összegyűrt papírlapot, amelyen hangyák sétálnak! A hangyák szeretnének egyenes vonalban haladni, de minduntalan azt tapasztalják, hogy hol jobbra, hol balra ki kell térniük, amikor áthaladnak a papír felgyűrődött részein. A hangyák számára persze úgy tűnhet, hogy valamilyen rejtélyes erő téríti el őket mindkét irányba. Felülről szemlélve pedig nyilvánvaló, hogy szó sincs semmiféle rejtélyes erőről, csupán a felgyűrődött papír tolja a hangyákat egyik vagy másik irányba, és ettől támadhat az az illúziójuk, hogy valamilyen erő hat ellenük. Emlékezzünk vissza, hogy Newton az időt és a teret is abszolút vonatkoztatási rendszernek tekintette a mozgások szempontjából! Einstein azonban úgy vélte, hogy az idő és a tér dinamikus szerepet játszhat. Ha a tér görbült, akkor bárki, aki ezen a terepen mozog, azt hihetné, hogy egy rejtélyes erő hat a testére, és az taszítja egyik vagy másik irányba. Azzal, hogy a téridőt egy olyan szövethez hasonlította, amely képes megnyúlni vagy meghajolni, Einsteinnek tanulmányoznia kellett a görbült felületek matematikáját. Hirtelen nyakig merült a matematika ingoványába, de képtelen volt rábukkanni a megfelelő eszközre, amelynek segítségével a gravitációról kialakított új képét elemezni tudta volna. Bizonyos értelemben Einstein, aki a matematikát „felszínes tudóskodásnak” tartotta, most fizetett meg azokért az évekért, amikor elbliccelte főiskolai matekóráit. Végső kétségbeesésében barátjához, Grossmann Marcell-hez fordult, méghozzá ezekkel a szavakkal: „Grossmann, segítened kell, vagy megbolondulok!” „Mostanában kizárólag a gravitációs problémán dolgozom […]. Egy dolog biztos: egész életemben még soha nem törtem ennyit a fejem semmin, és most már igazi csodálattal adózom a matematikának, amelynek legbonyolultabb részeit eddig […] luxusnak tartottam. Ehhez képest az eredeti relativitáselmélet gyerekjáték.”

Amikor Grossmann átlapozta a matematikai szakirodalmat, arra a megmosolyogtató dologra jött rá, hogy azt az alapvető matematikát, amelyre Einsteinnek szüksége volt, valóban tanították a Politechnikumban. Bernhard Riemann 1854-es geometriájában Einstein végre rábukkant arra a matematikai eljárásra, amely már elég erőteljes volt ahhoz, hogy segítségével leírhassa a téridő görbülését. (Evekkel később, amikor visszaidézte, mennyire nehezen sikerült elsajátítania az új matematikát, Einstein így szólt néhány középiskolás diákhoz: „Ne aggódjatok, ha gondjaitok vannak a matekkal! Megnyugtathatlak benneteket, hogy nekem sokkal több bajom van vele.”) Riemann előtt a matematika az euklideszi, sík felületekre vonatkozó geometrián alapult. A diákok több ezer év óta az ókori görög geometria tételeit magolták, amelyek kimondták, hogy a háromszög belső szögeinek összege minden esetben 180 fok, és hogy a párhuzamosok soha nem találkoznak a végtelenben. Két matematikus, az orosz Nyikolaj Lobacsevszkij és a magyar Bolyai János meglepően közel került ahhoz, hogy felállítson egy nemeuklideszi geometriát: olyat, amelyben a háromszögek belső szögeinek összege kevesebb vagy több is lehet 180 foknál. A nemeuklideszi geometria elméletét végül aztán a „matematika hercege”, Carl Friedrich Gauss és tanítványa, Riemann alkotta meg. (Gauss gyanította, hogy az euklideszi elmélet hibáit akár még fizikai kísérletekkel is bizonyítani lehetne. A Harz-hegység tetejére küldte munkatársait, hogy fénysugarakkal világítsanak, és ezek segítségével megpróbálták kiszámítani a három hegycsúcs alkotta háromszög belső szögeinek összegét. Sajnos az eredmények nem igazolták elképzelését. Gauss ráadásul olyan óvatos politikát folytatott, hogy ebben az érzékeny témakörben soha nem publikált semmit, mert tartott az euklideszi geometriára felesküdött, konzervatív matematikusok haragjától.) Riemann azonban a matematika forradalmian új világát fedezte fel: a görbült felületek geometriájáét, méghozzá bármely számú, és

nem csupán két vagy három dimenzióban. Einstein meg volt győződve arról, hogy a magasabb dimenziós geometriák pontosabb képet adnak majd a világegyetemről. Először fordult elő, hogy a matematikai differenciálgeometria nyelve a fizika világában is megjelent. A differenciálgeometriát vagy tenzorszámítást, azaz az akárhány dimenziós görbült felületek matematikáját mindaddig a matematika leghaszontalanabb ágának tartották, amelynek semmiféle valós alapja nincs. Hirtelen pedig ez lett az a nyelv, amelyen maga a világegyetem szólt hozzánk. A legtöbb életrajzban az áll, hogy 1915-re Einstein már teljesen kifejlesztette az általános relativitáselméletet, és emiatt úgy tűnik, mintha az elmélet hiba nélkül, mintegy varázsütésre pattant volna elő a fejéből. Az elmúlt évtizedekben azonban megvizsgálták Einstein néhány „elveszett jegyzetfüzetét”, és így az 1912 és 1915 közötti fehér foltokat is ki tudjuk tölteni. Végre lehetővé vált, hogy szinte hónapról hónapra nyomon kövessük minden idők egyik legnagyobb elméletének kialakulási folyamatát. Einstein elsősorban a kovariancia fogalmát akarta kiterjeszteni. Korábban már láttuk, hogy a speciális relativitáselmélet a Lorentz-kovariáns elképzelésére épült, vagyis arra, hogy a fizikai egyenletek a Lorentztranszformáció alatt is változatlanok. Most azonban Einstein olyan általános formát keresett, amely valamennyi lehetséges gyorsuló mozgásra és transzformációra is igaz, nem csak az egyenes vonalú, egyenletes mozgásokra. Más szóval, olyan egyenleteket akart felállítani, amelyek vonatkoztatási rendszertől függetlenül azonosak: nem változnak, akár gyorsuló, akár egyenletes sebességgel mozgó rendszerben vizsgálódunk. Csakhogy minden vonatkoztatási rendszerhez szükségeltetik egy koordinátarendszer is, amelyben a tér három dimenzióját és az időt lehet mérni. Einstein szeme előtt olyan elmélet lebegett, amely azonos marad, függetlenül attól, milyen tér- és időkoordinátákat használunk a rendszeren belül. Ez vezette végül az általános kovariancia elvének kimondásához, amely szerint a fizikai egyenleteknek általánosan kovariánsnak kell lenniük, azaz a koordináták tetszőleges

megváltoztatása esetén sem változhatnak. Képzeljük el például, hogy egy halászhálót dobunk egy asztallapra. Ebben az esetben a halászháló jelenti a tetszőleges koordinátarendszert, míg az asztallap területe olyasvalamit képvisel, ami a halászháló bármely torzulása esetén is azonos marad. Nem számít, akárhogy is csavarjuk és tekerjük a hálót, az asztallap felszíne változatlan. 1912-ben, miután felismerte, hogy Riemann matematikája lesz a megfelelő nyelv a gravitáció leírására, vezérlő elvének pedig megtette az általános kovariancia elvét, Einstein hozzálátott, hogy a Riemann-geometrián belül olyan tárgyakat találjon, amelyek általánosan kovariánsak. Meglepő módon csupán két ilyen dolgot fedezett fel: a görbült tér térfogatát, illetve az ilyen tér görbületét (a Ricci-görbületet). Mindez hatalmas segítség volt számára: az általános kovariancia elve azzal, hogy ennyire leszűkítette az általános relativitáselmélet megépítéséhez szükséges építőkockák számát, 1912-re - a Ricci-görbületből kiinduló riemanni matematika néhány hónapos tanulmányozása után - elvezette a helyes elmélet megalkotásához. Valamilyen oknál fogva azonban még abban az évben kidobta a helyes megoldást, és elkezdett egy helytelen ötletet hajszolni. Egészen a közelmúltig rejtély volt a történészek számára, miért is dobta szemétbe a jó elképzelést, de aztán felfedezték Einstein eltűntnek hitt feljegyzéseit. Abban az évben, amikor gyakorlatilag elkészült a Ricci-görbület alapján felállított helyes gravitációs elmélettel, elkövetett egy végzetes hibát. Azt gondolta, elmélete ellentmond a Mach-elvnek. Ennek az elvnek az egyik változata ugyanis kimondja, hogy a világegyetemben az anyag és az energia jelenléte sajátos módon meghatározza a körülötte lévő gravitációs mezőt. Amint rögzítjük a bolygók és a csillagok egy bizonyos együttállását, akkor ezzel a csillagokat és bolygókat körülvevő gravitációs mezőt is rögzítjük. Képzeljük el, hogy egy kavicsot hajítunk egy tavacskába. Minél nagyobb a kavics, annál nagyobb fodrokat kelt a vízfelületen. Éppen ezért, ha ismerjük

a kavics pontos méretét, a felszínen keletkező torzulásokat, azaz a fodrozódó hullámokat is meg tudjuk határozni. Hasonlóképpen, ha ismerjük a Nap tömegét, a Napot körülvevő gravitációs mezőt is pontosan ki tudjuk számolni. (A Mach-elv egészen pontosan azt mondja ki, hogy egy tárgy tehetetlensége és ennek következtében tömege is a világegyetemben fellelhető összes többi tömeg jelenlétéből ered, beleértve a távoli csillagokat is. Mach ennek alapján újrafogalmazta a már Newton korában is ismert megfigyelés alapján felállított tételt. Akkor figyelték meg, hogy egy forgó víztölcsér felszíne a centripetális erőknek köszönhetően benyomódik: méghozzá minél gyorsabban forog, annál inkább. Márpedig ha minden mozgás relatív, beleértve a forgó mozgást is, akkor a víztölcsért tekinthetjük mozdulatlannak, és vehetjük úgy, hogy az összes távoli csillag az, ami valójában forog körülötte. Így tehát, folytatta a gondolatmenetet Mach, a távoli csillagok forgása az, ami a víztölcsér belapulását okozza. Ebből pedig az következik, hogy a távoli csillagok jelenléte határozza meg a víztölcsér tehetetlenségi tulajdonságait, beleértve a tömegét is. Einstein aztán ezt a törvényt úgy módosította, hogy a gravitációs mezőt, egyedülálló módon, a világegyetemben fellelhető tömegek eloszlása határozza meg.) Einstein itt követte el a hibát. Úgy vélte ugyanis, hogy a Riccigörbületre épülő elmélete ellentmond a Mach-elvnek, mert az anyag és az energia jelenléte nem határozza meg egyértelműen a körülötte lévő gravitációs mezőt. Éppen ezért barátjával, Grossmann Marcellel együtt megpróbáltak egy kevésbé nagyra törő elméletet megalkotni: egy olyat, amely csak a forgások esetében kovariáns (és nem általában a gyorsuló mozgások esetében). Mivel Einstein feladta a kovariancia elvét, nem volt előtte jól látható ösvény, amelyen elindulhatott volna. Három zaklatott évet töltött az EinsteinGrossmann-elmélet útvesztőjében bolyongva, noha ez az elmélet sem elegánsnak, sem pedig különösebben hasznosnak nem bizonyult, például kisebb gravitációs mezők esetében nem igazolta Newton egyenleteinek eredményét. Einstein ezúttal nem

hallgatott az egész világon egyedülálló fizikusi ösztöneire. A végső egyenletek kidolgozása közben Einstein három olyan kísérletre összpontosított, amelyekről úgy vélte, talán igazolhatják a görbült térről és időről kialakított új elméletét: a csillagfény elhajlása napfogyatkozás idején, a vöröseltolódás és a Merkúr perihéliumának problémája. 1911-ben, még azelőtt, hogy a görbült térről szóló elmélet kidolgozásába kezdett, Einstein nagy reményeket fűzött egy szibériai expedícióhoz az 1914. augusztus 21-i napfogyatkozás idején, hogy bebizonyíthassa, a Nap meghajlítja a csillagfényt. A napfogyatkozást Erwin Finlay-Freundlich csillagász vizsgálta volna. Einstein olyannyira meg volt győződve elmélete igazáról, hogy először még azt is felajánlotta, saját zsebből fedezi a nagyra törő tervet. „Ha nem megy másként, saját szerény megtakarításaimból én állom majd a költségeket, legalábbis az első 2000 márkát” - írta. Végül azonban egy iparmágnás vállalta magára az expedíció anyagi támogatását. Finlay-Freundlich el is indult Szibériába egy hónappal a nap-fogyatkozás előtt, de közben Németország hadat üzent Oroszországnak, és asszisztensével együtt foglyul ejtették, felszerelésüket pedig elkobozták. (Visszatekintve, Einstein számára talán jobb is volt, hogy az 1914-es expedíció meghiúsult. Ha a kísérletet végrehajtják, az eredmény természetesen nem igazolta volna hibás elmélete alapján megjósolt értékeit, az pedig az egész vállalkozást lejáratta volna.) Einstein aztán kiszámolta, hogyan befolyásolja a gravitáció a fény frekvenciáját. A Földről a világűrbe induló űrhajóra a gravitáció, akár egy súlyos teher, visszahúzó erőt gyakorol. Miközben az űrhajó küzd azzal, hogy a gravitáció vonzását legyőzze, energiát veszít. Einstein ennek alapján arra a következtetésre jutott, hogy a Nap által kibocsátott fényre a gravitáció hasonlóan, teherként hat, azaz a fénysugár is energiát veszít. Sebessége megmaradna, de a Nap gravitációja elleni küzdelemben frekvenciája csökkenne. Márpedig ha a Nap által kibocsátott sárga fény frekvenciája csökken, a

vörösebb színtartomány felé fog elmozdulni, miközben elhagyja a Nap gravitációs terét. A gravitációs vöröseltolódás azonban olyan csekély mértékű, hogy Einsteinnek nem voltak illúziói laboratóriumi igazolhatóságát illetően. (És valóban: négy évtizedbe került, míg kísérletileg bizonyítani tudták a gravitációs vöröseltolódást.) Végül pedig hozzálátott egy olyan probléma megoldásához, amely időtlen idők óta hatalmas fejtörést okozott a tudósoknak: miért ingadozik a Merkúr pályája, és miért nem engedelmeskedik Newton törvényeinek? A bolygók általában tökéletes ellipszist leírva kerülik meg a Napot, leszámítva a közeli bolygók gravitációja által okozott apróbb eltéréseket, és a bolygók keringési pályáját lerajzolva a százszorszép szirmaihoz hasonló alakzatot kapunk. A Merkúr pályája azonban, akkor is, ha levonjuk a közeli bolygók által okozott torzulásokat, kismértékben ugyan, de eltér a Newton törvényeiből következő pályától. Ezt a perihélium-eltolódásnak nevezett eltérést 1859-ben fedezte fel Urbain Le Verrier csillagász, akinek számításai szerint az évszázadonkénti 43,5 ívmásodperces eltérés Newton törvényeivel nem magyarázható. (Maga a tény, hogy a mozgást leíró newtoni törvényekben akadnak ellentmondások, nem számított újnak. Az 1800-as évek elején hasonló tanácstalanságot okozott a csillagászok körében az Uránusz pályájának szabálytalansága, és komoly döntés elé állította őket: vagy lemondanak a mozgást leíró törvényekről, vagy azt feltételezik, hogy létezik egy még ismeretlen bolygó, amely eltéríti az Uránuszt a szabályos pályáról. A fizikusok óriási megkönnyebbülésére 1846ban felfedezték az új bolygót, amelyet Neptunusz névre kereszteltek, és amely pontosan ott volt, ahol Newton törvényei szerint lennie kellett.) A Merkúr azonban továbbra is rejtély maradt. Newton mögül azonban nem akartak kihátrálni a csillagászok, ezért a már jól bevált hagyományt követve egy másik bolygó létezését feltételezték, amely a Merkúr pályáján belül kering a Nap körül, és el is nevezték Vulkánnak. Hiába fürkészték azonban kitartóan az éjszakai égboltot,

a bolygónak nyomát sem találták. Einstein azonban sokkal radikálisabb magyarázattal állt elő: talán maguk a newtoni törvények helytelenek, de legalábbis hiányosak. 1915 novemberében, miután három évet pazarolt az EinsteinGrossmann-elméletre, visszatért a Ricci-görbülethez, amelyről 1912ben lemondott, és rájött, hol követte el az alapvető hibát. (Einstein azért vetette el a Ricci-görbületre épített elméletét, mert úgy gondolta, annak alapján egy darab anyag egynél több gravitációs mezőt gerjesztene, ami látszólag ellentmond a Mach-elvnek. Az általános kovariancia alapján azonban később rájött, hogy ezek a gravitációs mezők valójában matematikailag ekvivalensek, és ugyanazt a fizikai eredményt is adják. Ez győzte meg Einsteint az általános kovariancia elvének erejéről, amely nem csupán a lehetséges gravitációs elméletek számát csökkentette radikálisan, de azzal, hogy több ekvivalens gravitációs megoldást is lehetővé tett, egyedi fizikai eredményeket is megengedett.) (Az általános kovariancia azt jelenti, hogy az egyenletek a koordináták megváltoztatása után is ugyanazt az eredményt adják (ma ezt hívják mértéktranszformációnak). Einstein 1912-ben még nem látta át, hogy ez egyben azt is jelenti: elméletének fizikai előrejelzései szintén változatlanok maradnak a koordináták megváltoztatása esetén. Éppen ezért 1912-ben elszörnyedve tapasztalta, hogy az elmélete alapján végrehajtott levezetés során végtelen számú eredmény jött ki a Napot körbevevő gravitációs mezőre. Három évvel később azonban hirtelen felismerte, hogy ezek az eredmények egytől egyig ugyanazt a fizikai rendszert (azaz a Napot) írják le. Vagyis a Ricci-görbület egy tökéletesen jól körülírható matematikai fogalom, amely képes arra, hogy egyedi módon írjon le egy csillagot (ez esetben a Napot) körülvevő gravitációs mezőt a Mach-elvnek megfelelően.) Életének talán legnagyobb szellemi erőpróbája volt ez. Einstein elkezdte a végső egyenlet kidolgozásának kimerítő munkáját, miközben minden zavaró körülményt kizárva és magát sem kímélve

dolgozott azon, hogy megoldja a Merkúr perihélium-eltérésének problémáját. Elveszettnek hitt feljegyzéseiből kiderül, hogy újabb és újabb megoldásokkal állt elő, majd könyörtelenül ellenőrizte, hogy ezek a gyenge gravitációs mezők esetében is igazolják-e Newton régi elméletét. Idegőrlő feladat volt, mivel az általa felállított tenzoregyenletek Newton egyetlen egyenletével szemben tíz különálló egyenletből álltak. Ha kudarcot vallott, akkor újból nekifutott, és egy másik egyenlet esetében ellenőrizte, hogy az kiadja-e a newtoni megoldást. Ezt az óriási, szinte már herkulesi feladatot 1915 novemberében fejezte be, és a végére halálosan kimerült. Az 1912-es régi elmélet alapján elvégzett hosszadalmas és fáradságos számítások után azt jósolta meg, hogy a Merkúr pályájának eltérése 100 év alatt 42,9 ívmásodperc; márpedig ez jócskán belül volt az elfogadható kísérleti hibahatáron. Einstein le volt nyűgözve. Felemelő érzés járta át, hiszen új elmélete helyességének ez volt az első kézzelfogható kísérleti bizonyítéka. „Néhány napig magamon kívül voltam az izgatottságtól - emlékezett vissza a pillanatra. Legmerészebb álmaim váltak valóra.” Egész életében arról ábrándozott, hogy egyszer majd rábukkan a gravitációt leíró relativitási egyenletekre, és e vágya végre valóra vált. Einsteint leginkább az hozta lázba, hogy az általános kovariancia elvont fizikai és matematikai elve alapján egy megdönthetetlen és végleges kísérleti eredményt tudott levezetni. „Képzelhetik örömömet, amikor felfogtam, hogy az általános kovariancia ilyen jól használható elv, és megláttam a végeredményt, amely a számítások végén pontosan kiadta a Merkúr perihéliumának mozgását.” Az új elmélet alapján aztán ismételten kiszámolta a Nap által előidézett csillagfényelhajlást. A tér görbülését is figyelembe véve a korábbi számításához képest csaknem kétszeres értéket, 1,7 ívmásodpercet kapott (amely nagyjából egy fok két ezredrészének felel meg). Einsteinnek meggyőződése volt, hogy az új elmélet egyszerűsége, eleganciája és ereje minden fizikusra ellenállhatatlan hatással lesz.

„Aki valóban megértette, nemigen szabadulhat ki az elmélet bűvöletéből - írta. - Az elmélet szépsége semmihez sem fogható.” Az általános kovariancia elve olyan csodás és hatalmas eszköznek bizonyult, hogy a világegyetem szerkezetét leíró végső egyenlet alig 2,5 cm hosszú. (A fizikusok a mai napig ámulattal emlegetik, hogy egy ilyen rövid egyenlet az egész univerzum teremtését és evolúcióját le tudja írni.) Victor Weisskopf fizikus egyszer azt mondta, hogy ez a rácsodálkozás annak a parasztnak a történetéhez fogható, aki életében először lát traktort. Miután megvizsgálja a gépet, és még a motorháztető alá is benéz, zavartan kérdezi: „De hol van a ló?” A diadalittas Einsteinnek mindössze az szegte szárnyát némiképp, hogy kisebb elsőbbségi vitába keveredett David Hilberttel, a kor talán legnagyobb élő matematikusával. A végső befejezés előtti utolsó simítások idején Einstein hat kétórás előadást tartott Göttingenben, amelyeken Hilbert is jelen volt. Einstein, bizonyos matematikai eszközök (a Bianchi-azonosságok) híján egyenleteit nem tudta a hatáselvnek nevezett egyszerű formából kiindulva levezetni. Hilbert pótolta a számítások hiányosságát, leírta a hatáselvet, majd a végeredményt önállóan közreadta, méghozzá alig hat nappal Einstein előtt. Einstein ennek egy csöppet sem örült. Úgy hitte, Hilbert megpróbálta ellopni az általános relativitáselméletet azzal, hogy megtette az utolsó lépést, és meg volt győződve arról, hogy magának követeli majd a dicsőséget. Végül aztán Einstein és Hilbert között enyhült a feszültség, de ettől fogva Einstein sokkal óvatosabban osztotta meg másokkal eredményeit. Ma azt a hatáselvet, amely szerint levezetik az általános relativitáselméletet, Einstein-Hilbert-hatásnak nevezik. Hilbertet valószínűleg az ösztönözte, hogy Einstein elméletének utolsó apró darabkáját maga fejezze be, hogy úgy vélte: „a fizika túlságosan fontos tudomány ahhoz, hogy a fizikusokra hagyjuk”. Ezen pedig azt értette, hogy a fizikusok matematikailag nem elég képzettek ahhoz, hogy a természet törvényeit leírhassák. Nem vitás, hogy ezt a nézetet más matematikusok is osztották. Felix Klein matematikus például azt

rótta fel Einsteinnek, hogy nem ösztönös matematikus, és homályos fizikai-filozófiai benyomások alapján dolgozik. Matematikus és fizikus között feltehetően valóban ez a leglényegesebb különbség, és ez lehet az oka annak is, hogy a formalisták még soha nem bukkantak rá új fizikai törvényre. A matematikusok ugyanis kizárólag apró, önmagukban zárt részterületekkel foglalkoznak, amelyek olyanok, mint egy-egy elszigetelt tartomány. A fizikusok ellenben maroknyi egyszerű fizikai elvvel dolgoznak, amelyek megoldásához azonban rengeteg matematikai rendszerre van szükség. Noha a természet nyelve a matematika, a mögötte megbúvó hajtóerők mégiscsak a fizikai elvek, mint például a relativitás vagy a kvantumelmélet. Einstein új relativitáselméletének híre azonban nem kelhetett szárnyra, mert közben kitört a világháború. 1914-ben egy merénylő megölte az Osztrák-Magyar Monarchia trónörökösét, és ezzel kezdetét vette az addigi legnagyobb vérontás, a brit, osztrák-magyar, orosz és porosz birodalom katasztrofális konfliktusa, amely több tízmilliónyi fiatal életet követelt. A német egyetemeken az addig csendes, méltóságteljes professzorokból egyik napról a másikra vérszomjas nacionalisták lettek. A Berlini Egyetem szinte egész oktatói gárdáját megfertőzte a háborús láz, a tanárok minden energiájukat a háború szolgálatába állították. Kilencvenhárom nagy tekintélyű értelmiségi adta aláírását ahhoz a hírhedt kiáltványhoz, amely a császár támogatására szólít fel, és amely felhívja a német népet: szálljon szembe „az orosz hordákkal, akik szövetséget kötöttek a mongolokkal és a négerekkel, hogy a fehér faj ellen induljanak”. A kiáltvány jogosnak ismerte el Belgium német lerohanását, és büszkén kijelentette, hogy a „német hadsereg és a német nép egy és ugyanaz. Ez az öntudat pedig szoros kapocsként köt össze hetvenmillió németet, rangra, képzettségre vagy pártállásra való tekintet nélkül.” Einstein pártfogója, Max Planck is aláírta a kiáltványt, és még számos tekintélyes ember: többek között Felix Klein matematikus, Wilhelm Röntgen fizikus (a röntgensugár feltalálója), valamint

Walther Nernst fizikokémikus és Wilhelm Ostwald kémikus is. A meggyőződéses pacifista Einstein azonban nem volt hajlandó a nevét adni a kiáltványhoz. Georg Nicolai, Elsa orvosa, az elszánt békeharcos száz értelmiségit kért fel arra, hogy írjanak alá egy ellenkiáltványt. A Németországot hatalmába kerítő háborús hisztéria miatt azonban mindössze négyen írták alá a manifesztumot, közöttük Einstein. A tudós érteden fejcsóválással írhatta le a következő sorokat: „Hihetetlen, hogy Európa ostobaságában mit szabadított a világra.” Aztán szomorúan hozzátette: „Ilyenkor látszik, hogy micsoda szánalmas fajhoz tartozunk.” 1916-ban Einstein világát egy újabb esemény rázta meg, ezúttal egy hír formájában, amely arról számolt be, hogy közeli barátja, az idealista Friedrich Adler, aki nagylelkűen átengedte neki a zürichi professzori állást, egy zsúfolt bécsi vendéglőben meggyilkolta az osztrák miniszterelnököt, Karl von Stürgkh grófot, ezt kiabálva: „Halál a zsarnokra! Békét akarunk!” Az egész országot megrázta a hír, hogy az osztrák szociáldemokrata párt alapítójának fia ilyen szörnyű gyilkosságra ragadtatta magát a nemzet ellen. Adlert rögvest börtönbe zárták, ahol a halálos ítéletre várva visszatért kedvenc időtöltéséhez, a fizikához, és egy hosszú tanulmány írásába kezdett, amelyben Einstein relativitáselméletét bírálta. A gyilkosság lehetséges következményeivel való szembenézés helyett az lett számára a legfontosabb, hogy végzetes hibát talált a relativitáselméletben. Adler apja, Viktor azonban meglátta az egyetlen lehetséges menekülési útvonalat fia számára. Rájött, hogy családjában mentális zavar öröklődik, ezért tanúvallomást tett, hogy fia zavart elméjű, és kérte, betegségét enyhítő körülményként számítsák be. Fia őrültségének bizonyítékául még azt is felhozta, hogy Adler megpróbálta megdönteni Einstein széles körben elfogadott relativitáselméletét. Einstein is felajánlotta, hogy tanúskodik, de soha nem idézték be.

Noha a bíróság első körben bűnösnek találta, és kötél általi halálra ítélte Adlert, az ítéletet később életfogytiglani börtönbüntetésre enyhítették, mert többen, közöttük Einstein is szót emeltek Adler védelmében. (A sors iróniája, hogy a kormány összeomlása után Adler 1918-ban kiszabadult a börtönből, sőt később az osztrák parlament tagjává választották, és a munkásmozgalom egyik legnépszerűbb figurája lett Ausztriában.) A háború és az általános relativitáselmélet megalkotásához szükséges mérhetetlen szellemi erőfeszítés elkerülhetetlenül kikezdte Einstein amúgy sem acélos egészségét. (Az I. világháború keltette káosz miatt csaknem be kellett zárni a Berlini Egyetemet, mivel a diákok elfoglalták a kampuszt, és foglyul ejtették a rektort. A kar tanárai rögvest felkérték Einsteint, hogy segítsen a rektor kiszabadításáért indított tárgyalásokban. Einstein Max Born fizikust kérte meg, hogy szegődjék társául a veszélyes tárgyalásokon. Born később leírta, hogyan keltek át a bajornegyeden, ahol az utcákat elárasztották a dühödten kiabáló, vörös kokárdás fiatalok. Einsteinről köztudomású volt, hogy baloldali érzelmű, sőt egyenesen a „vörösökkel szimpatizál, ezért ideális személy volt a fiatalokkal folytatott tárgyalásokra”. A diákok felismerték Einsteint, és előadták neki követeléseiket. Azt ígérték, szabadon engedik foglyaikat, ha a frissen megválasztott szociáldemokrata elnök, Friedrich Ebert ezt engedélyezi. Einstein és Born ezt követően felkerekedett a birodalmi kancellár palotájába, és a kéréssel az elnök elé járult, aki engedélyezte a foglyok szabadon bocsátását. Born erre később így emlékezett vissza: „Fellelkesülten hagytuk magunk mögött a palotát, mert úgy éreztük, hogy valamiféle történelmi esemény részesei lehettünk, és őszintén reménykedtünk abban, hogy egyszer és mindenkorra véget vetettünk a porosz arroganciának, hogy leáldozott a junkerek napja, véget ért az arisztokrácia, a köztisztviselői klikk és a katonaság hegemóniája, és végre győzedelmeskedett a német demokrácia.” Einstein és Born, a két elméleti fizikus, akiket általában az atom és a világegyetem titkai foglalkoztattak, most végre máshol

is kamatoztathatták tehetségüket: megmenthették egyetemüket.) 1917-ben történt, hogy az ideg-összeroppanás szélén álló Einstein egyik nap egyszerűen összeesett a fájdalomtól. A roppant szellemi erőfeszítés oly sokat kivett belőle, hogy képtelen volt kimozdulni lakásából. Vészes fogyásnak indult, alig két hónap alatt csaknem 28 kg-ot veszített súlyából. Csupán árnyéka volt régi önmagának, és úgy érezte, rákban haldoklik, de aztán gyomorfekélyt diagnosztizáltak nála. Az orvos teljes nyugalmat és étrendváltoztatást javasolt számára. Ebben az időszakban Elsa állandóan mellette volt, és gondoskodásának köszönhetően Einstein lassan visszanyerte egészségét. Sokkal közelebb került Elsához és lányaihoz, különösen azt követően, hogy az Elsáé-val szomszédos lakásba költözött. 1919 júniusában Einstein végre feleségül vette Elsát, akinek határozott elképzelései voltak arról, hogyan kell öltözködnie egy híres tudósnak, és aki mindent elkövetett azért, hogy a bohém agglegényből elegáns férjet faragjon. Talán ő volt az is, aki felkészítette Einsteint következő szerepére, amelynek során hősies figuraként lépett a világ színpadára.

5. FEJEZET Az új Kopernikusz Einstein, az I. világháború okozta felfordulásból és káoszból kilábalva, repesve várta a következő, 1919. május 29-ére eső napfogyatkozás során gyűjtött adatok elemzésének eredményét. Egy brit tudós, Arthur Eddington örömmel vállalta a döntő kísérlet elvégzését, amely majd próbára teszi Einstein elméletének helyességét. Eddington az angol Királyi Csillagászati Társaság (Royal Astronomical Society) titkára volt, és egyaránt nagy tapasztalattal rendelkezett a távcsöves csillagászati megfigyelések és az általános relativitáselmélet matematikája terén. Ezenfelül is akadt még egy ok, amiért ő folytatta le a kísérletet: kvéker volt, és pacifista nézetei miatt nem harcolt a brit hadseregben. Olyannyira, hogy kész lett volna akár börtönbe is vonulni a katonai szolgálat helyett. A Cambridge-i Egyetem tisztviselői attól tartottak, hogy botrány kerekedik abból, ha egyik fiatal tehetségük szolgálatmegtagadóként börtönbe kerül, ezért sikerült kialkudniuk a kormánynál Eddington felmentését, azzal a kikötéssel, hogy ez idő alatt polgári szolgálatot lát el: vezeti az 1919-es napfogyatkozás megfigyelésére és Einstein relativitáselméletének igazolására indított expedíciót. Hivatalosan is háborús hazafias kötelessége lett, hogy az általános relativitáselméletet ellenőrző kísérlet élére álljon. Arthur Eddington a Nyugat-Afrika partjainál fekvő Guineai-öböl egyik szigetén, Príncipe-en állította fel táborát, míg egy másik csapat, amelyet Andrew Crommelin vezetett, a Brazília északi részén fekvő Sobralba hajózott. A rossz időjárási körülmények, vagyis a napot eltakaró esőfelhők azonban majdnem megakadályozták a kísérlet elvégzését. De aztán a felhők csodás módon eloszlottak, éppen annyira, hogy délután fél kettőkor elegendő fotót tudtak készíteni a csillagokról.

Hónapokba került, amíg a két expedíció visszatért Angliába, és gondosan elemezni tudták az adatokat. Amikor Eddington végül összehasonlította saját felvételeit azokkal, amelyeket néhány hónappal korábban készítettek Angliában ugyanazzal a távcsővel, azt találta, hogy az átlagos fényelhajlás 1,61 ívmásodperc, míg a Sobralban járt csapat 1,98 ívmásodperces értéket tapasztalt. Átlagértékként így az 1,79 ívmásodpercet állapították meg, amely így a kísérleti hibahatáron belül maradva igazolta az Einstein által előre jelzett 1,74 ívmásodpercet. Eddington később mindig nagy lelkesedéssel mesélte, hogy Einstein elméletének igazolása élete legnagyszerűbb élménye volt. 1919. szeptember 22-én Einstein végre megkapta a táviratot Hendrik Lorentztől, amelyben a fantasztikus hírről értesítették. Einstein izgatottan írt édesanyjának: „Kedves Anyám, ma jó híreket kaptam. H. A. Lorentz épp most táviratozott, hogy az angol expedíciók megerősítették a Nap által okozott fényelhajlást.” Max Planck állítólag egész éjjel fennmaradt, hogy megtudja: a napfogyatkozás adatai igazolják-e az általános relativitáselméletet. Einstein később így tréfálkozott ezen: „Ha valóban megértette volna az általános relativitáselméletet, akkor ő is szépen elment volna aludni, ahogy én is megtettem.” Noha a tudóstársadalmat azonnal izgalomba hozták az Einstein új gravitációs elméletéről érkező döbbenetes hírek, a nyilvános siker ideje csupán 1919. november 6-án, a legfőbb angol tudományos testület, a Királyi Társaság (Royal Society) és a Királyi Csillagászati Társaság közös ülésén érkezett el. A nagy hírű és tekintélyes berlini fizikaprofesszorból egyik pillanatról a másikra világhírű figura lett, Isaac Newton méltó utódja. Ezen az ülésen, Alfred Whitehead feljegyzései szerint, „szinte tapintani lehetett az izgatott feszültséget, akárcsak egy görög drámában”. Sir Frank Dyson emelkedett elsőként szólásra. A következőket mondta: „A bolygók gondos tanulmányozása után kész vagyok kijelenteni: kétség sem férhet ahhoz, hogy az eredmények Einstein jóslatát igazolják. Nagyon

határozott bizonyítékok mutatnak arra, hogy a fény Einstein gravitációs törvényének megfelelően térül el.” A Nobel-díjas J. J. Thomson, a Királyi Társaság elnöke pedig ünnepélyesen kijelentette, hogy mindez „az emberi gondolkodás történetének egyik legkiemelkedőbb eredménye. Az új tudományos gondolkodásnak nem egyszerűen egy magányos szigetét, hanem egy egész kontinensét fedezték itt fel. A gravitációval kapcsolatban azóta sem volt ehhez fogható eredmény, hogy Newton a világ elé tárta törvényeit.” A legenda szerint Eddington éppen távozóban volt az ülésről, amikor egy másik tudós megállította, és megkérdezte tőle: - Az a szóbeszéd járja, hogy az egész világon csupán három ember érti Einstein elméletét. Maga bizonyára az egyik közülük. - Mivel Eddington egy pillanatig habozott, a másik így folytatta: - Ugyan már, ne szerénykedjen! - Szó sincs erről - válaszolta Eddington, miközben vállat vont. Csak azon gondolkodom, ki lehet a harmadik. Másnap a londoni The Times a következő szalagcímmel jelent meg: „Tudományos forradalom - A világegyetem új elmélete Megdőltek Newton törvényei - Szenzációs bejelentés - A tér »görbült«.” (Eddington pedig a következőket írta Einsteinnek: „Egész Anglia az Ön elméletéről beszél. […] Anglia és Németország tudományos kapcsolatai szempontjából ez a lehető legkedvezőbb fejlemény.” A londoni újságok azt is megemlítették és helyeselték, hogy Einstein nem írta alá azt a kilencvenhárom német értelmiségi által kiadott hírhedt kiáltványt, amely a brit értelmiség tagjait olyan nagyon felháborította.) Eddington Einstein legfőbb szószólójává és fáklyavivőjévé vált az angol nyelvű világban, és kész volt mindenkivel szemben megvédeni az általános relativitáselméletet. Ahogyan az előző évszázadban Thomas Huxley lett „Darwin buldogja”, amikor a mélyen vallásos viktoriánus Angliában kiállt az eretnekséggel felérő evolúciós elmélet mellett, most Eddington vetette latba teljes tudományos

reputációját és kimagasló szónoki képességeit, hogy a relativitáselmélet védelmére keljen. Ez a furcsa szövetség a két pacifista között, akik közül az egyik kvéker volt, a másik zsidó, sokat segített abban, hogy az angol nyelvű világ is megismerje a relativitáselméletet. A világsajtót a dolog teljesen váratlanul érte, és sok újság teljesen felkészületlenül állt az események előtt. Úgy kellett előrángatniuk valakit, aki konyított a fizikához. A The New York Times golfszakértőjét, Henry Crouchot állította rá a szélsebesen terjedő sztorira, aki számtalan baklövést követett el a felfedezésről tudósítva. A Manchester Guardian a zenekritikusát bízta meg a beszámolóval. Valamivel később a londoni The Times magát Einsteint kérte fel, hogy egy cikkben magyarázza el valamelyest új elméletét. A relativitás elvét az olvasók számára Einstein a következő példával szemléltette: „Németországban német tudósnak neveznek, Angliában meg úgy mutatnak be, mint svájci zsidót. Ha majd kegyvesztett leszek, ezek a leírások is megváltoznak: a németek szemében svájci zsidó leszek, az angolok pedig német tudósnak kiáltanak ki.” Hamarosan újságok százai próbáltak exkluzív interjút kicsikarni a már hivatalosan is zseninek kikiáltott tudóstól, akit egyszerre tartottak Kopernikusz és Newton utódjának. Einsteint szinte megostromolták az újságírók, akik szerettek volna valamilyen címlapsztorival előállni. Úgy tűnt, hogy a világ minden lapja kiemelt helyen tudósít a felfedezésről. Az I. világháború értelmetlen vérontásától és pusztításaitól végletekig kimerült közvélemény is rendkívül fogékony volt arra a mitikus figurára, aki megfejtette az álmaikban vissza-visszatérő csodás égi csillagok legmélyebb titkait. Ráadásul Einstein a zsenikről alkotott képet is felülírta. A megközelíthetetlen tudós alakja helyett a közvélemény - legnagyobb megelégedésére - a csillagok hírnökének szerepében egy olyan embert ismert meg, aki sokkal inkább a fiatal Beethovenre hasonlított, aki borzas hajat és rendetlen ruhát viselt, és aki csak úgy

szórta a sajtónak a poénokat, a tömeget pedig szellemes szófordulatokkal és csípős megjegyzésekkel szórakoztatta. Einstein így írt minderről barátainak: „Jelenleg minden kocsis és minden pincér azon vitatkozik, hogy a relativitás-elmélet vajon helyes-e. Az pedig, hogy valaki ebben a kérdésben milyen álláspontot képvisel, jórészt azon múlik, melyik politikai párttal szimpatizál.” Miután azonban az újdonság veszített varázsából, Einstein az ismertség árnyoldalait is megtapasztalta. „Mióta az újságokat elárasztották a cikkek - írta -, oly bőségesen érkeznek a kérdések, a meghívások és a cáfolatok, hogy álmomban a pokolban égek, a postás pedig a patás ördög, aki örökké ordít velem, és új levélkötegeket hajít a fejemhez, mert nem válaszoltam az előzőekre.” A levelet Einstein így zárja: „Ez a világ olyan, mint egy kíváncsi bolondokháza.” A „relativitás cirkuszának” középpontjában pedig ő maga áll. Másutt így írt erről: „Mostanság úgy érzem magam, mint egy szajha. Mindenki azt akarja tudni, hogy mit csinálok.” A kíváncsiskodók, különcök és cirkuszigazgatók mind meg akartak kaparintani egy részt Albert Einsteinből. A Berliner Illustrirte Zeitung pontokba is szedett néhány problémát, amellyel a frissen hírnevet szerzett tudósnak szembe kellett néznie. Einstein visszautasította a londoni Palladium színház ügynökének nagyvonalú ajánlatát, aki komédiásokkal, kötéltáncosokkal és tűznyelőkkel szerette volna egy műsorban szerepeltetni. Mindig udvariasan tudott nemet mondani azokra a felkérésekre, amelyek egyfajta kuriózumként akarták a színpadra rángatni, azt azonban már nem tudta megakadályozni, hogy csecsemőket, sőt szivarmárkákat nevezzenek el róla. Egy olyan sorsfordító felfedezés, amilyen Einsteiné is volt, elkerülhetetlenül kiváltja a szkeptikusok hadának ellentámadását. Ezúttal a The New York Times állt a kétkedők táborának élére. Miután az újság magához tért az első sokkból, hogy a sztorit a brit sajtó elhappolta előle, a szerkesztőség gúnyt űzött az angolok hiszékenységéből, amiért olyan gyorsan és fenntartások nélkül

elfogadták Einstein elméleteit. A The New York Times a következőket írta: a briteket „minden jel szerint hatalmába kerítette valamiféle intellektuális pánik, amikor meghallották, hogy Einstein elméletét fényképek igazolják. […] Lassanként térnek csak magukhoz, felismerve, hogy a nap, legalábbis látszólag, még mindig keleten kel fel.” A New York-i szerkesztők gyanúját különösképpen az keltette fel, hogy a világon alig akadt ember, aki az elméletet megértette volna. A szerkesztők mindezt Amerika- és demokráciaellenesnek nyilvánították. Csak nem egy tréfamester áldozatául esett az egész világ? A tudományos világ kétkedését a Columbia Egyetem égi mechanikával foglalkozó professzora, Charles Lane Poor képviselte. A támadás élére állva azt a hamis kijelentést tette, hogy „az elmélet feltételezett csillagászati bizonyítékai, amelyeket Einstein idéz, s amelyekre hivatkozik, nem léteznek”. Poor a relativitáselmélet szerzőjét Lewis Carroll könyveinek szereplőihez hasonlította: „Különféle cikkeket olvastam a negyedik dimenzióról, Einstein relativitáselméletéről és a világegyetem felépítéséről szóló egyéb pszichológiai jellegű spekulációkról, és ezeket a cikkeket elolvasva úgy éreztem magam, mint Brandegee szenátor, aki egy washingtoni társasági vacsora után így szólt: »Olyan, mintha Alice-szal csatangoltam volna, és a Bolond Kalapossal teáztam volna Csodaországban.«” George Francis Gillette mérnök azért dühöngött, mert szerinte a relativitáselmélet nem más, mint „kancsal fizika […], értelmetlen őrültség […], egy mentálisan zavart elme kerge agyszüleménye […], a zagyva sületlenség netovábbja […], misztikus képtelenség. 1940-re a relativitáselméletet csupán tréfának fogják tartani. Einstein addigra halott lesz, és oda temetik majd Andersen, Grimm és a Bolond Kalapos mellé.” A sors iróniája, hogy ezekre az emberekre a történészek ma már csupán azért emlékeznek, mert ilyen ostobán kikeltek a relativitáselmélet ellen. A valódi tudomány fontos ismérve, hogy a fizikát nem valamiféle népszerűségi verseny és nem

is a The New York Times szerkesztősége határozza meg, hanem a gondos kísérletezés. Ahogy Max Planck mondta egyszer arra a könyörtelen kritikára reagálva, amely kvantumelmélete miatt érte: „Egy új tudományos igazság rendszerint nem azért győzedelmeskedik, mert ellenzői hagyják magukat meggyőzni vagy rábeszélni, hanem azért, mert ezek az ellenzők fokozatosan kihalnak, és a fiatalabb generációk már kezdettől fogva az igazság tudatában nőnek fel.” Einstein maga is elmondta egyszer: „A nagy szellemek mindig is ellenkezést váltottak ki a középszerű elmékből. A középszerű elme ugyanis képtelen megérteni azt, aki nem hajlandó vakon meghajolni a konvencionális előítéletek előtt, hanem bátran és őszintén kimondja a saját véleményét.” A sajtó hízelgése sajnos csak tovább szította a gyűlöletet, az irigységet és a bigottságot Einstein ellenfeleinek egyre gyarapodó táborában. A fizikusok társadalmának legádázabb zsidógyűlölője akkoriban a Nobel-díjas Lénárd Fülöp volt, aki megállapította, hogy a fotoelektromos jelenség a frekvenciától függ, és akinek eredményeit később Einstein fénykvantumokról szóló elmélete igazolta. Heidelbergi tanulmányainak idején maga Mileva is részt vett Lénárd előadásain. Lénárd rosszindulatú cikkeiben taglalta, hogy Einstein „zsidó szélhámos”, a relativitáselmélet pedig „kezdettől fogva megjósolható lett volna - ha a fajelmélet szélesebb körben elterjed -, mivel Einstein zsidó”. Végül Lénárd állt a magát Relativitásellenes Ligának nevező csoport élére, amely azzal a céllal jött létre, hogy megtisztítsa Németországot a „zsidó fizikától”, és biztosítsa az árja fizika tisztaságát. Lénárd nézetei nem voltak egyedülállóak a fizika világában. Számos német tudós csatlakozott hozzá, többek között a Nobel-díjas Johannes Stark és Hans Geiger (a róla elnevezett számláló feltalálója). 1920 augusztusában az elmélet ellenzőinek egyik nagyhangú csoportja kibérelte a berlini Filharmónia nagytermét, és azzal a céllal szerveztek összejövetelt, hogy leleplezzék a relativitáselméletet. Meglepő módon maga Einstein is a közönség

soraiban volt. Szembenézett a dühös szónokokkal, akik egymás után nyilvánosságot hajhászónak, plagizátornak vagy éppen sarlatánnak nevezték. A következő hónapban újabb ilyen összecsapásra került sor, ezúttal a Német Tudósok Társaságának ülésén, Bad Nauheimban. Ezúttal a rendőrség is kivonult, hogy a terem bejáratát őrizzék, és megakadályozzanak bármiféle demonstrációt vagy erőszakos cselekedetet. Einsteint kifütyülték és lehurrogták, amikor megpróbált válaszolni Lénárd uszító vádpontjaira. A botrányos vita híre eljutott a londoni újságokhoz is, és az angolokat igencsak aggasztani kezdték a pletykák, amelyek szerint a nagyhírű német tudóst kiűzhetik Németországból. A német külügyminisztérium londoni képviselete a pletykák cáfolatául kiadott egy közleményt, amely szerint a német tudományos élet számára katasztrófa lenne, ha Einstein elhagyná az országot: „nem szabadna elűznünk egy ilyen embert, […] aki hatékony kulturális propagandánk eszköze lehet”. 1921 áprilisában, miközben a világ minden tájáról özönlöttek a meghívások, Einstein úgy döntött, hogy frissen szerzett hírnevét nem csupán a relativitáselmélet népszerűsítésére használja, hanem más eszméket is felkarol: többek között a béke és a zsidó nemzeti összefogás ügyét. Végre felfedezte zsidó gyökereit. (Az igazsághoz az is hozzátartozik, hogy cionista kollégái tartottak attól, hogy Einstein, akiről köztudott volt, nem tesz lakatot a szájára, valami kifogásolható dolgot mond majd. Egyszer például kijelentette, hogy véleménye szerint a zsidó államot Peruban kellene létrehozni, mert a zsidók miatt onnan senkit sem kellene szükségtelenül kitelepíteni. Azt is gyakran hangoztatta, hogy a zsidó és az arab nép közötti barátság és kölcsönös tisztelet elengedhetetlenül szükséges ahhoz, hogy a Közel-Keleten sikeresen létre lehessen hozni a zsidó államot. Egyszer pedig így fogalmazott: „Sokkal szívesebben látnám, hogy értelmes megegyezés születik az arabokkal a békés egymás mellett élésről, mint azt, hogy megalakul a zsidó állam.”)

Barátjával, Kurt Blumenfelddel folytatott hosszú beszélgetései során kezdte átérezni azt a mély szenvedést, amelyet a zsidó népnek kellett eltűrnie az évszázadok során. Blumenfeld a felelős azért, hogy „felébresztette lelkem zsidó részét” - írta egyszer. Chaim Weizmann, a zsidó mozgalom egyik vezetője találta ki, hogy Einsteint egyfajta mágnesként használva, támogatásokat lehetne szerezni a jeruzsálemi Héber Egyetem számára. A terv része volt, hogy Einsteint turnéra küldik Amerika szívébe. Amint az Einsteint szállító hajó kikötött New Yorkban, a fizikust szinte lerohanta a riporterek hada, akik mind látni akarták. A New York-i utcákon tömegek várták, hogy az Einsteint szállító autókonvoj elhaladjon, és üdvrivalgással fogadták, ahogy a nyitott limuzinból integetett. - Olyan ez, mint a Barnum Cirkusz! - mondta Elsa, amikor valaki egy virágcsokrot dobott oda hozzá. - A New York-i hölgyek minden évben új divatra vágynak -felelte Einstein. - Ebben az évben a relativitás a divat. Talán mégiscsak van bennem valami a sarlatánból vagy a hipnotizőrből, hiszen az emberek úgy vonzódnak hozzám, mint egy cirkuszi bohóchoz. Ahogyan várható volt, a közvélemény hatalmas érdeklődést tanúsított Einstein iránt, mindez pedig a cionista ügynek is nagy lökést adott. Pártfogók, kíváncsiskodók és a zsidóügy elkötelezett hívei dugig megtöltöttek minden előadótermet, amelyben csak beszédet tartott. Manhattanben a 69. ezred fegyvertárába 8 ezer fős tömeg préselődött be, és 3 ezer embert el kellett küldeni, akik hiába várták, hogy csak egy pillantást vethessenek a zsenire. A New York-i City College-on tartott fogadás volt Einstein körutazásának csúcspontja. Isidor Isaac Rabi, aki később szintén elnyerte a Nobeldíjat, gondosan feljegyezte Einstein előadásának minden szavát, miközben ámulattal nyugtázta, hogy Einstein - a legtöbb fizikustól eltérően - rendelkezik azzal a karizmával, amellyel egész tömegeket képes elbűvölni. (Az intézmény rektori hivatalában a mai napig ott függ az a fénykép, amelyen Einstein látható az iskola

diákjainak gyűrűjében.) New Yorkból indulva Einstein afféle kampánykörútra indult Amerikába, és útja során több nagyobb városban is előadást tartott. Clevelandben 3 ezer ember fogadta. „A zsidó háborús veteránokból álló különítmény valószínűleg komoly sérülésektől óvta meg, amikor hatalmas erőfeszítéssel sikerült visszavernie az eszeveszetten lökdösődő embertömeget, amelynek tagjai csak egy pillantást akartak vetni Einsteinre.” Washingtonban találkozott az amerikai elnökkel, Warren G. Hardinggal is, de beszélgetni sajnos nem tudtak, mert Einstein egy szót sem tudott angolul, míg Harding sem németül, sem franciául nem értett. (Mindent összevetve, a sebtében szervezett turné csaknem 1 millió dollárt hozott, és ebből 250 ezer dollárt tettek ki azok az adományok, amelyeket Einstein a Waldorf Astoria Hotelben tartott vacsorán gyűjtött, ahol nyolcszáz zsidó doktor előtt mondott beszédet.) Amerikai körutazása nemcsak amerikaiak millióit avatta be tér és idő rejtelmeibe, de a zsidóügyért érzett mély és szívből jövő elkötelezettségét is megerősítette. A nyugodt, közép-osztálybeli európai családban felcseperedő Einsteinnek sosem volt közvetlen kapcsolata a világ különböző tájain élő szegény zsidók küzdelmeivel. Mindezt megtapasztalva az alábbiakat jegyezte meg: „Egészen addig nem láttam még zsidó tömeget, amíg el nem jutottam Amerikába. Igazán csak itt fedeztem fel a zsidóságot. Sok zsidóval találkoztam már korábban is, de sem Berlinben, sem máshol Németországban nem találkoztam magával a zsidó néppel. Az Amerikában megismert zsidóság Oroszországból, Lengyelországból, általában véve Kelet-Európából érkezett.” Az Egyesült Államok után Einstein Angliába utazott, ahol Canterbury érsekével találkozott. Az egyház legnagyobb megkönnyebbülésére Einstein biztosította őt arról, hogy a relativitáselmélet nem fogja aláásni az emberek erkölcsi érzékét és vallásos hitét. Együtt ebédelt a Rothschildokkal, és találkozott a nagy hírű klasszikus fizikussal, Lord Rayleigh-vel, aki a

következőket mondta Einsteinnek: „Ha az ön elméletei helytállóak, akkor, úgy vélem […] olyan események szemtanúi leszünk, amelyekre a normann hódítás óta nem volt példa.” Amikor pedig Einsteint bemutatták Lord Haldane-nak és leányának, az ifjú hölgy Einsteint megpillantva egyszerűen elájult. Einstein lerótta tiszteletét és koszorút helyezett el Isaac Newton sírjánál is Anglia legszentebb földjén, a Westminster apátságban. 1922 márciusában meghívást kapott, hogy mondjon beszédet a College de France-ban, ahol immár a párizsi sajtó rajongta körül, és ahol szintén hatalmas tömegek kísérték. Az egyik újságíró így írt róla: „Hihetetlenül divatba jött. Professzorok, politikusok, művészek, rendőrök, taxisofőrök, de még a zsebtolvajok is tudnak róla, ha Einstein előadást tart. Egész Párizs tájékozott, sőt többet is mond Einsteinről annál, mint amit tud.” Az utazást azonban kisebb botrányok is tarkították, mivel néhány tudós, az I. világháborús sérelmek miatt, bojkottálta Einstein előadását, azzal a kifogással, hogy Németország nem tagja a Népszövetségnek. (Erre reagálva írta egy párizsi újság a következő gúnyos sorokat: „Vajon, ha egy német találná meg a rák vagy a tuberkulózis ellenszerét, akkor ez a harminc akadémikus csak akkor használhatná a gyógymódot, miután Németország belépett a Népszövetségbe?”) Einstein visszatérését Németországba jócskán beárnyékolta a háború utáni Berlin politikai instabilitása. A politikai orgyilkosságok idejét élték: 1919-ben a két szocialista vezetőt, Rosa Luxemburgot és Karl Liebknechtet ölték meg, 1922 áprilisában pedig a német külügyminiszteri posztig emelkedő Walter Rathenaut, egy zsidó fizikust, aki Einstein egyik kollégája volt. Néhány nappal később, újabb merényletben, egy másik neves zsidó személyiség, Maximilian Harden sérült meg súlyosan. Nemzeti gyásznapot rendeltek el, a színházak, iskolák és egyetemek is bezártak Rathenau emlékére. Csaknem egymillió ember állt némán a parlament épülete közelében, ahol a gyászszertartást tartották. Lénárd Fülöp mindezek ellenére sem volt

hajlandó elhalasztani óráit a Heidelbergi Egyetem fizikai intézetében. (Korábban még fel is vetette, hogy helyes lenne meggyilkolni Rathenaut. A gyásznapon munkások egy csoportja megpróbálta rábeszélni Lénárdot, hogy halassza el az óráit, de az épület második emeletéről valaki vizet zúdított rájuk. A munkások ezért betörtek az intézetbe, és kihurcolták Lénárdot. Már éppen beledobták volna a közeli folyóba, amikor a rendőrség közbelépett.) Abban az évben egy fiatal német férfit, Rudolph Leibust azzal vádolták meg, hogy pénzt ajánlott Einstein és más értelmiségiek meggyilkolásáért, mondván, „hazafias kötelesség lelőni a pacifista érzelmeket tápláló vezetőket”. A bíróság végül bűnösnek találta, de mindössze kisebb pénzbüntetést kapott. (Einstein komolyan vette a fenyegetéseket, akár antiszemiták, akár elmebetegek részéről érkeztek. Egy alkalommal Eugenia Dickson, egy zavart elméjű emigráns néhány fenyegető levelet írt Einsteinnek, amelyekben azzal vádolta meg, hogy a valódi Einstein helyébe lépett álruhás gazember, majd berontott Einstein házába, és megpróbálta megölni. Mielőtt azonban az őrült nőszemély a fizikus közelébe kerülhetett volna, Elsa az ajtóban szembeszállt vele, sikerült letepernie, majd hívta a rendőrséget.) Einstein az antiszemitizmus egyre fenyegetőbb hullámait látva kihasználta a kínálkozó alkalmat, és újabb világ körüli turnéra indult, ez alkalommal azonban kelet felé vette az irányt. A filozófus és matematikus, Bertrand Russell éppen előadás-sorozatot tartott Japánban, vendéglátói pedig megkérték, nevezze meg a kor legjelesebb személyiségeit, hogy őket is meghívhassák. Russell rögtön Lenint és Einsteint említette. Mivel Lenin természetesen nem állt kötélnek, a meghívást Einstein kapta. Ő elfogadta, és 1923 januárjában megkezdte odisszeáját. „Az élet olyan, mint a biciklizés. Ha meg akarod tartani az egyensúlyt, mozgásban kell maradnod” írta ekkoriban. Japán és Kína felé tartva Einstein megkapta a régen esedékes üzenetet Stockholmból, amelyben arról értesítették, hogy megnyerte

a fizikai Nobel-díjat. Csakhogy nem a relativitáselméletért, életműve csúcsáért ítélték oda neki, hanem a fotoelektromos jelenség leírásáért. Amikor Einstein a következő évben végül elmondta beszédét a díj átadásakor, rá jellemző módon teljesen megdöbbentette a közönséget azzal, hogy a várakozás ellenére nem a fotoelektromos hatásról, hanem a relativitáselméletről beszélt. De vajon miért kellett ilyen sok idő ahhoz, hogy Einstein - aki a fizika tudományának messze legismertebb és legnagyobb tiszteletnek örvendő képviselője volt - megkapja a Nobel-díjat? A bizottság egészen sajátos módon, 1910 és 1921 között nyolc alkalommal tagadta meg, hogy neki ítélje a díjat. Ezen időszak alatt számos kísérletet végeztek, hogy a relativitáselmélet helyességét bebizonyítsák. Sven Hedin, a Nobel-díj jelölőbizottságának tagja később bevallotta, hogy a problémát Lénárd okozta, aki igen nagy befolyással bírt más bírákra, többek között Hedinre is. A Nobel-díjas fizikus, Robert Millikan is úgy emlékezett vissza, hogy maga a jelölőbizottság sem jutott közös nevezőre a relativitáselmélet kérdésében, és végül egyik tagtársukra osztották a feladatot, hogy értékelje a teóriát, aki aztán „minden idejét azzal töltötte, hogy Einstein relativitáselméletét tanulmányozza. De képtelen volt megérteni. Nem mertük odaítélni a díjat, mert azzal azt kockáztattuk volna, hogy később esetleg kiderül: a relativitáselmélet mégsem helyes.” Ígéretének és a válási megállapodásnak megfelelően Einstein a díjjal járó pénzösszeget (amely 1923-ban 32 ezer dollárnak felelt meg) elküldte Milevának, aki három társasházat vásárolt belőle Zürichben. Az 1920-30-as években Einstein már a világ színpadának főszereplője volt. (Einsteint, a német társasági élet ünnepelt figuráját szinte folyamatosan jómódú asszonyok vették körül, akik valósággal szomjaztak Einstein tréfáira és bölcsességeire, sokuk pedig igen bőkezű támogatásokkal csatlakozott Einstein ügyeihez és jótékony célú adományaihoz. Előfordult, hogy saját limuzinjukkal

hozatták be Caputhban lévő nyaralójából, hogy elvigyék egy-egy jótékonysági estélyre vagy koncertre. Emiatt persze pletykák kaptak szárnyra Einstein állítólagos szerelmi ügyeiről. A pletykák forrása azonban minden esetben ugyanaz a személy volt: egy szobalány, aki a caputhi nyaralóban dolgozott. Herta Waldow pikáns sztorikat adott el a sajtónak, csakhogy semmiféle bizonyítéka nem volt Einstein házasságtörésére, sőt még azt is elismerte, hogy az említett társasági hölgyek személyesen ajándékozták meg Elsát különféle bonbonokkal, amikor eljöttek a férjéért, hogy így oszlassanak el bármiféle rosszindulatú pletykát. Konrad Wachsmann, az építész, aki segédkezett a caputhi nyaraló tervezésében, szintén szemtanúja volt az Einstein család hétköznapjainak, és ő is arra a következtetésre jutott, hogy ezek a kapcsolatok teljesen ártalmatlanok voltak. Meg volt győződve arról, hogy ezek az ismeretségek „szinte kivétel nélkül” plátói természetűek voltak, és Einstein soha nem csalta meg Elsát ezekkel a nőkkel.) Az újságok bármit megadtak volna, hogy interjút készíthessenek vele, arca a filmhíradókból köszönt vissza, szüntelenül előadásokra kérték fel, az újságírók pedig rendre beszámoltak élete minden apró mozzanatáról. Einstein egyszer megjegyezte, hogy hasonlít Midasz királyhoz, mert amihez csak nyúl, az az újságok címlapjára kerül. Amikor a New York-i Egyetem 1930-ban végzett osztályának hallgatóit megkérték, hogy nevezzék meg a világ leghíresebb figuráját, ők az első helyen Charles Lindberghet említették, a másodikon pedig Albert Einsteint, aki így az összes hollywoodi mozisztárt lekörözte. Bárhová is ment, jelenléte nyomban hatalmas tömeget vonzott. Egyszer például egy négyezres tömeg csaknem lázadásban tört ki New Yorkban, mert nem fértek be a relativitáselméletről készített oktatófilm bemutatójára, amelyet az Amerikai Természettudományi Múzeumban tartottak. Gyárosok egy csoportja pedig összeadta a pénzt az Einstein-toronyra: egy futurisztikus külsejű, a Nap megfigyelésére szánt és 16 m magas tornyában távcsővel felszerelt obszervatóriumra, amelynek felépítésére 1924-ben Potsdamban került sor. A művészek és

fotográfusok leghőbb vágya volt, hogy a zseni arcát megörökítsék, olyannyira, hogy egyszer egy űrlapon a foglalkozása rovatba Einstein azt írta: modell. Felesége kíséretében járta a világot, hogy elkerülje a hibát, amelyet Milevával való kapcsolatában elkövetett. Elsa legnagyobb örömére mindig magával vitte, amikor hírességekkel, királyi személyekkel és a világ uraival találkozott, cserébe pedig imádta férjét, és fürdött a hírnévben. A nő „kedves volt, melegszívű, anyáskodó, tipikus nagypolgár, aki imádta, ha gondját viselheti az ő Albertjének”. 1930-ban Einstein elindult második diadalmas amerikai körútjára. San Diegóban tett látogatása során a humorista Will Rogers a következőket mondta róla: Mindenkivel hajlandó volt egy vacsoraasztalhoz ülni, mindenkivel váltott néhány szót, mindenkinek pózolt, akinek még volt film a kamerájában, részt vett minden ebéden, estélyen, minden filmbemutatón, minden házassági ceremónián, és a válások kétharmadán is megjelent. Olyannyira jópofa fickónak tartotta mindenki, hogy végül senki sem merte megkérdezni tőle, miről is szól egyáltalán az elmélete. Einstein meglátogatta a Kaliforniai Technológiai Intézetet (Caltech) és a Wilson-hegy tetején álló csillagvizsgálót, ahol találkozott Edwin Hubble csillagásszal, aki Einstein több elméletét is igazolta. Ellátogatott Hollywoodba, ahol szupersztároknak kijáró, ragyogó fogadtatásban részesült. 1931-ben Elsá-val együtt részt vett a Charlie Chaplin-film, a Nagyvárosi fények (City Lights) világpremierjén. A tülekedésben mindenki megpróbált egy pillantást vetni a világhírű tudósra, akit Hollywood krémje vett körbe. A megnyitón, miközben a tömeg vadul éltette Chaplint és Einsteint, Chaplin megjegyezte: „Engem azért méltatnak, mert mindenki érti, amit csinálok, önt pedig azért, mert senki nem érti, amit csinál.” Einsteint bámulatba ejtette, mekkora felhajtást csapnak a

hírességek körül, ezért megkérdezte, mindez mit is jelent valójában. Chaplin bölcsen így válaszolt: „Semmit.” (Amikor Einstein felkereste a híres New York-i Riverside-templomot, és megpillantotta arcképét a világ legnagyobb filozófusait, politikai vezetőit és tudósait ábrázoló festett üvegablakon, megjegyezte: „Azt még el tudtam volna képzelni, hogy zsidó szentet csinálnak belőlem, de azt nem hittem volna, hogy protestánst!”) Einsteint filozófiai és vallási nézeteiről is rendszeresen faggatták. 1930-ban hatalmas sajtónyilvánosságot kapott, amikor találkozott egy másik Nobel-díjassal, az indiai misztikus költővel, Rabindranáth Tagoréval. A két férfi különös látványt nyújtott együtt, Einstein lobogó fehér haja remekül illett Tagore hasonlóan impozáns, hosszú ősz szakállához. Az egyik újságíró meg is jegyezte: „Érdekes volt együtt látni őket. Tagore, a költő, egy nagy gondolkodó fejével és Einstein, a gondolkodó, egy költőével. A külső megfigyelő számára olyan volt, mintha két bolygó megállt volna, hogy egy kicsit csevegjen.” Mióta gyermekként Kantot olvasott, Einstein gyanakvással figyelte a klasszikus filozófiát, amelyről úgy vélte, hogy sokszor nem más, mint hangzatos, de végső soron semmitmondó zagyvaság. Erről így írt egyszer: „Hát nem olyan a filozófia, mintha csak mézzel írták volna? Csodálatosan fest, ha az ember csak rápillant, de ha még egyszer szemügyre veszi, akkor máris elillant az egész. És nem maradt más, csak a maszat.” Tagore és Einstein nézetei nem egyeztek abban a kérdésben, hogy a világ létezhet-e az ember lététől függetlenül. Míg Tagore ragaszkodott ahhoz a misztikus felfogáshoz, hogy az emberi létezés elengedhetetlenül szükséges a valóság létezéséhez, addig Einstein úgy vélte, hogy „a világ a fizika szemszögéből nézve az emberi tudattól függetlenül is létezik”. Noha a fizikailag létező valóság kérdésében nem értettek egyet, a vallás és az erkölcs területén több dologról is egy véleményen voltak. Einstein például kifejtette, hogy az erkölcsöt az emberek határozzák meg, nem pedig Isten: „Az

erkölcsösség a lehető legfontosabb kérdés - de csak nekünk, Istennek nem.” Azt is hozzáfűzte: „Nem hiszek az egyén erkölcstelenségében, a morált tisztán emberi tevékenységnek tartom, amely mögött semmiféle természetfeletti hatalom nem áll.” Noha a hagyományos filozófiával szemben szkeptikus maradt, a vallás misztériumát mélységesen tiszteletben tartotta, különösen pedig a lét természetére vonatkozó kérdéseket. Így írt erről: „A tudomány vallás nélkül béna, a vallás tudomány nélkül vak.” A vallás nagy kérdéseivel szemben tanúsított tiszteletet minden tudomány forrásának tekintette: „A tudomány birodalmában minden kiváló gondolat mély vallásos érzésből fakad.” Ugyancsak ezzel kapcsolatban jegyezte meg: „A misztérium érzékelése a legszebb és legmélyebb tapasztalás, amelyre ember csak szert tehet. Ez nem csupán a vallás alapvető kérdése, hanem minden komoly művészeti és tudományos törekvésé is. Ha valami vallásosnak nevezhető bennem, akkor az a világ felépítésének határtalan csodálata, már amennyit a tudomány képes feltárni belőle.” A vallással kapcsolatban legelegánsabban és legtisztábban talán 1929-ben írt: Nem vagyok ateista, de nem nevezném magam panteistának sem. Annak a kisgyermeknek a helyzetében vagyunk, aki bemegy egy hatalmas könyvtárba, amely számtalan, különböző nyelven írt könyvvel van tele. A gyermek tudja, hogy valakinek meg kellett írnia azokat a könyveket. De hogy hogyan, az számára elképzelhetetlen. Nem érti a nyelveket, amelyeken a könyvek íródtak. Homályosan gyanít valami misztikus szabályt a könyvek elrendezésében, de nem tudja, mi az. Úgy vélem, még a legértelmesebb emberi lénynek is így kellene viszonyulnia Istenhez. Egy csodálatosan elrendezett, és bizonyos törvényeknek engedelmeskedő univerzumot szemlélünk, amelynek törvényeit csak homályosan értjük. Behatárolt elménk képtelen felfogni azt a misztikus erőt, amely az összefüggéseket mozgatja. Lenyűgözött Spinoza panteizmusa, de azokat a felismeréseit talán még inkább csodálom, amelyekkel hozzájárult a

modern gondolkodáshoz, mert ő az első filozófus, aki a testet és a lelket egynek, nem pedig két különböző dolognak tartotta. Einstein gyakran beszélt kétféle Istenről, akiket a vallásról szóló vitákban gyakran felcserélnek. Az első a személyes Isten, az Isten, aki imáinkra válaszol, aki kettéválasztja a tengert, és aki csodákat tesz. Ez a Biblia Istene, aki beavatkozik az emberek életébe. A másik Isten, akiben Einstein is hitt, Spinoza Istene, aki a világegyetemet mozgató, elegáns és egyszerű törvényeket megalkotta. Csodálatos módon Einstein még a hatalmas sajtófelhajtás közepette sem veszítette szem elől célját, és minden erejével azon volt, hogy megismerje a világegyetem törvényeit. Elég fegyelmezett volt ahhoz, hogy az Atlanti-óceánt átszelő hosszú hajóutakon vagy a vonatokon ülve is ki tudja zárni a zavaró körülményeket, és csak a munkájára figyeljen. Ami pedig Einsteint ebben az időben a leginkább foglalkoztatta, az volt, vajon az általa felállított egyenletek képesek lesznek-e felfedni a világegyetem szerkezetét.

6. FEJEZET A Nagy Bumm és a fekete lyukak Volt-e a világegyetemnek kezdete? Véges vagy végtelen az univerzum? Vajon tényleg elpusztul-e egyszer? Amikor Einstein elmélete lehetséges következményein kezdett gondolkodni, ugyanazokba a kérdésekbe ütközött, amelyekbe Newton és az évszázadokkal korábban élt fizikusok egész sora. 1692-ben, miután Newton befejezte mesterművét, a Philosophiae Naturalis Principia Mathematicát, igencsak zavarba ejtő levelet kapott egy lelkésztől. Richard Bentley rámutatott, hogy ha a gravitáció szigorúan csak vonzóerő lehet, és soha nem taszító, akkor a statikus csillagrendszerek egy idő után összeomlanak. Ez az egyszerű, mégis rendkívül jelentős megfigyelés rengeteg kérdést vetett fel. A világegyetem mozdulatlannak tűnt, ugyanakkor a Newton által felfedezett egyetemes gravitációnak idővel mégis össze kellett volna omlasztania. Bentley egy olyan kulcsfontosságú kérdésre mutatott rá, amellyel minden kozmológiának szembe kellene néznie, amelyben a gravitáció kizárólag vonzóerő: egy véges világegyetemnek szükségszerűen instabilnak és dinamikusnak kell lennie. Miután ezt a zavarba ejtő kérdést végiggondolta, Newton válaszlevelet írt Bentleynek, amelyben kifejtette, hogy a világegyetem csakis akkor kerülheti el ezt az összeomlást, ha végtelen számú, egyforma csillagrendszerből áll. Ha a világegyetem valóban végtelen, akkor valamennyi csillagra egyforma vonzerő fejt ki hatást minden irányból, és az univerzum mozdulatlan marad még akkor is, ha a gravitáció kizárólag vonzóerőként működik. Newton mindezt így írta le: „Ha azonban az anyag végtelen térben oszlana el egyenletesen, akkor sohasem sűrűsödhetett egyetlen tömeggé […],

ahogyan a Nap és az állócsillagok kialakultak A következtetés alapján azonban felmerül egy még messzebbre vezető kérdés, az Olbers-paradoxon. Miért sötét az éjszakai égbolt? Ha a világegyetem valóban végtelen, statikus és egyforma minden irányban, akkor bármerre néznénk is, csillagokat látnánk az égen. Ebből pedig az következne, hogy minden irányból végtelen mennyiségű csillagfény jutna el a szemünkhöz, az éjszakai égbolt pedig nem fekete lenne, hanem fehéren izzó. Ha tehát a világegyetem véges és egységes volna, akkor összeomlana, ha azonban végtelen, akkor az égbolt tüzesen izzana. Két évszázaddal később Einstein is szembekerült ezekkel a problémákkal, de immár rejtettebb formában. 1915-ben a világegyetemet olyasfajta kedélyes kis helynek tartották, amelyet egyetlen mozdulatlan és magányos galaxis, a Tejútrendszer alkot. Ez az éjszakai égboltot átszelő fényes sáv csillagok milliárdjaiból áll. Amikor azonban Einstein hozzálátott megoldani egyenleteit, valami rendkívül zavaró és váratlan dologra bukkant. Ő azt feltételezte, hogy a világegyetemet valamiféle egynemű gáz tölti ki, amely körbeveszi a csillagokat és a porfelhőket. Legnagyobb megdöbbenésére azonban arra jött rá, hogy a világegyetem valójában dinamikus: vagy tágul, vagy összehúzódik, de semmiképpen nem mozdulatlan. A kozmológiai kérdések ingoványos talajára tévedt, és neki is szembe kellett néznie azokkal a problémákkal, amelyek már időtlen idők óta zavarba ejtették a Newtonhoz hasonló filozófusokat és fizikusokat. A véges univerzumok a gravitációs hatás miatt nem lehetnek mozdulatlanok. Einstein, aki Newtonhoz hasonlóan egy táguló vagy zsugorodó univerzummal találta szemben magát, még nem állt készen arra, hogy egyszerűen elvesse az időtlen és mozdulatlan univerzumról alkotott, széles körben elterjedt képet. A forradalmi gondolkodású Einstein még nem volt elég forradalmi, hogy elfogadja az univerzum kezdetének vagy tágulásának tényét. Megoldási javaslata tehát meglehetősen sutára sikeredett. 1917-ben bevezette a sokak által

légből kapottnak tartott kozmológiai állandót, amelyet beépített egyenleteibe. Ez az állandó egy taszító antigravitációs erőt feltételez, amely pontosan kiegyenlíti a gravitáció által kifejtett vonzóerőt. A világegyetem, parancsra ugyan, de ismét mozdulatlanná vált. Einstein azonban rájött arra, hogy ehhez a trükkhöz az általános kovariancia, vagyis az általános relativitás elve mögött meghúzódó legfontosabb matematikai alapelv két lehetséges általánosan kovariáns objektumot is felkínál: a Ricci-görbületet (amely az általános relativitás alapját képezi), illetve a téridő térfogatát. Egyenleteit tehát ki tudta egészíteni egy második taggal, amely összeegyeztethető volt az általános kovariancia elvével, és arányos a világegyetem térfogatával. Más szóval, a kozmológiai állandó bevezetésével Einstein energiát tulajdonított az üres térnek. Ez az antigravitációs tényező, amelyet manapság „sötét energiának” neveznek, a tiszta vákuum energiája. Képes arra, hogy eltávolítsa egymástól a galaxisokat, vagy éppen egymáshoz közelítse azokat. Einstein a kozmológiai állandó értékét úgy választotta meg, hogy pontosan kiegyensúlyozza a gravitáció által okozott összehúzódás mértékét, így az univerzum ismét mozdulatlanná vált. A megoldással azonban valójában maga sem volt elégedett, mert az egész valahogy matematikai szemfényvesztésnek tűnt, de nem volt más választása, ha meg akarta őrizni a statikus világegyetem képét. (Újabb 80 évbe került, míg a csillagászok végül bizonyítékot találtak a kozmológiai állandó létezésére, és ma már a világegyetem legfőbb energiaforrásának tartják.) A rejtély csak fokozódott az elkövetkező néhány évben, amikor további megoldásokat fedeztek fel Einstein egyenleteire. 1917-ben Willem de Sitter holland fizikus rájött, hogy Einstein egyenleteinek létezik egy meglehetősen furcsa megoldása is: egy olyan világegyetem, amelyben nincs semmilyen anyag, mégis tágul. Mindehhez csupán a kozmológiai állandóra, a vákuum energiájára volt szükség, amely a táguló világegyetemet hajtja. Ez azonban

meglehetősen nyugtalanította Einsteint, aki - akárcsak korábban Mach - még mindig hitt abban, hogy a téridő természetét a világegyetem anyag-tartalma határozza meg. Csakhogy itt egy anyag nélkül táguló univerzumról volt szó, amelynek csupán sötét energiára van szüksége ahhoz, hogy mozgásban maradjon. A végső, radikális lépéseket Alexander Friedmann tette meg 1922ben, valamint Georges Lemaitre belga pap 1927-ben. Leamaítre bizonyította be, hogy Einstein egyenleteiből egyértelműen következik a világegyetem tágulása. Friedmann megoldása homogén és izotróp univerzumból indult ki, amelynek sugara nő vagy csökken. (Sajnos Friedmann 1925-ben tífuszban meghalt Leningrádban, mielőtt megoldását részleteiben is a világ elé tárhatta volna.) A Friedmann-Lemaitre-elképzelés szerint háromféle lehetséges megoldás létezik, és a világegyetem sűrűségétől függ, hogy melyik valósul meg. Ha a világegyetem sűrűsége nagyobb a kritikus értéknél, akkor a világegyetem tágulását a gravitáció végső soron megfordítja, és az univerzum elkezd összehúzódni. (Ez a kritikus sűrűség nagyjából köbméterenként 5 hidrogénatom.) Ennek a világegyetemnek az általános görbülete pozitív (pozitív görbülete van például egy gömbnek). Ha a világegyetem sűrűsége kisebb, mint a kritikus érték, akkor a gravitáció nem elegendő ahhoz, hogy a világegyetem tágulását visszafordítsa, ezért az a végtelenségig tágulni fog. (Végül a világegyetem a tágulás során meg fogja közelíteni az abszolút nulla fokot, és egyre inkább a Nagy Kihűlés állapotába kerül.) Ennek a világegyetemnek az általános görbülete negatív (ahogy egy nyeregé vagy egy trombita tölcséréé). Végül számolni kell azzal a lehetőséggel is, hogy az univerzum pontosan a kritikus értéken egyensúlyoz (de még ebben az esetben is végtelen ideig tágul). Ennek a világegyetemnek a görbülete nulla, vagyis az univerzum lapos. Elvben tehát a világegyetem sorsát egész egyszerűen meg lehet határozni, elég megmérni az átlagos sűrűségét.

Ám ez az előrelépés inkább a zavart növelte, hiszen most már három kozmológiai modell is próbálta megmagyarázni, milyen irányban változik az univerzum (Einsteiné, de Sitteré, illetve Friedmann és Lemaítre közös modellje). A dolgot egészen 1929-ig nem is bolygatták, akkor azonban Edwin Hubble, akinek eredményei alapjaiban rázták meg a csillagászat tudományát, pontot tett a vita végére. Először is az egyetlen galaxisból álló univerzum elméletét döntötte meg, amikor bebizonyította, hogy a Tejútrendszeren túl is léteznek távoli galaxisok. (A világegyetemről kiderült, hogy többé nem az egyetlen galaxisban található százmilliárd csillaggal egyezik meg, hanem galaxisok milliárdjait foglalja magában, és minden galaxist csillagok milliárdjai alkotnak. Alig egy év leforgása alatt a világegyetem határai szinte felfoghatatlanul kitágultak.) Hubble jött rá arra, hogy galaxisok milliárdjai lehetnek még az űrben, ezek közül pedig a legközelebbi az Androméda, a Földtől mintegy 2 millió fényévnyire. (Maga a galaxis kifejezés eredetileg a görög gala, azaz tej szóból származik, mivel az ókori görögök úgy vélték, hogy a Tejút az istenek által kilöttyintett tej az éjszakai égbolton.) Ez a döbbenetes felfedezés már önmagában helyet biztosított volna Hubble-nek a csillagászok nagyjai között, de ő ennél is tovább ment. 1928-ban sorsfordító utazást tett Hollandiába, és találkozott de Sitterrel, akinek az állítása szerint Einstein általános relativitáselméletéből egyértelműen következik a világegyetem tágulása, méghozzá a vöröseltolódás és a távolság közötti egyszerű összefüggés miatt. Minél messzebb van egy galaxis a Földtől, annál gyorsabban távolodik. (Ez a vöröseltolódás némileg különbözik attól, amelyet Einstein még 1915-ben vizsgált. Az okozza, hogy a táguló világegyetemben a galaxisok egyre messzebb kerülnek a Földtől. Ha például egy sárga fényű csillag távolodik tőlünk, akkor az általa kibocsátott fénysugár sebessége állandó ugyan, de hullámhossza „kinyúlik”, vagyis a sárga fénye a vörös irányába tolódik el. Hasonlóképpen, ha egy sárga fényű csillag közeledik a Föld felé, akkor a fény hullámhossza csökken: összenyomódik, akár

egy harmonika, és kékesebb színű lesz.) Amikor Hubble visszatért a Wilson-hegyen álló obszervatóriumba, hozzálátott, hogy szisztematikusan meghatározza ezeknek a galaxisoknak a vöröseltolódását, és megállapítsa, felállítható-e az összefüggés. Tisztában volt azzal, hogy 1912ben Vesto Melvin Slipher kimutatta: néhány messzi csillagköd távolodik a Földtől, mivel ezeknél vöröseltolódás figyelhető meg. Hubble most elkezdte kiszámolni a távoli galaxisokból érkező fény vöröseltolódását, és arra jött rá, hogy ezek a galaxisok szintén távolodnak a Földtől, vagyis a világegyetem elképesztő ütemben tágul. Aztán felismerte, hogy ezek az adatok tökéletesen összecsengnek a de Sitter által felállított elmélettel. A jelenség a Hubble-törvény nevet kapta, amely azt mondja ki, hogy minél gyorsabban távolodik egy galaxis a Földtől, annál messzebb van tőle (és fordítva). Mindezt távolság és sebesség függvényében ábrázolva csaknem egyenes vonalat kapunk, ahogy ezt az általános relativitáselmélet is megjósolta, az egyenes dőlésszögét pedig Hubble-állandónak nevezzük. Hubble ezek után arra volt kíváncsi, hogyan illeszkednek eredményei az einsteini elképzelésekbe. (Sajnálatos módon Einstein modelljében szerepelt anyag, de nem szerepelt mozgás, míg a de Sitter által felvázolt világ-egyetemben volt mozgás, de nem volt anyag. Hubble eredményei Friedmann és Lemaítre elgondolásának látszottak megfelelni, amelyben anyag és mozgás egyaránt helyet kapott.) 1930-ban Einstein elzarándokolt a Wilson-hegyen álló obszervatóriumba, és életében először találkozott Hubble-lel. (Amikor az ott dolgozó csillagászok azzal dicsekedtek, hogy a hatalmas, mintegy 2,5 m-es távcső, amely akkoriban a világ legnagyobb teleszkópja volt, képes meghatározni a világegyetem szerkezetét, Elsa csupán ennyit jegyzett meg: „Ugyan már! A férjem egy boríték hátoldalán is meg tudja csinálni!”) Amikor Hubble elmagyarázta a sok-sok galaxis elemzésével és fáradságos számítások árán kapott eredményeket, amelyek mind azt mutatták,

hogy minden egyes galaxis távolodik a Tejúttól, Einstein elismerte, hogy a kozmológiai állandó élete legnagyobb baklövése volt. A kozmológiai állandó, amelyet Einstein azért vezetett be, hogy mesterségesen megteremtse a mozdulatlan világegyetemet, egyszerre fölöslegessé vált. A világegyetem tágult, ahogyan arra egy évtizeddel korábban ő is rájött. Ráadásul Einstein egyenletei segítségével lehetett a legegyszerűbben levezetni a Hubble-törvényt. Képzeljük el, hogy a világegyetem egy táguló léggömb, a galaxisok pedig a léggömb felületén lévő pöttyök! Egy ilyen pöttyön üldögélő hangya szemével nézve az összes többi pötty távolodik. És minél messzebb van egy pötty a hangyától, annál gyorsabb lesz ez a távolodás, ahogyan ezt a Hubble-törvény is kimondja. Einstein egyenletei így új megvilágításba helyeztek néhány réges-régi kérdést, például azt, hogy véges-e az univerzum. Ha ugyanis a világegyetem egy falban végződik, akkor jogos a kérdés: mi is van a falon túl? Kolumbusz erre a kérdésre feltehetően úgy válaszolt volna, hogy az a Föld alakjának elképzelésétől függ. Három dimenzióban szemlélve a Föld véges (hiszen nem egyéb, mint a világűrben keringő labda), két dimenzióban azonban végtelennek tűnik (például ha az ember szünet nélkül körbe-körbe jár a kerületén), hiszen aki csupán a felszínén sétál, soha nem ér a végéhez. A Föld tehát egyszerre véges és végtelen, és hogy éppen melyik, az attól függ, hány dimenzióban gondolkodunk. Ehhez hasonlóan, valaki mondhatja azt, hogy három dimenzióban a világegyetem végtelen. Az univerzum végére nem húztak fel semmiféle téglafalat, és az űrbe fellőtt rakéta sem fog soha kozmikus falba ütközni. Ugyanakkor fennáll a lehetőség, hogy a kozmosz, négy dimenzióban szemlélve, igenis véges. (Ha egy négydimenziós labdaként, azaz hiperszféraként ábrázoljuk, akkor elképzelhető, hogy a világegyetem egy pontjából kiindulva tökéletesen körbeutazzuk az univerzumot, és visszatérünk eredeti kiindulásunkhoz. Ebben az univerzumban a legtávolabbi pont, ameddig egy távcsővel el lehet látni, a saját tarkónk.)

Ha a világegyetem egy bizonyos ütemben tágul, akkor tágulása üteméből visszaszámolva nagyjából meg lehet határozni azt az időt, amikor a tágulás elkezdődött. Más szóval, nem elég, hogy a világegyetemnek kezdete volt, még a korát is ki lehet számolni. (2003-ban műholdas adatok szerint a világegyetem 13,7 milliárd éves volt.) 1931-ben Lemaítre feltételezte, hogy a világegyetem sajátos módon, egy szuperforró állapotból keletkezett. Einstein egyenleteiből ugyanis logikusan következik, hogy a világegyetem egy kataklizma során jött létre. 1949-ben Ered Hoyle űrkutató Nagy Bumm-elméletnek nevezte ezt a folyamatot a BBC egyik rádióműsorában. Mivel Hoyle egy rivális elmélet támogatója volt, a legenda szerint sértésnek szánta az elnevezést (bár később mindezt határozottan tagadta). Mindenesetre nem árt tisztázni, hogy a név tökéletesen félrevezető. Nem volt nagy, és szó sem volt bumm-ról. Az univerzum kezdetben ugyanis nem volt más, mint egy végtelenül apró szingularitás, és hagyományos értelemben vett robbanás sem volt, hiszen magának a térnek a tágulása lökte szét a csillagokat. Einstein relativitáselmélete nem csupán addig teljesen szokatlan elképzeléseket vezetett be, mint például a táguló világegyetemet és a Nagy Bummot, de az elmélet következményeként megjelent egy újabb koncepció is, amely már jó ideje rendkívüli mértékben foglalkoztatta a csillagászokat: a fekete lyuk gondolata. 1916-ban, alig egy évvel a relativitáselmélet publikálása után, Einstein döbbenten értesült arról, hogy Karl Schwarzschild fizikus pontosan levezette egyenleteit egyetlen pontszerű csillag esetére is. Korábban Einstein az általános relativitáselmélet egyenleteinél csak közelítő értékeket használt, mert egyenletei rendkívül bonyolultak voltak. Schwarzschild azonban, Einstein hatalmas örömére, mindenféle közelítések helyett rátalált egy pontos megoldásra. Noha Schwarzschild a potsdami asztrofizikai obszervatórium igazgatója volt, önként jelentkezett az orosz fronton harcoló német hadseregbe. Bámulatos módon, a feje fölött

felrobbanó gránátok ellenére is képes volt fizikai problémákon dolgozni. Nem elég, hogy kiszámolta az ágyúlövedékek röppályáját a német hadsereg számára, de megtalálta Einstein egyenleteinek legelegánsabb és legpontosabb megoldását is, amely ma Schwarzschild-megoldás néven ismert. (Sajnálatos módon nem élvezhette sokáig azt a hírnevet, amely a megoldás publikálása után adatott meg neki. A relativitás területének egyik legígéretesebb csillaga 42 éves korában halt meg, alig néhány hónappal cikke megjelenése után, egy olyan ritka bőrbetegségben, amelyet még az orosz fronton szerzett. Halála hatalmas veszteség volt a tudomány számára. Einstein megható gyászbeszédben búcsúztatta el Schwarzschildot, és halála után még inkább meggyűlölte a háború értelmetlen pusztítását.) A Schwarzschild-megoldás, amely hatalmas szenzációt keltett tudományos körökben, komoly következményekkel járt. Schwarzschild rájött arra, hogy egy ilyen pontszerű csillag rendkívüli közelségében a gravitáció olyan erős, hogy még a fény sem képes legyőzni, ezért a csillag láthatatlan. Mindez azonban meglehetősen kényes probléma volt, méghozzá nemcsak Einstein relativitáselmélete szempontjából, hanem Newton elmélete felől nézve is. 1783-ban az angliai Thornhill plébánosa, John Mitchell már feltette a kérdést: lehet-e egy csillagnak olyan nagy tömege, hogy még a fényt is csapdába ejti? Csakhogy számításai, amelyeket kizárólag Newton törvényei alapján végzett el, nem voltak megbízhatóak, mert akkoriban nem ismerték pontosan a fény sebességét. Következtetéseit azonban aligha lehetett figyelmen kívül hagyni. Egy csillag elméletileg akár olyan nagy tömegűvé válhat, hogy fénye elkezd keringeni körülötte. Tizenhárom évvel később híres könyvében, az Exposition du systéme du monde-ban (A világ rendszerének feltárása) Pierre-Simon Laplace matematikus is feltette a kérdést: vajon létezhetnek-e ilyen „láthatatlan csillagok?”. (Gondolatkísérletét azonban később maga is olyan túlzónak találta, hogy könyve harmadik kiadásából már

kihagyta). Ám évszázadokkal később, Schwarzschildnek köszönhetően, a láthatatlan csillagok kérdése ismét felmerült. Ő arra a következtetésre jutott, hogy az ilyen csillagot egy bizonyos „bűvös kör” veszi körül (ezt nevezik ma eseményhorizontnak), e körön belül pedig a téridő elképesztő torzulásai tapasztalhatók. Schwarzschild azt is bebizonyította, hogy ha valaki, szerencsétlen módon, beleesne egy ilyen eseményhorizontba, soha többé nem térne vissza. (Ahhoz ugyanis gyorsabban kellene haladnia, mint a fény, márpedig ez lehetetlen.) Az eseményhorizont belsejéből semmi sem jut ki, még a fénysugár sem. A pontszerű csillag által kibocsátott fény örökké a csillag körüli pályán kering. Külső szemlélő számára ez a csillag tökéletes sötétségbe burkolózna. A Schwarzschild-megoldás segítségével ki lehet számolni azt is, mennyire kellene összesűríteni a közönséges anyagot ahhoz, hogy elérje azt a bűvös kört, amelyet Schwarzschild-sugárnak is neveznek, azt a pontot, ahol a csillag összeomlana. A Nap esetében a Schwarzschild-sugár mindössze 3 km. A Föld esetében kevesebb mint 1 cm. (Mivel az 1910-es években fizikailag elképzelhetetlennek tűnt, hogy az anyagot ilyen mértékben össze lehet sűríteni, fizikusok azt feltételezték, hogy egy ilyen tárgy csakis a fantázia világában képzelhető el.) Minél tovább tanulmányozta azonban Einstein ezeknek a csillagoknak - amelyeket később John Wheeler csillagász keresztelt el fekete lyukaknak - a tulajdonságait, annál furcsább dolgokra bukkant. Ha például beleesnénk egy fekete lyukba, csupán a másodperc töredékéig tartana, amíg átjutnánk az eseményhorizonton. Miközben rendkívüli sebességgel áthaladnánk rajta, látnánk a fényt, amely talán eónok - évmilliárdok - óta csapdába ejtve kering a csillag körül. Az utolsó milliszekundumok nem lennének túl kellemesek, a hatalmas gravitációs erő egyszerűen összezúzná testünk atomjait. Elkerülhetetlen és szörnyű halál várna ránk. Aki azonban biztonságos távolságból figyelné kozmikus halálunkat, egészen más képet látna. A testünk által kibocsátott fény a gravitáció hatására

megnyúlna, mindez pedig úgy festene, mintha mindörökre megdermedtünk volna az időben. A világegyetem többi része szemszögéből ott lebegnénk a fekete lyuk felett, mozdulatlanul. Ezek a csillagok olyannyira fantasztikus tulajdonságokkal rendelkeznek, hogy a legtöbb fizikus úgy vélte, soha nem bukkanunk ilyenekre. Eddington például kijelentette, hogy „a Természet bizonyosan gondoskodott olyan törvényről, amely megakadályozza, hogy a csillagok ilyen abszurd módon viselkedjenek”. 1939-ben Einstein matematikai úton próbálta bizonyítani, hogy a fekete lyuk képtelenség. Egy kialakulóban lévő csillagot kezdett tanulmányozni, azaz az űrben keringő részecskék egy csoportját, amelyek a gravitációs erő hatására fokozatosan közeledtek egymáshoz. Einstein számításai azt mutatták, hogy a részecskéknek ez a keringő csoportja végül fokozatosan összeomlik, de csupán a Schwarzschildsugár másfélszereséig jut el, vagyis fekete lyuk nem keletkezhet. Noha számításai bombabiztosnak tűntek, Einstein figyelmét elkerülte az a lehetőség, hogy magában a csillagban is lejátszódhat az anyag belső robbanása, a gravitációs erő mindent legyőző, az anyagban lévő nukleáris erőkön is felülkerekedő, összenyomó hatására. Ezt a részletesebb számítást 1939-ben hozta nyilvánosságra J. Robert Oppenheimer és tanítványa, Hartland Snyder. Ahelyett, hogy az űrben keringő részecskék egy csoportjából indultak volna ki, feltételeztek egy statikus csillagot, amely elég nagy ahhoz, hogy hatalmas gravitációja legyőzze a csillagon belüli kvantumerőket. Egy neutroncsillag például hatalmas, Manhattan nagyságú (mintegy 30 km átmérőjű) neutronokból áll, és gigantikus méretű atommagja van. A neutronokból álló óriási labda összeomlását a Fermi-féle kontakt kölcsönhatás akadályozza meg, amely meggátolja, hogy ugyanabban az állapotban egynél több legyen egy bizonyos kvantumszámmal rendelkező részecskéből. Ha azonban a gravitációs erő elég nagy, akkor a fenti kölcsönhatás legyőzhető, a csillag pedig összenyomódhat úgy, hogy belül legyen a

Schwarzschild-sugár értékén. Ezen a ponton a tudomány mai állása szerint semmi sem tudja megakadályozni a teljes összeomlást. De harminc évnek kellett ezek után eltelnie, míg rábukkantak az első neutroncsillagra, és felfedezték a fekete lyukakat, éppen ezért a korabeli, a fekete lyukak hajmeresztő tulajdonságairól írt cikkek puszta spekulációkon alapultak. Noha Einstein továbbra is meglehetősen szkeptikusan állt a fekete lyukakhoz, abban bizonyos volt, hogy eljön az a nap, amikor egy másik jóslatát, a gravitációs hullámok létezését igazolni fogják. Amint korábban már láttuk, a Maxwell-egyenletek egyik hatalmas eredménye az a jóslat volt, hogy a rezgő elektromos és mágneses mezők olyan terjedő hullámot hoznak létre, amely megfigyelhető. Einstein analóg módon képzelte el az egyenleteiből levezethető gravitációs hullámokat. A newtoni világrendben gravitációs hullámok nem létezhetnek, hiszen a gravitáció „ereje” az egész világegyetemben egyidejűleg és minden tárgyra egyformán hat. Az általános relativitáselmélet azonban bizonyos értelemben feltételezi a gravitációs hullámok létét, hiszen kimondja, hogy a gravitációs mező rezgése nem haladhatja meg a fény sebességét. Így egy kataklizma, például két fekete lyuk ütközése esetén lökésszerűen keletkezhet gravitációs hullám, mégpedig fénysebességgel terjedő. Einstein már 1916 elején bizonyítani tudta, hogy megfelelő megközelítéseket alkalmazva egyenleteiből levezethetőek a gravitáció hullámszerű mozgásai. Ezek a hullámok fénysebességgel terjednek a téridő szövetében, legalábbis Einstein így vélte. 1937ben tanítványával, Nathan Rosennel együtt sikeresen megtalálta egyenleteinek egy olyan pontos, immár megközelítések alkalmazása nélküli megoldását, amely igazolta a gravitációs hullámok létrejöttét. Ettől a pillanattól fogva a gravitációs hullámok léte az általános relativitáselmélet egyik jóslatává vált. Einsteint rendkívüli módon elkeserítette, hogy életében bizonyosan nem lehet majd szemtanúja ilyesminek. A számítások ugyanis azt mutatták, hogy az efféle esemény megfigyelése messze meghaladja a kor tudományos

kísérleteinek lehetőségeit. (Miután Einstein egyenletei alapján először megjósolta a gravitációs hullámok létezését, nyolcvan évnek kellett eltelnie, míg olyan fizikusok kapták meg a Nobeldíjat, akik közvetett bizonyítékot találtak a gravitációs hullámok létezésére. És ki tudja, hány évbe kerül, míg végre közvetlenül is kimutatják a gravitációs hullámokat. Ezek a gravitációs hullámok azonban olyan eszközt adhatnak majd a kezünkbe, amellyel végre magát a Nagy Bummot vizsgálhatnánk, és rábukkanhatnánk az egyesített mezőelméletre.) 1936-ban Rudi Mandl cseh mérnök különös, a tér és az idő furcsa tulajdonságaira épülő ötletével kereste fel Einsteint. Vajon nem lehet-e lencseként használni egy közeli csillag gravitációját, és felerősíteni vele a távoli csillagok fényét, hasonlóan ahhoz, ahogy üveglencsék segítségével szokták felerősíteni a fényt? Einstein ezt a lehetőséget már 1912-ben fontolóra vette, de Mandl ösztökélésére végül kiszámolta, hogy a lencsék a földi megfigyelő számára gyűrűszerű mintát adnának. Képzeljük el például, ahogy egy távoli galaxis fénye elhalad egy közeli galaxis mellett! Előfordulhat, hogy a közelben lévő galaxis gravitációja a fénysugarat kettéválasztja, a sugár két fele pedig egymással ellentétes irányban megkerüli a galaxist. Mikor a két sugár teljesen körbeér, újból egyesülnek. A Földről szemlélődő ezeket a fénysugarakat fénygyűrűnek látná, vagyis egy optikai illúzió tárulna a szeme elé, amelyet a közeli galaxis körüli fényelhajlás okoz. Einstein azonban arra a következtetésre jutott, hogy „nemigen van esély arra, hogy ezt a jelenséget közvetlenül megfigyelhessük”. Sőt még azt is hozzátette, hogy ez a munka „szinte teljesen értéktelen, de legalább azt a szerencsétlen fickót [Mandlt] boldoggá teszi”. Einstein azonban ebben az esetben is messze megelőzte korát. Hatvan év elteltével ténylegesen rábukkannak az Einstein-lencsékre és az Einsteingyűrűkre, amelyek azóta létfontosságú eszközök a csillagászok kezében. Bármennyire sikeres és messzire vezető elmélet is volt az

általános relativitáselmélet, ez sem készítette fel Einsteint arra az élethalálharcra, amelyet az 1920-as évek közepén vívott meg azért, hogy rábukkanjon az egyesített mezőelméletre, és egyesítse a fizika törvényeit, mindeközben pedig megküzdjön egy másik „démonnal”, a kvantumelmélettel is.

III. RÉSZ BEFEJEZETLEN KÉP Az egyesített mezőelmélet

7. FEJEZET Egyesítés és harc a kvantummal A speciális relativitáselmélet kidolgozása után szinte azonnal, még 1905-ben, Einstein érdeklődése másfelé fordult. Szeme előtt ekkor már nagyobb cél lebegett, az általános relativitáselmélet. 1915-ben hasonló történt. Amint befejezte gravitációs elméletét, figyelmét máris egy sokkal nagyra törőbb terv kötötte le, az egységes mezőelmélet, amely egységesítené a gravitációs elméletet Maxwell elektromágnesességről alkotott teóriájával. Ez lett volna a mestermű, és egyben a gravitáció és a fény természetét immár kétezer éve vizsgáló tudományos kutatások megkoronázása. Einstein egyesített elmélete révén képes lett volna „olvasni Isten elméjében”. Nem Einstein volt az első, aki felvetette, hogy az elektromágnesesség és a gravitáció között kapcsolat lehet. Michael Faraday, aki a 19. században a londoni Királyi Intézetben (Royal Institution) dolgozott, már végzett néhány kísérletet a két, mindent átható erő közötti összefüggés vizsgálatára. Egyik ilyen kísérlete során például mágneseket ejtett le a London hídról, hogy megmérje, esési sebességük ugyanakkora-e, mint az átlagos köveké. Ha a mágnesesség kölcsönhatásba lép a gravitációval, akkor a mágneses mező lefékezheti a gravitációt, a mágnesek pedig eltérő sebességgel hullanak a földre. Egy másik kísérletben az előadóterem mennyezetéről ejtett le egy fémdarabot a padlón lévő párnára, így próbálván kideríteni, vajon az esés képes-e elektromos áramot gerjeszteni a fémdarabban. Kísérletei azonban negatív eredményt hoztak. Faraday azonban megjegyezte: „Ez sem ingatja meg határozott meggyőződésemet, hogy létezik valamiféle kapcsolat gravitáció és elektromosság között.” Bernhard Riemann pedig, aki kidolgozta a tér görbületének elméletét tetszőleges

számú dimenzióban, szilárdan hitt abban, hogy mind a gravitáció, mind az elektromágnesesség leírható tisztán geometriai bizonyítékokkal. Sajnálatos módon sem szemléletes képpel, sem mezőegyenletekkel nem rendelkezett, ezért ötlete nem vezetett sehová. Einstein egyszerű hasonlattal szemléltette az egyesített elmélethez való viszonyulását, amelyben a márványt és a fát hozta fel példának. A geometria gyönyörű világa a márványhoz hasonlatos, a maga sima és folytonos felületével. Az univerzum csillagai és galaxisai a téridő csodálatos márványán játsszák kozmikus játékukat. Az anyag kaotikus világa a szubatomi részecskék átláthatatlanságával és a kvantum értelmetlen szabályaival ezzel szemben olyan, mint a fa. Göcsörtösen, kiszámíthatatlanul és véletlenszerűen növekszik. Az atom belsejében felfedezett új részecskék pedig teljesen elcsúfították az anyag elméletét. Einstein maga is látta, hol hibáznak egyenletei. A végzetes hiányosság az volt, hogy a fa határozta meg a márvány szerkezetét. A téridő görbületének mértékét az adott ponton jelen lévő fa mennyisége szabta meg. Einstein a követendő stratégiát is tisztán látta: felállítani a tiszta márvány elméletét, eltüntetni a fát, vagyis kizárólag a márvány eszköztárával ábrázolni. Ha ugyanis a fáról ki lehetne mutatni hogy márványból van, akkor megvolna a tisztán geometriai alapú elmélet. Egy pontszerű részecske például végtelenül apró, térbeli kiterjedése sincs. A mezőelméletben a pontszerű részecskéket szingularitásnak tekintik, olyan pontnak, amelyben a mező ereje végtelenül nagy. Einstein a szingularitást egyszerűen a tér és idő sík deformációjával akarta helyettesíteni. Képzeljünk el például egy kötelet, amelyen egy hurok vagy egy csomó van! Távolról nézve a hurok akár részecskének is tűnhet, közelről nézve azonban a hurok vagy a csomó nem más, mint egy gyűrődés az egyenes kötélen. Einstein tehát olyan elméletet akart létrehozni, amely tisztán geometriai alapú, és semmiféle szingularitást nem tartalmaz. A szubatomi részecskék, például az elektronok, ebben az elméletben csak afféle

hurkok volnának, apró ráncok a téridő felületén. Az alapvető probléma azonban az volt, hogy hiányzott egy kézzelfogható szimmetria vagy elv, amely a gravitációt és az elektromágnesességet egyesíthette volna. Korábban már láttuk, hogy Einstein gondolkodásában kulcsszerepet kapott a szimmetrián keresztüli egyesítés. A speciális relativitáselmélet esetében a vezérlő kép az volt, hogy versenyt fut egy fénysugárral. Ez a kép mutatta meg az alapvető ellentmondást a newtoni mechanika és a maxwelli mezőelmélet között. Ennek alapján tudta felállítani a fénysebesség állandóságának elvét. Végül pedig ezáltal talált rá a teret és időt egyesítő szimmetriára, a Lorentz-transzformációra. Az általános relativitáselmélet esetében azt a képet látta maga előtt, ahogyan a gravitáció meggörbíti a teret és az időt. Ez a kép rámutatott arra az alapvető ellentmondásra, amely Newton elképzelése és a relativitás között fennáll, előbbi szerint ugyanis a gravitáció mindenütt egyidejűleg hat, ám utóbbi szerint semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél. Ennek a képnek alapján állította fel aztán az egyenértékűség elvét is, amely kimondja, hogy a gyorsuló és a gravitációs rendszerek ugyanazon fizikai törvényeknek engedelmeskednek. Végül pedig ennek segítségével ábrázolta az általános szimmetriát, amely leírta a gyorsulást és a gravitációt, vagyis az általános kovarianciát. Most azonban Einstein valóban nehéz helyzettel szembesült, mert eredménye legalább ötven évvel megelőzte saját korát. Az 1920-as években, amikor egyesített mezőelméletén kezdett dolgozni, csupán két erő volt ismert, a gravitációs és az elektromágneses. Az atommagot ugyan 1911-ben már felfedezte Ernest Rutherford, de az erőt, amely összetartotta, még mindig homály fedte. Ennek ismerete nélkül Einstein kirakós játékának létfontosságú darabja hiányzott. Ráadásul egyetlen kísérlet vagy megfigyelés sem tárt fel semmi olyan ellentmondást gravitáció és elektromágnesesség között, amely kapaszkodóként szolgálhatott volna Einstein számára. Hermann Weyl matematikus, akit rendkívül lelkesített az

egyesített mezőelmélet megalkotásának kísérlete, 1918-ban maga is megpróbálkozott vele. Eredményei kezdetben Einsteint is lenyűgözték. „Tökéletes harmónia” - írta róluk. Weyl kiterjesztette Einstein régi gravitációs elméletét, mégpedig úgy, hogy a maxwelli mezőket közvetlenül beillesztette az egyenletekbe. Aztán kikötötte, hogy az egyenleteknek Einstein eredeti elméletéhez képest több szimmetria esetén is kovariánsnak kell lenniük, méghozzá a skálatranszformációk (a minden távolságot lerövidítő vagy megnövelő transzformációk) alatt is. Csakhogy Einstein néhány különös anomáliára bukkant az elméletben. Például ha egy kör mentén haladnánk, és visszaérnénk a kiindulási pontra, az elmélet alapján azt tapasztalnánk, hogy rövidebbek lettünk, alakunk azonban nem változott. Más szóval, ebben az egyenletben a hosszúságok nem maradtak meg. (Einstein elmélete is megengedte a hosszúságok változását, akkor azonban, ha ugyanoda érkezünk vissza, ahonnan elindultunk, már nem.) Ezenkívül zárt pályán is előfordulhatott, hogy az idő elmozdult, ez viszont a fizikai világ fogalmának mondott ellent. Mindez például abban nyilvánult meg, hogy ha rezgő atomok egy teljes kört megtéve mozognak, frekvenciájuk más lesz, amikor visszaérnek a kezdőponthoz. Noha Weyl elmélete szellemesnek tűnt, el kellett vetni, mert ellentmondott a tényeknek. (Visszatekintve beláthatjuk, hogy Weyl elméletében túl sok volt a szimmetria. A mértékinvariancia nyilvánvalóan olyasféle szimmetria, amelyet a természet nem használ látható univerzumunk leírására.) 1923-ban Arthur Eddington is lendületbe jött. Weyl munkájából ihletet merítve (ahogyan később mások is) megpróbálta megalkotni az egyesített mezőelméletet. Einsteinhez hasonlóan a Riccigörbületre alapozta elméletét, de egyenleteiben a távolság koncepciója nem szerepelt. Egyenletei alapján képtelenség lett volna métereket vagy másodperceket meghatározni, elmélete „geometria előtti” volt. A távolság csupán az utolsó lépésként, az egyenletek eredményeként jelent meg. Az elektromágnesességet pedig a Ricci-

görbület részeként akarta megkapni. Wolfgang Pauli fizikus elutasítóan jegyezte meg az elméletről, hogy „a fizika szempontjából nincs jelentősége”. Einstein sem lelkesedett érte, mert ő is úgy vélte, nem a fizikáról szól. Akadt azonban egy másik cikk, amely Einsteint teljesen lenyűgözte, mégpedig a Königsbergi Egyetem egyik tanára, az egyébként kevéssé ismert matematikus, Theodor Kaluza 1921-es írása. Kaluza azt vetette fel Einsteinnek, aki elsőként vezette be a negyedik dimenzió fogalmát, hogy egyenleteit egészítse ki még egy dimenzióval. Einstein általános relativitáselméletét ötdimenzióssá kezdte alakítani (négy tér- és egy idődimenzióval). Mindez nem igényelt különösebb erőfeszítést, mivel Einstein egyenleteit könnyen át lehetett írni bármely számú dimenzióba. Aztán néhány sorban bebizonyította, hogy ha az ötödik dimenziót leválasztják a többi négytől, akkor Einstein egyenletei jönnek ki, méghozzá Maxwell egyenleteivel együtt. Más szóval, azt a nyolc szörnyű, Maxwell nevét viselő parciális differenciálegyenletet, amelyet minden mérnöknek és fizikusnak kívülről kell fújnia, le lehet egyszerűsíteni az ötödik dimenzióban terjedő hullámokra. Ez azt jelenti, hogy Maxwell elméletét, rejtve ugyan, de tartalmazza Einstein elmélete is, ha a relativitáselméletet öt dimenzióra terjesztik ki. Einsteint bámulatba ejtette Kaluza munkájának leplezetlen merészsége és szépsége. Levelet is írt a matematikusnak, amelyben kijelentette: „Az ötlet, hogy ennek [az egyesítésnek] eléréséhez egy ötdimenziós henger-világra lesz szükség, egy pillanatra sem fordult meg a fejemben. […] Első ránézésre teljesen lenyűgözött az Ön elmélete.” Néhány héttel később, miután tüzetesebben tanulmányozta az elméletet, így írt: „Az Ön elméletének formális egysége elképesztő.” 1926-ban Oskar Klein matematikus általánosította Kaluza eredményeit, majd arról értekezett, hogy az ötödik dimenzió feltehetően azért észrevehetetlen, mert túlságosan kicsiny, és feltételezte, hogy bizonyos összefüggésben áll a kvantumelmélettel. Kaluza és Klein ezzel az egyesítés teljesen új

megközelítési módját javasolták. Az elektromágnesesség az ő értelmezésükben a rendkívül kicsi ötödik dimenzió felszíne mentén haladó rezgésekből áll. Képzeljünk el például egy sekély halastóban éldegélő halat, amely alig valamivel a vízililiomok alatt úszkál! Ez a hal joggal gondolhatja, hogy világa kétdimenziós. Előre és hátra, jobbra és balra tud mozogni, de a „felfelé” fogalma teljességgel idegen számára. De ha világa kétdimenziós, honnan is lehetne tudatában a rejtélyes harmadik dimenziónak? Aztán képzeljük el, hogy egy nap elered az eső! A tó felszínén apró hullámok indulnak meg a harmadik dimenzióban, és ezeket a hal tisztán érzékeli. Miközben a hullámok a felszínen haladnak, a hal feltehetően arra a következtetésre jut, hogy léteznie kell valamiféle rejtélyes erőnek, amely világosabb képet adhat univerzumáról. Legyünk most mi a hal pozíciójában! Ügyeinket a három térbeli dimenzióban intézzük, és mindeközben nem vagyunk tudatában annak, hogy létezhetnek magasabb dimenziók is, amelyek kívül esnek érzékelésünk határán. Az egyetlen közvetlen kapcsolat, amely összeköt bennünket ezzel a láthatatlan ötödik dimenzióval, az a fény, amelyet immár tekinthetünk az ötödik dimenzió mentén terjedő hullámnak is. A Kaluza-Klein-elmélet nem véletlenül működött olyan jól. Emlékezzünk vissza, hogy a szimmetria általi egyesítés volt Einstein egyik legnagyszerűbb stratégiája, amely aztán a relativitás elvéhez vezetett. A Kaluza-Klein-elméletben az elektromágnesesség és a gravitáció az új szimmetria, az ötdimenziós általános kovariáns miatt vált egyesíthetővé. Noha ez a kép - az elektromágnesesség és a gravitáció egyesítése egy új dimenzió bevezetésével - az első pillanattól fogva nagyon vonzónak tűnt, továbbra is fennmaradt a kínzó kérdés: hol is van ez az ötödik dimenzió? A mai napig egyetlen kísérlet sem igazolta, hogy létezne a három ismert térbeli dimenzión, a hosszúságon, szélességen és magasságon kívül bármiféle magasabb dimenzió. Márpedig ha léteznek ilyen magasabb dimenziók, akkor rendkívül aprónak kell

lenniük, még az atomnál is jóval kisebbnek. Tudjuk például, hogy ha klórgázt engedünk ki egy szobában, akkor atomjai lassan a szoba minden zegzugát kitöltik anélkül, hogy bármiféle rejtélyes dimenzióban eltűnnének. Mindebből pedig levonhatjuk a következtetést, hogy bármilyen rejtett dimenziónak kisebbnek kell lennie az atomnál. Ebben az új elméletben, ha az ötödik dimenziót az atomnál is kisebbnek tekintjük, akkor az laboratóriumban semmiképpen sem mérhető, létezése tehát ilyen módon kimutathatatlan. Kaluza és Klein azt feltételezte, hogy az ötödik dimenzió egy apró golyóban „feltekeredve” létezik, amely túl kicsi ahhoz, hogy kísérletileg megfigyelhessük. Noha a Kaluza-Klein-elmélet új és izgalmas látásmóddal próbálta egyesíteni az elektromágnesességet és a gravitációt, Einsteinnek végül kétségei támadtak. A gondolat, hogy az ötödik dimenzió esetleg nem is létezik, csupán puszta matematikai kitaláció vagy délibáb, rendkívül aggasztotta. Ráadásul további problémát jelentett számára, hogy a Kaluza-Klein-elméletben szubatomi részecskék is szerepeltek. Einstein azt tűzte ki célul, hogy gravitációs mezőegyenleteiből kihagyja az elektronokat, de akárhogy is próbálta, nem járt sikerrel. (Visszatekintve látszik, mekkora lehetőség lett volna ez a fizika számára. Ha a fizikusok komolyabban veszik a Kaluza-Klein-elméletet, akkor talán az ötödik dimenzión túl további dimenziók lehetősége is felmerülhetett volna. Márpedig ha a dimenziók számát növeljük, akkor Maxwell mezőjének számszerű növekedéséből a Yang-Mills-mezők következnek. Klein az 1930-as évek végén valójában már felfedezte a Yang-Mills-mezőket, de a II. világháború felfordulásában munkája elsikkadt. Csaknem két évtizedbe került, míg az 1950-es évek közepén újra felfedezték a magerők jelenlegi elméletének alapjait alkotó Yang-Mills-mezőket. Szinte az összes, szubatomi fizikával foglalkozó elmélet erre épül. Újabb húsz év elteltével pedig a Kaluza-Klein-elmélet is újból feltámadt, ezúttal a húrelméletnek nevezett új elmélet formájában, amelyről azt tartják, hogy az egyesített mezőelmélet megalkotásának kiindulópontja lehet.)

Einstein azonban biztosra akart menni. Ha ugyanis a KaluzaKlein-elmélet csődöt mondana, teljesen más irányból kellene megközelítenie az egyesített mezőelméletet. Ekkor inkább úgy döntött, hogy a Riemann-geometrián túlmutató egyéb geometriákat kezdi tanulmányozni. Számos matematikussal konzultált, és gyorsan nyilvánvalóvá vált számára, hogy felfedezetlen terepre tévedt. Einstein biztatására több matematikus hozzálátott, hogy megalkossa a Riemann utáni geometriát, más néven a kapcsolatelméletet, hogy segítségére legyenek a lehetséges új univerzumok felkutatásában. Újabb geometriákat fejlesztettek ki, amelyek olyan fogalmakkal dolgoztak, mint a torzió vagy éppen a csavart terek. (Ezekkel az absztrakt terekkel a fizika további hetven évig nem tudott mit kezdeni, egészen a szuperhúrelmélet megérkezéséig.) A Riemann utáni geometriákkal dolgozni azonban valóságos rémálomnak bizonyult. Einsteinnek ezúttal semmiféle fizikai elv nem állt rendelkezésére, hogy átsegítse az absztrakt egyenletek szövevényén. Korábban az egyenértékűség és az általános kovariancia elvét használta iránytűnek. Mindkét elv kísérleti adatokon alapult, ráadásul konkrét, szemléletes képek is segítettek neki megtalálni a helyes utat. Az egyesített mezőelmélet esetében azonban sem általános fizikai elv, sem ilyen kép nem állt rendelkezésére. A világ mindeközben olyan izgatottan várta Einstein munkájának eredményét, hogy arról a beszámolóról, amelyet a tudós tartott a Porosz Tudományos Akadémián az egyesített mezőelméletről, még a The New York Times is beszámolt, sőt Einstein cikkének bizonyos részleteit is közölte. Hamarosan riporterek százai árasztották el a háza előtti járdát, azt remélve, hogy egy pillantást vethetnek Einsteinre. Eddington ezt írta neki: „Talán szórakoztatja majd a hír, hogy az egyik londoni áruház (a Selfridges) kiragasztotta cikkét a kirakatba (mind a hat oldalt egymás mellé), hogy a járókelők elolvashassák. Hatalmas tömeg gyűlt össze körülötte.” Einstein a világ minden méltatását és tömjénezését odadobta volna egyetlen

egyszerű szemléletes képért, amely utat mutatott volna számára. Más fizikusok közben fokozatosan arra célozgattak, hogy Einstein rossz úton jár, és fizikusi ösztönei cserbenhagyták. Az egyik ilyen kritikus barátja és kollégája, a kvantumelmélet úttörője, a tudományos körökben szellemességéről híres Wolfgang Pauli volt. Egyszer például egy félresikerült fizikai tanulmányról a következőket mondta: „Még csak nem is hibás.” Máskor pedig így szólt egyik kollégájához, akinek cikkéről bírálatot írt: „Azt nem bánom, ha lassan gondolkodik, de azt már igen, ha gyorsabban publikál, mint amilyen gyorsan gondolkodik.” Egy meglehetősen összefüggéstelen szeminárium után így nyilatkozott: „Amit előadott, annyira zagyva volt, hogy még azt sem tudja eldönteni az ember: tökéletes sületlenség-e vagy sem.” Amikor az egyik fizikustársa arról panaszkodott, hogy Pauli túlságosan kritikus, ő ezt felelte: „Bizonyos emberek tyúkszeme nagyon érzékeny, az egyetlen módja pedig, hogy együtt tudjunk élni velük, ha addig taposunk a tyúkszemükre, amíg hozzá nem szoknak.” Az egyesített mezőelméletről szóló véleményét egyik híres mondása foglalta össze legtömörebben: „Amit Isten kettétépett, ember ne fércelje össze.” (A sors iróniája, hogy később maga Pauli is fellelkesült, és ő is előállt saját egyesített mezőelméletével.) Pauli nézetét sok olyan fizikus is osztotta, akiket egyre inkább a 20. század másik hatalmas jelentőségű teóriája, a kvantumelmélet foglalkoztatott. A kvantumelmélet minden idők legsikeresebb fizikai elméletei közé tartozott. Az atomok rejtélyes világát egyetlen más elmélet sem tudta olyan sikerrel feltárni, mint a kvantumelmélet, amelynek a lézert, a modern elektronikát, a számítógépeket és a nanotechnológiát köszönhetjük. A kvantumelmélet azonban teljesen megfoghatatlannak bizonyult. Az atomi világban az elektronok látszólag két helyen lehetnek egyszerre, figyelmeztetés nélkül átugorhatnak egyik pályáról a másikra, és eltűnhetnek a létezés és nemlétezés közötti kísérteties világban. Ahogy Einstein 1912ben megjegyezte: „Minél sikeresebb lesz a kvantumelmélet,

számomra az egész annál nagyobb hülyeségnek tűnik.” A kvantumvilág néhány egészen bizarr vonatkozására 1924-ben derült fény, amikor Einstein furcsa levelet kapott egy ismeretlen indiai fizikustól, Satyendra Nath Bose-tól, akinek statisztikai fizikai tanulmányai olyan különösek voltak, hogy egész egyszerűen senki nem volt hajlandó publikálni azokat. Bose Einstein korábbi, statisztikai mechanikai munkáinak kiterjesztését javasolta, és olyan elméletet próbált felállítani, amely a gázokat teljes egészében kvantummechanikai problémaként kezeli, az atomokat pedig kvantumtárgyaknak tekinti. Ahogyan Einstein kiterjesztette Planck eredményeit, hogy azok a fényre is érvényesek legyenek, Bose is azt vetette fel, hogy Einstein munkája is kiterjeszthető a gázatomok teljes kvantumelméletévé. Einstein, aki mestere volt a témának, rájött, hogy bár Bose számos hibát követett el, például igazolhatatlan állításokat tett, végső megoldása mégis helyesnek tűnik. Einsteinnek nem csupán az érdeklődését keltette fel a cikk, de le is fordíttatta németre, és publikálásra ajánlotta. Ezt követően továbbfejlesztette Bose ötletét, és megírta saját cikkét, amelyben a korábbi eredményt rendkívül alacsony hőmérsékletű, az abszolút nulla fok közelében lévő anyagra alkalmazta. Bose és Einstein rendkívül furcsa dologra bukkant a kvantumok világában: az atomok megkülönböztethetetlenek, vagyis nem lehetséges egyesével felcímkézni azokat, ahogyan Boltzmann és Maxwell gondolta. Míg a sziklák, fák és egyéb hétköznapi dolgok osztályozhatók és megnevezhetők, addig a kvantumvilágban valamennyi hidrogén-atom minden kísérletben egyforma. Nincsenek kék, zöld vagy éppen sárga hidrogénatomok. Einstein arra is rájött, hogy ha egy atomcsoportot rendkívül alacsony hőmérsékletre, csaknem abszolút nulla fokra hűtenének, ahol szinte minden atommozgás megszűnik, akkor valamennyi atom a legalacsonyabb energiaszintre esne, és egyetlen szuperatomot alkotna. Ezek az atomok azonos kvantumállapotba kerülnének, és gyakorlatilag egyetlen gigantikus atomként

viselkednének. Einstein mindezzel az anyag teljesen új és soha nem látott állapotát írta le. Mielőtt azonban az atomok elérik ezt a legalacsonyabb energiaállapotot, a hőmérsékletet olyan alacsonyra kell csökkenteni, hogy az kísérletileg kimutathatatlan, vagyis csupán a fok milliomodrésze válassza el az abszolút nullától. (Ezen a rendkívül alacsony hőmérsékleten az atomok egy ütemre rezegnek, és az egyébként csupán az egyes atomok szintjén megfigyelhető árnyalatnyi kvantumhatások az egész kondenzátumra kiterjednek. Hasonlóan ahhoz, ahogyan egy futballmeccsen a nézők „hullámoznak”, vagyis összehangoltan, egy ütemre állnak fel és ülnek le, a Bose-Einstein-kondenzátumban az atomok is úgy viselkednek, mintha uniszónóban rezegnének.) Einsteint, aki tisztában volt azzal, hogy az 1920-as évek technológiája nem teszi lehetővé az abszolút nulla fok közelében végrehajtott kísérleteket, elkeserítette, hogy élete során nem figyelheti meg a Bose-Einsteinkondenzátumot. (És valóban, Einstein annyival saját kora előtt járt, hogy csaknem hetven év telt el, míg jóslatát kísérletileg igazolhatták.) A Bose-Einstein-kondenzátum kérdésén kívül Einsteint ekkoriban az is foglalkoztatta, vajon a kettősség elve éppúgy alkalmazható-e a fényre, mint az anyagra. 1909-es előadásában bebizonyította, hogy a fénynek kettős természete van: egyszerre mutat a hullámokra és a részecskékre jellemző tulajdonságokat. Noha mindez eretnek gondolatnak számított, a kísérleti eredmények igazolták. Az Einstein által kezdeményezett kettősségi vizsgálatokból ihletet merítve a friss diplomás Louis de Broglie herceg 1923-ban felvetette, hogy maga az anyag is lehet egyszerre hullám-, illetve részecsketermészetű. Ez akkoriban rendkívül merész, forradalmi gondolatnak számított, mivel a fizika világában mélyen gyökerező előítélet volt az iránt, hogy az anyag részecskékből áll. De Broglie azonban, Einstein kettősségről szóló munkáitól sarkallva, a hullámszerűen viselkedő anyag fogalmának bevezetésével magyarázatot tudott adni az atom néhány rejtélyes tulajdonságára.

Einstein nagyra értékelte de Broglie „anyaghullámokról” szóló elképzelésének merészségét, és felkarolta elméletét. (De Broglie úttörő munkájáért végül elnyerte a Nobel-díjat.) Ha azonban az anyagnak valóban vannak hullámszerű tulajdonságai, miféle egyenletekkel lehetne leírni ezeket? A klasszikus fizikusok hatalmas tapasztalattal rendelkeztek az óceánok vagy a hang hullámainak leírásában, és egy osztrák fizikus, Erwin Schrödinger kedvet kapott ahhoz, hogy ezeket az anyaghullámokat is megpróbálja egyenletbe foglalni. Miközben Schrödinger, aki nagy nőcsábász volt, megszámlálhatatlanul sok hölgyismerőse egyikének társaságát élvezte az arosai Herwig-villában 1925 karácsonyán, valahogy mégis szakított időt arra, hogy leírja a kvantumfizika legünnepeltebb egyenletét, a Schrödinger-féle hullámegyenletet. Walter Moore, Schrödinger életrajzírója így írt erről: „Ahogyan homály fedi a Shakespeare-szonetteket ihlető Fekete Hölgy kilétét, úgy feltehetőleg az arosai hölgy személyazonossága is örök rejtély marad.” (Sajnálatos módon Schrödingernek oly sok barátnője és szeretője - sőt törvénytelen gyermeke - volt az idők folyamán hogy ma már lehetetlen eldönteni, ki lehetett e történelmi jelentőségű egyenlet múzsája.) Az elkövetkező néhány hónap során Schrödinger figyelemre méltó cikkekben bizonyította, hogy azok a rejtélyes tulajdonságok, amelyeket Niels Bohr fedezett fel a hidrogénatomok esetében, egyenletéből egyszerűen levezethetők. Először a világtörténelemben, a fizikusok részletes képet kaphattak az atomok belsejéről, és ezáltal elvben megnyílt az út a sokkal bonyolultabb atomok, sőt akár a molekulák tulajdonságainak leírása előtt. Néhány hónap leforgása alatt az új kvantumelmélet gőzmozdonyként száguldott át a fizikán, és az atomi világ számos, már a régi görög fizikusokat is foglalkoztató kérdését pillanatok alatt megoldotta. Az elektronok tánca, ahogyan egyik pályáról a másikra ugorva fényimpulzusokat bocsátanak ki, vagy molekulákat kötnek össze, most hirtelen kiszámítható lett, méghozzá néhány hagyományos parciális differenciálegyenlet megoldásával. Egy fiatal és pimasz kvantumfizikus, Paul Adrien Maurice Dirac egyenesen arra

a nagyképű kijelentésre ragadtatta magát, hogy a Schrödingeregyenlet a kémia minden kérdésére megadja a választ, vagyis a kémia nem más, mint alkalmazott fizika. Einstein tehát, aki a foton „régi kvantumelméletének” atyja volt, most keresztapaként ott állt a Schrödinger-egyenletre alapozott „új kvantumelmélet” bölcsőjénél is. (Manapság, amikor a gimnazista diákoknak kémiaórára be kell magolniuk azokat a vicces, focilabda alakú elektronpályákat, a különféle furcsa elnevezéseket és a kvantumszámokat, akkor tulajdonképpen a Schrödinger-féle hullámegyenlet megoldásait tanulják meg.) A kvantumfizikában mindezzel hatalmas áttörés történt. Miután Dirac rájött, hogy a Schrödinger-egyenlet nem foglalja magában a relativitást, két évvel később az elektronok relativisztikus elméletévé alakította azt, és ezzel teljesen lenyűgözte a fizika világát. Miközben Schrödinger ünnepelt, nem-relativisztikus egyenlete csupán a fénysebességnél lassabban mozgó elektronok viselkedését tudta leírni, addig Dirac elektronjai mindenben megfeleltek az einsteini szimmetriaelvnek. Ráadásul Dirac egyenletei automatikusan magyarázatot adtak az elektron néhány furcsa sajátosságára, például a spinre is. Otto Stern és Walter Gerlach korábbi kísérleteiből azt már tudni lehetett, hogy az elektron mágneses mezőben úgy viselkedik, mint egy búgócsiga, impulzusnyomatéka pedig 1/2 (a Planck-állandó fele). A Stern-Gerlach-kísérlet alapján Dirac elektronjainak pontosan 1/2 a spinjük. (A Maxwell-mezőt képviselő foton spinje 1, míg az Einstein-féle gravitációs hullámoké 2. Dirac munkája nyomán vált egyértelművé, hogy egy szubatomi részecske spinje az egyik legfontosabb tulajdonsága.) Dirac ezt követően egy lépéssel még tovább ment. Az elektronok energiáját vizsgálva rájött, hogy Einstein figyelmét elkerülte egyenleteinek egyik lehetséges megoldása. Általában ha egy számból gyököt vonunk, akkor a pozitív és a negatív megoldást egyaránt figyelembe vesszük. Például a 4 gyöke egyaránt lehet 2 vagy mínusz 2. Mivel Einstein egyenleteiben nem vette figyelembe a

négyzetgyököt, híres egyenlete, az E=mc2 nem is igazán helyes. A helyes megoldás az E = ±mc2 volna. Ez a hozzákapcsolt mínuszjel azonban azt jelenti, vélte Dirac, hogy létezhet egy teljesen ismeretlen tüköruniverzum, amelyben a részecskék újfajta formában, antianyagként vannak jelen.” (Mivel az anyag hajlamos a legalacsonyabb energiaállapot felé törekedni, mindez azt is jelenthetné, hogy az elektronok negatív energiaszintre esnek vissza, és a világegyetem összeomlik. Ezt a katasztrófát kizárandó Dirac feltételezte, hogy az összes negatív energiaszint be van töltve. Egy arra haladó gamma-sugár erről a negatív energiaszintről kilökhet egy-egy elektront, amelynek helyén „lyuk” vagy buborék marad. Dirac arra számított, hogy ez a lyuk aztán pozitív töltésű elektron módjára viselkedik, vagyis létrejön az antianyag.) (Különös, hogy alig néhány évvel korábban, 1925-ben Einstein maga is eljátszott az antianyag gondolatával, amikor bebizonyította, hogy ha egy relativisztikus egyenletben az elektron töltésének előjelét megváltoztatjuk, akkor ugyanazt az egyenletet kapjuk, ha egyidejűleg a térbeli irányultságot is megfordítjuk. Einstein rámutatott, hogy egy bizonyos tömeg minden egyes részecskéjére léteznie kell egy azonos tömegű, ellenkező töltésű részecskének. A relativitáselmélet tehát nem csupán a negyedik dimenzióval ajándékozott meg bennünket, de az antianyag párhuzamos világába is bevezetett. Természetesen Einstein, aki soha nem vitatkozott azon, hogy kié az elsőbbség, Dirac prioritását sem kérdőjelezte meg.) Dirac radikális elképzelését kezdetben heves ellenállás fogadta. Az ötlet, hogy egy tükörrészecskékből álló egész univerzum ered az E= ±mc2 egyenletéből, fantazmagóriának tűnt. Werner Heisenberg kvantumfizikus (aki Niels Bohr segítségével Schrödingertől függetlenül, mégis az övével megegyező módon fogalmazta meg a kvantumelméletet) így írt erről: „Dirac teóriája a modern fizika legszomorúbb fejezete marad. [… ] Dirac elméletét nem tekintem másnak, mint [… ] a szemétdombra való okoskodásnak, amelyet

senki nem vehet komolyan.” A fizikusoknak azonban félre kellett tenniük büszkeségüket, amikor 1932-ben felfedezték az ellentétes töltésű elektront, azaz a pozitront, amiért később Dirac Nobel-díjat kapott. Heisenberg végül elismerte, hogy „az antianyag felfedezése a század valamennyi nagy előrelépése közül talán a legnagyobb”. A relativitáselmélet megint új területeket nyitott meg, ezúttal egy antianyagból felépülő, ismeretlen univerzumot tárt fel. (Érdekesség, hogy Schrödinger és Dirac, a kvantumelmélet két legfontosabb hullámállapotának leírói mennyire ellentétes személyiségek voltak. Míg Schrödingert mindig valamelyik hölgyismerőse társaságában lehetett látni, addig a rendkívül szófukar Dirac legendásan szégyenlős volt a nők társaságában. Dirac halála után a britek azzal jutalmazták a fizika terén elért eredményeit, hogy a relativisztikus Dirac-egyenletet kőbe vésték a Westminster apátságban, nem messze Newton sírjától.) A fizikusok a földkerekség minden intézetében nagy erőkkel láttak hozzá, hogy megismerjék Schrödinger és Dirac egyenleteinek furcsa, ám csodálatos tulajdonságait. A kvantumfizikusoknak azonban, megkérdőjelezhetetlen sikereik ellenére, továbbra is szembe kellett nézniük egy kínzó filozófiai kérdéssel: ha az anyag hullám, akkor pontosan mi is hullámzik? A fény hullámelmélete kapcsán ugyanez a kérdés merült fel, és emiatt született meg a később helytelennek bizonyuló éterelmélet is. A Schrödinger-hullám az óceánok hullámához hasonló, és magára hagyva egy idő után kisimul. Elegendő idő elteltével a hullámállapot eloszlik az egész univerzumban. Mindez azonban ellentmondott az elektronról szerzett tudásnak. A szubatomi részecskékről azt feltételezték, hogy pontszerű tárgyak, amelyek határozott, a kondenzcsíkokhoz hasonló nyomokat hagynak maguk után, és ezeket akár le is lehet fényképezni. Vagyis, bár a kvantumhullámok rendkívül sikeresen írták le a hidrogénatomokat, úgy tűnt, a Schrödinger-hullám nem alkalmas arra, hogy leírjon egy üres térben mozgó elektront. Olyannyira így volt ez, hogy ha a Schrödinger-hullám valóban egy elektronnak felelne meg, akkor az

idővel lassan eloszlana, ezzel együtt pedig a világ-egyetem is feloldódna. Valahol alapvető hibának kellett lennie. Einstein régi barátja, Max Born végül előállt a fizika egyik legellentmondásosabb megoldásával. 1926-ban döntő lépést tett, amikor kijelentette, hogy Schrödinger hulláma egyáltalán nem az elektront írja le, csupán az elektron megtalálásának valószínűségét. Azt állította, hogy „a részecskék mozgása ugyan a valószínűség törvényeinek engedelmeskedik, de maga a valószínűség az okokozati törvényeknek megfelelően oszlik el”. Az új elképzelés szerint az anyag valójában részecskékből áll, nem pedig hullámokból. A fotolemezeken a pontszerű részecskék hagynak nyomot, és nem hullámok. Annak az esélyét viszont, hogy bármely adott ponton részecskét találjunk, egy hullám határozza meg. (Még pontosabban: ha Schrödinger hullámának abszolút értékét négyzetre emeljük, akkor megkapjuk egy részecske fellelhetőségének valószínűségét a tér és idő adott pontjában.) Éppen ezért az sem számít, hogy idővel Schrödinger hullámai kioltódnak. Mindez csak annyit jelent, hogy egy magára hagyott elektron idővel vándorolni kezd, és nem lehet pontosan megállapítani, hogy éppen hol van. Egy csapásra minden paradoxon megoldódott: a Schrödinger-hullám nem maga a részecske volt, csupán annak megtalálási esélyét jelentette. Werner Heisenberg még egy lépéssel tovább ment. Niels Bohrral együtt rengeteg időt töltött azzal, hogy megoldja a valószínűség rejtvényeit, amelyek az új elmélet kapcsán felmerültek, és eközben gyakran heves vitákba keveredett idősebb kollégáival. Egyik nap, egy hiábavaló munkával töltött éjszaka után hosszú sétát tett az egyetem mögött lévő Faelled parkban, és eközben szünet nélkül azt kérdezgette magától, hogyan lehetséges, hogy senki nem tudja meghatározni egy elektron pontos helyét. Hogyan lehet egy elektron helye bizonytalan, ahogyan azt Born állította, ha egész egyszerűen meg lehet mérni, hogy hol van?

És egyszer csak beugrott neki a válasz. Megvilágosodott. Ahhoz, hogy megtudjuk, hol van egy adott elektron, meg kell nézni. Márpedig ez úgy lehetséges, ha egy fénysugárral megvilágítjuk. Csakhogy akkor a fénysugárban lévő fotonok összeütköznének az elektronnal, ami bizonytalanná tenné a helyzetét. Más szóval, maga a megfigyelés hoz bizonytalanságot a folyamatba. A kérdést újrafogalmazva megalkotta a fizika egyik új elvét, a Heisenberg-féle határozatlansági elvet, amely azt mondja ki, hogy nem lehet egyszerre meghatározni egy részecske helyzetét és sebességét. (Pontosabban fogalmazva, ha egy részecske térbeli helyzetének bizonytalanságát és impulzusának bizonytalanságát összeszorozzuk, az eredmény nagyobb vagy egyenlő a Planck-állandó és 4π hányadosával.) Ez az elv nem a mérési eszközök kezdetlegességéről szól, hanem a természet egyik alapelvével állunk szemben. Maga Isten sem tudná egyszerre pontosan meghatározni egy részecske helyzetét és impulzusát. Ez volt az a döntő pillanat, amikor a kvantumelmélet fejest ugrott a tökéletesen ismeretlen mélyvízbe. Addig a pillanatig lehetett arra hivatkozni, hogy a kvantumjelenségek statisztikai jellegűek, elektronok billióinak átlagos mozgását írják le. Most azonban kiderült, hogy egyetlen elektron mozgását sem lehet végső pontossággal meghatározni. Einsteint ez elborzasztotta. Szinte árulásnak érezte, hogy régi jó barátja, Max Born elpártolt a determinizmus elvétől, a klasszikus fizika egyik legnagyobb becsben tartott felfogásától. A determinizmus lényegében azt mondja ki, hogy ha valaki mindent tud a jelenről, akkor meghatározhatja a jövőt. Newton egyik legnagyobb eredménye például az volt, hogy mozgástörvényei alapján a Naprendszer pillanatnyi állásából képes volt megjósolni a bolygók, üstökösök és holdak mozgását. A fizikusok évszázadokon át csodálták azt a pontosságot, amellyel a newtoni törvények akár évmilliókkal előre pontosan meghatározták az égitestek helyzetét. Egészen ez idáig a tudomány a determinizmusra épült, vagyis egy tudós bármely kísérlet eredményét előre meg tudta jósolni, ha ismerte valamennyi

részecske helyzetét és sebességét. Newton követői ezt az elvet egy szemléletes képben foglalták össze, amelyben a világegyetemet egy gigantikus órához hasonlították. Az idők kezdetén Isten felhúzta ezt az órát, amely azóta is rendületlenül ketyeg Newton mozgástörvényeinek megfelelően. Ha a világegyetem minden atomjának helyzetét és sebességét ismernénk, akkor Newton mozgástörvényeinek segítségével tökéletes pontossággal kiszámíthatnánk az univerzum következő evolúciós fokát. A határozatlansági elv azonban ellentmondott ennek a felfogásnak, hiszen azt állította, hogy lehetetlen jóslatokba bocsátkozni az univerzum jövőbeli állapotával kapcsolatban. Soha nem tudjuk kiszámolni például egy uránatom bomlási idejét, csupán ennek valószínűségét, és ez olyannyira így van, hogy maga Isten vagy bármely más istenség sem tudhatja, mikor bomlik le egy uránatom. 1926 decemberében, Born cikkére válaszolva, Einstein ezt írta: „A kvantummechanika valóban impozáns. De valami belül azt súgja, hogy mégsem az igazi. Az elmélet sok mindent elmond, de semmivel sem visz közelebb az Öreg titkaihoz. Én pedig a magam részéről biztos vagyok abban, hogy Isten nem kockajátékos.” Heisenberg elméletét pedig így kommentálta: „Heisenberg egy hatalmas kvantumtojást tojt. Göttingenben hisznek benne (én azonban nem).” Maga Schrödinger sem kedvelte az elgondolást. Egyszer azt mondta, hogy ha az egyenlete valóban csak valószínűségeket fogalmaz meg, akkor már bánja, hogy bármi köze is volt hozzá. Einstein is csatlakozott a véleményéhez, amikor azt mondta, szívesebben lett volna „cipész vagy krupié”, ha tudja, hogy a kvantumforradalom, amelyet segített kibontakoztatni, bevezeti a véletlenszerűséget a fizikába. A fizikusok lassan két táborra szakadtak. (Einstein egyértelműen kifejtette a determinizmussal és a határozatlansággal kapcsolatos álláspontját: „Olyan determinista vagyok, aki kénytelen úgy tenni, mintha létezne szabad akarat, mert ha civilizált társadalomban akarok élni, akkor felelősségteljesen kell viselkednem. Tudom, hogy

filozófiai szempontból egy gyilkos nem felelős a tetteiért, mégsem szívesen teáznék vele […]. Nincs ellenőrzésem a folyamatok felett, elsősorban a rejtélyes mirigyek azok, ahol a Természet előállítja az élet lényegét. Henry Ford feltehetően belső hangnak hívná ezt, Szókratész daimónnak, de mindketten ugyanazt üzenik nekünk a maguk nyelvén: az emberi akarat nem szabad. […] Minden előre meghatározott […] méghozzá olyan erők által, amelyek felett nincs hatalmunk. A legkisebb rovar számára ugyanúgy, mint a legnagyobb csillag számára. Az ember, a növény vagy akár a kozmikus por mind egy titokzatos dallam hangjára járja táncát, amelyet valahol a távolban egy láthatatlan zenész csalogat elő hangszeréből.”) Az egyik élére Einstein állt: ők voltak azok, akik továbbra is ragaszkodtak a determinizmushoz, a Newton óta használatos elképzeléshez, amely évszázadok óta a fizikusok vezérlő csillaga volt. Schrödinger és de Broglie a szövetségesei voltak. A másik, sokkal nagyobb tábort Niels Bohr vezette, aki a határozatlanságban hitt, és az ok-okozatiság új, átlagokon és valószínűségeken alapuló változatát pártolta. Bohr és Einstein más szempontból is szöges ellentétei voltak egymásnak. Míg Einstein gyermekkorában utálta a sportokat, és a geometriáról és filozófiáról szóló könyvekkel töltötte idejét, addig Bohr ünnepelt focista volt Dániában. Míg Einstein erőteljesen, dinamikusan szónokolt, szinte lírikus stílusban írt, és egyforma könnyedséggel csevegett újságírókkal és királyi személyekkel, addig Bohr merev volt, motyogva beszélt, gyakran egyetlen szavát sem lehetett érteni, és nemegyszer előfordult, hogy gondolataiba merülve végeérhetetlenül ismételgetett egyetlen szót. Míg Einstein mindenfajta erőlködés nélkül alkotta meg gyönyörű és elegáns prózai műveit, Bohr teljesen leblokkolt, ha cikket kellett írnia. Gimnazistaként valamennyi dolgozatát édesanyjának diktálta le. Miután megházasodott, tanulmányait feleségével íratta le, sőt még nászútjukat is megszakította, hogy egy fontos és hosszú cikket lediktálhasson. Időnként a munkarendet felborítva laboratóriumának teljes személyzetét befogta, hogy valamelyik cikkét újraírassa - egyet akár több mint száz alkalommal is.

(Wolfgang Paulit egyszer megkérték, hogy keresse fel Bohrt Koppenhágában, mire ő így felelt: „Csak akkor jövök, ha már megküldték a végleges változatot.”) De mindkét férfi megszállottan ragaszkodott első szerelméhez, a fizikához. Bohr például akár a kapufára is felírta gondolatait, ha éppen egy futballmeccs közepén szállta meg az ihlet. Ráadásul mindketten előszeretettel tesztelték másokon a gondolataikat. (Bohr például furcsa módon csak asszisztensei körében tudott dolgozni, akikkel megoszthatta ötleteit. Ha nem volt körülötte értő fülű munkatársa, teljesen tehetetlenné vált.) A döntő ütközetre 1930-ban került sor a hatodik Solvaykonferencián, Brüsszelben. A tét pedig nem volt kevesebb, mint maga a valóság természete. Einstein szünet nélkül szapulta Bohrt, aki ugyan megingott a folyamatos támadások hatására, de képes volt hathatósan megvédeni álláspontját. Végül Einstein elegáns „gondolatkísérlettel” állt elő, amelyről úgy vélte, hogy végleg elpusztítja a „démont”, a határozatlanság elvét. Képzeljünk el egy dobozt, amely sugárzó anyagot tartalmaz! A dobozon van egy kis, retesszel ellátott nyílás. Amikor a reteszt rövid időre kinyitják, egyetlen foton szabadul ki a dobozból. Így nagy bizonyossággal megmérhető az időpont, amikor a foton kiszabadult. Ezután megmérjük a dobozt. Mivel egy foton kiszabadult a dobozból, a tömege kisebb lesz. Az energia és az anyag egyenértékűsége miatt pedig rendkívül pontosan meg tudjuk állapítani, mennyi energia van a dobozba zárva. Vagyis teljes pontossággal és mindenféle bizonytalanságot kizárva megállapítható mind a teljes energia-mennyiség, mind a retesz kinyitásának időpontja, tehát a határozatlansági elv hamis. Einstein úgy gondolta, megtalálta az új kvantumelmélet lerombolásához szükséges eszközt. Paul Ehrenfest, aki szintén részt vett a konferencián, szemtanúja volt a heves vitának. Később így írt erről: Bohrt mindez teljesen lesújtotta. Hirtelen semmiféle megoldást nem látott. Egész este savanyú képpel járkált, egyik embertől

a másikig, és próbálta meggyőzni őket arról, hogy mindez biztosan nem így van, mert ha E-nek igaza lenne, az a fizika végét jelentené. Megfelelő cáfolat azonban nem jutott eszébe. Soha nem felejtem, ahogy a két ellenfél távozott az egyetemi klubból. A méltóság-teljes Einstein, aki halvány, gúnyos mosollyal az arcán nyugodtan kisétált, és Bohr, aki teljesen feldúltan botorkált mellette. Amikor Ehrenfest még aznap este megszólította Bohrt, az egyetlen szót motyogott szünet nélkül: „Einstein, Einstein, Einstein.” De egy kemény munkával eltöltött, álmatlan éjszaka után végül ráakadt Einstein érvelésének hibájára, és saját relativitáselméletét ellene fordítva végül mégis legyőzte ellenfelét. Bohr rájött, hogy mivel a doboz tömege csökken, egészen kis mértékben felfelé mozdul el a Föld gravitációjában. Az általános relativitás szerint azonban az idő felgyorsul, amint a gravitáció gyengül (ezért például a Holdon gyorsabban telik az idő). Így tehát a retesznyitás időpontjának mérésében bekövetkező apró bizonytalanság ugyanolyan apró bizonytalanságot okoz a doboz helyzetének megállapításánál is. Vagyis a doboz helyzetét nem lehet abszolút bizonyossággal megállapítani. Ráadásul, ha a doboz súlyának megállapításában bármiféle bizonytalanság fellép, az a doboz energiájának és impulzusának megállapításánál is bizonytalanságot okoz, éppen ezért a doboz impulzusát sem lehet abszolút bizonyossággal meghatározni. Összeállt a kép: a Bohr által megállapított két bizonytalanság - a helyzet és az impulzus bizonytalansága - pontosan megfelel a határozatlansági elvnek. Bohr tehát megvédte a kvantumelméletet. Amikor Einstein arra panaszkodott, hogy „Isten nem kockázik”, Bohr állítólag így vágott vissza: „Ne akard megmondani Istennek, mit tehet és mit nem!” Einsteinnek be kellett ismernie, hogy Bohr sikeresen megfelelt ellenvetéseire. Később így írt ezzel kapcsolatban: „Meggyőződésem, hogy ebben az elméletben kétséget kizáróan fellelhető a végső igazság egy darabja.” A történelmi jelentőségű Boh-Einstein-vitához John Wheeler elméleti fizikus ezt fűzte hozzá: „Ez volt a

szellemtörténet általam ismert legnagyobb vitája. Harminc év során még soha nem voltam szemtanúja két ilyen óriás összecsapásának, ilyen hosszú párviadalnak, amely ilyen óriási téttel és mély következménnyel járt volna a minket körülvevő különös világ megértésében.” Schrödinger, aki hasonlóképpen utálta egyenletei újfajta értelmezését, azért állt elő a macskáról szóló, híres gondolat kísérletével, hogy a határozatlansági elvet megtorpedózza. A kvantummechanikával kapcsolatban egyszer így fogalmazott: „Nem szeretem, és ma már bánom, hogy valaha is közöm volt ehhez az egészhez.” Egy nevetséges példát hozott fel: zárjunk egy macskát dobozba, ahol helyezzünk el még egy mérgező anyaggal teli üveget, valamint egy kalapácsot, amelyet egy radioaktív anyaggal összekötött Geiger-számláló működtet. Afelől nincs kétségünk, hogy a radioaktív bomlás kvantumhatás. Ha az urán nem bomlik, akkor a macska életben marad. Ha azonban egyetlen atom is elbomlik, az beindítja a számlálót, a kalapács pedig betöri az üveget, és ezzel megöli a macskát. A kvantumelmélet szerint azonban lehetetlen megjósolni, hogy az uránatom mikor fog elbomlani. Elvileg mindkét állapotában, épségben és felbomlott állapotban egyszerre is létezhet. De ha az uránatom egy időben képes mindkét állapotban lenni, akkor ez azt jelenti, hogy a macska is egyszerre van mindkét állapotban. A kérdés tehát az: éle a macska, vagy halott? Alapesetben ez egy meglehetősen buta kérdés. Még ha nem is tudjuk felnyitni a dobozt, a józan ész azt mondatja velünk, hogy a macska vagy életben van, vagy elpusztult. Senki nem lehet egy időben élő vagy halott, ez ellentmondana mindannak, amit a világegyetemről és a valóságról tudunk. A kvantumelmélet azonban furcsa módon felel meg a kérdésre. A végső válasz ugyanis az, hogy nem tudjuk a választ. Mielőtt a dobozt kinyitjuk, a macskát egy hullám képviseli, a hullámokat pedig, a számokhoz hasonlóan, össze lehet adni. A halott macska hullámállapotát hozzá kell adnunk az

élő macska hullámállapotához. Vagyis a doboz kinyitása előtt a macska se nem élő, se nem halott. A lezárt dobozról mindössze azt jelenthetjük ki, hogy egy időben vannak benne a halott és az élő macskát képviselő hullámok. Amint a dobozt kinyitjuk, már magunk is elvégezhetjük a mérést, és a saját szemünkkel láthatjuk, hogy a macska élő vagy holt. A mérési folyamat azonban, amelyet egy külső megfigyelő végez el, lehetővé teszi számunkra, hogy a hullámállapotot összeomlasszuk, és pontosan meghatározzuk a macska állapotát. Ezt követően már tudni fogjuk róla, hogy él-e vagy sem. A kulcsfontosságú mozzanat jelen esetben a külső megfigyelő által végzett mérés, ezzel ugyanis fény jut a dobozba, a hullámállapot összeomlik, és a tárgy hirtelen egy határozott állapotot vesz fel. Más szóval, a megfigyelés folyamata meghatározza egy tárgy végső állapotát. Bohr koppenhágai értelmezésének gyenge pontja abban a kérdésben érhető tetten, vajon a tárgyak valóban léteznek-e, mielőtt megmérjük őket. Einstein és Schrödinger számára mindez teljességgel abszurdnak tűnt, Einstein pedig további élete során szüntelenül küzdött az ehhez hasonló filozófiai kérdésekkel (amelyek a mai napig élénk viták tárgyát képezik). A probléma bizonyos részletei mélységesen felkavarták Einsteint. Először is az, hogy mielőtt elvégzünk egy mérést, mindannyian úgy létezünk, mint a lehetséges világegyetemek összessége. Nem tudjuk határozottan megmondani, élők vagyunk-e vagy holtak, a dinoszauruszok még mindig élnek-e, vagy már maga a Föld is megsemmisült-e évmilliárdokkal ezelőtt. A mérés elvégzése előtt minden esemény lehetséges. Másodszor, a jelek szerint a megfigyelés folyamata az, ami a valóságot létrehozza. Új megvilágításba kerül tehát a régi filozófiai felvetés, vajon tényleg kidől-e a fa az erdőben, ha nincs ott senki, aki meghallja a zuhanását? Newton követője erre azt válaszolná, hogy egy fa akkor is kidőlhet, ha nincs szemtanúja az eseménynek. A koppenhágai iskola elkötelezettje ezzel szemben úgy vélné, hogy a fa a lehetséges összes

(ledöntött, büszkén magasodó, csemete, kifejlett, kiégett, korhadó) állapotában van, egészen addig, amíg meg nem figyeljük, amikor is az állapot hirtelen létrejön. A kvantumelmélet tehát nem várt módon értelmezi újra a kérdést, amikor azt mondja: a fa megfigyelése határozza meg a fa állapotát, vagyis azt, hogy kidőlt-e vagy sem. Einstein már a szabadalmi hivatalban dolgozva is mesterien értett ahhoz, hogy egy probléma lényegét megragadja. Gyakran tette fel a következő kérdést az otthonába látogatóknak: „Vajon a Hold azért létezik, mert egy egér figyeli?” Ha a koppenhágai iskolának igaza van, akkor a válasz igen: bizonyos értelemben a Hold akkor keletkezik, amikor az egér figyelni kezdi, és hullámállapota összeomlik. Az évek során több „megoldás” is született a macskás paradoxonra, de egyik sem volt tökéletes. Noha a kvantummechanika érvényességét senki nem kérdőjelezte meg, a problémák fennmaradtak, mint a fizika legnagyobb filozófiai kérdései. „Legalább százszor annyit törtem a fejem a kvantumproblémákon, mint az általános relativitáselméleten” - írta egyszer Einstein arról, hogyan próbált újra meg újra megbirkózni a kvantumelmélet alapkijelentéseivel. Hosszas töprengés után végül visszavágott, gondolatmenetét pedig a kvantumelmélet végső kritikájának szánta. 1933-ban két tanítványával, Boris Podolskyval és Nathan Rosennel együtt teljesen újszerű kísérletet terveztek, amely a mai napig rengeteg fejfájást okoz kvantumfizikusoknak és filozófusoknak egyaránt. Az EPR-kísérlet (Electron Paramagnetic Resonance, elektron paramágneses rezonancia) magát a kvantumelméletet ugyan nem döntötte romba, ahogy azt Einstein remélte, de azt sikeresen bebizonyította, hogy ez az elmélet, amely már eredetileg is meglehetősen furcsa volt, idővel egyre bizarrabb és bizarrabb lesz. Képzeljük el, hogy egy atom két elektront bocsát ki, egymással ellentétes irányba! Mindegyik elektron úgy pörög, mint egy búgócsiga, de az egyik lefelé irányul, a másik pedig felfelé. Tegyük fel, hogy egymással

ellenkező irányba pörögnek, vagyis együttes spinjük nulla, noha azt nem tudjuk, melyik melyik irányba pörög. Az egyik elektron felfelé, a másik lefelé halad, és ha elég sokáig várunk, akkor kettejüket több millió kilométer választja el egymástól. És mielőtt még bármiféle mérést végeznénk, nem tudjuk meghatározni az elektronok spinjét. Most képzeljük el, hogy végül megmérjük az egyik elektron spinjét. Azt kapjuk, hogy ez az, amelyik felfelé halad. Ugyanabban a pillanatban a másik elektron spinjét is ismerjük, hiába van sok-sok fényévvel távolabb, mivel a spinje ellenkezője a másikénak, bizonyosan lefelé halad. Ez azt jelenti, hogy a világegyetem egy pontján végrehajtott mérés rögtön meghatározza a világegyetem túloldalán lévő elektron állapotát, márpedig ez ellentmond a speciális relativitás elvének. Einstein ezt „kísérteties távolhatásnak” nevezte. De a gondolatkísérlet filozófiai következményei sem kevésbé meglepőek. Ugyanis mindez azt jelenti, hogy testünkben olyan atomok vannak, amelyek valamiféle láthatatlan hálón keresztül kapcsolatban állhatnak a világegyetem túloldalán lévő atomokkal, és ezért a testünkben lévő atomok mozgása azonnal befolyásolhatja tőlünk több millió fényévnyire lévő atomok állapotát, ami látszólag ellentmond a speciális relativitásnak. Einstein elvetette ennek lehetőségét, mert mindez azt jelentette volna, hogy a világegyetem nem lokális, azaz a Földön lejátszódó események azonnal befolyásolják az univerzum túloldalán lejátszódó eseményeket, vagyis gyorsabban terjednek a fénynél. A kvantumelmélettel szemben felhozott új érveket hallva Schrödinger így írt Einsteinnek: „Rendkívüli boldogsággal töltött el, hogy ebben az írásában […] Ön nyilvánvalóan fülön fogta a kvantummechanika dogmatikus híveit.” És miután Bohr kollégája, Léon Rosenfeld értesült Einstein legfrissebb cikkéről, így reagált: „Mindent azonnal félbehagytunk: egy ilyen jelentős félreértést rögtön tisztázni kellett. Bohr máris izgatottan diktálni kezdte a válaszcikk vázlatát.” A koppenhágai iskola megfelelt ugyan a kihívásra, de komoly árat

fizetett: Bohrnak el kellett ismernie, hogy a kvantumuniverzum valóban nem lokális (azaz a világegyetem egyik pontján lejátszódó események azonnal hatnak az univerzum egy másik részére). A világegyetemben minden egyetlen kozmikus „összefonódást” alkot. Az EPR-kísérlet tehát nem cáfolta a kvantumelméletet, csupán megmutatta, milyen őrült következményekkel jár. (Az évek során alaposan félreértelmezték a kísérletet, és számtalan olyan híresztelés kapott lábra, hogy sikerült fénysebességnél gyorsabb EPR-rádiót építeni, hogy jeleket küldhetünk a múltba, vagy hogy ezt a hatást telepátiára használhatjuk.) Az EPR-kísérlet azonban nem cáfolta a relativitást. Ilyen értelemben Einstein volt az, aki utoljára nevetett. Semmiféle hasznos információt nem lehet a fénynél gyorsabban továbbítani, erre az EPR-kísérlet sem képes. Nem lehet például fény-sebességnél gyorsabban morzejeleket küldeni EPRspektroszkóp segítségével. John Bell fizikus a következő példával szemléltette mindezt: vegyünk egy matematikust - legyen a neve Bertlmann -, aki mindig rózsaszín és zöld zoknikat hord. Ha az ember tudja, hogy az egyik lábán aznap zöld zokni van, akkor azonnal tudja azt is, hogy a másikon rózsaszínűt visel. Mégsem ment jel egyik lábától a másikig. Egészen más tudni valamit, mint erről a tudásról jelzést küldeni. Egy világ választja el egymástól az információ birtoklását az információ átadásától. Az 1920-as évek végére a fizikának két kiemelkedő területe alakult ki, a relativitás- és a kvantumelmélet. A két elmélet lefedte mindazt, amit az emberiség a létező univerzumról tudott. A relativitáselmélet a nagyon nagy dolgok elméletével ajándékozott meg bennünket, így a Nagy Bumm és a fekete lyukak teóriájával. A kvantumelmélet a rendkívül apró dolgok világát tárta fel előttünk, az atom bizarr birodalmát. Noha a kvantumelmélet olyan elképzeléseken alapult, amelyek ellentmondtak az ösztönös megérzéseknek, azt senki sem vitatta, hogy a kísérletek fényesen igazolták az elmélet helyességét. Ha egy fiatal fizikus úgy döntött, hogy a kvantum-

elmélet alapján lát kutatásaihoz, szinte borítékolva volt számára a Nobel-díj. Einstein túlságosan is tapasztalt fizikus volt ahhoz, hogy ne vegyen tudomást a kvantumelmélet szinte naponta megjelenő új eredményeiről. Kísérleti sikereit sem vonta kétségbe, és azt is elismerte, hogy a kvantummechanika „korunk legsikeresebb fizikai elmélete”. Még csak nem is állt az új elmélet terjedésének útjába, ahogy azt esetleg más, hozzá nem mérhető fizikus esetleg megtette volna. (1929-ben Einstein javasolta, hogy Schrödinger és Heisenberg megosztva kapja a Nobel-díjat.) Einstein inkább stratégiát váltott. Nem támadott tovább, és nem vonta többé kétségbe az elmélet helyességét, ehelyett azon kezdett dolgozni, hogy beépítse a kvantumelméletet egyesített mezőelméletébe. Amikor a Bohr táborába tartozó kritikusok egész hada azzal vádolta, hogy figyelmen kívül hagyta a kvantumok világát, azzal vágott vissza, hogy az ő valódi célja kozmikus léptékű: a kvantumelméletet teljes egészében fel szeretné szippantani új elméletébe. Einstein mindezt egy saját munkájából vett analógiával világította meg: a relativitáselmélet nem azt bizonyította be, hogy Newton mindenben tévedett, csupán arra világított rá, hogy elmélete nem volt teljes, éppen ezért egy átfogóbb teóriába kellett beépíteni. A newtoni mechanika a saját, körülhatárolt területén - a kis sebességgel mozgó, nagy tárgyak birodalmában - teljességgel helytálló. Einstein ehhez hasonlóan úgy vélte, a kvantumelmélet egy egyszerre halott és élő macskáról szóló, bizarr feltevései egy magasabb rendű elmélettel megmagyarázhatóak. Einstein sok életrajzírója félreértette a fizikust ebben a kérdésben. Az ő célja nem az volt, hogy bebizonyítsa a kvantumelmélet helytelenségét, még ha kritikusai ezt állították is. Túl gyakran ábrázolták a klasszikus fizika utolsó nagy dinoszauruszaként, idősödő lázadóként, aki már csak az ellenállás hangján tudott megszólalni. Einstein valódi célja sokkal inkább az volt, hogy a kvantumelmélet hiányosságaira rámutasson, és az egyesített mezőelmélet segítségével kiegészítse azt. Olyannyira, hogy az egyesített mezőelmélettel szemben felállított egyik kritérium éppen az volt, hogy legalább megközelítőleg visszaadja a

kvantumelmélet eredményeit. Einstein stratégiája az volt, hogy az általános relativitás-elmélet és az egyesített mezőelmélet alapján magyarázza az anyag eredetét, azaz geometriából építse fel az anyagot. 1935-ben Einstein és Nathan Rosen egy olyan új eljárást vizsgált, amelynek során a kvantumrészecskék, így például az elektron, elméletének természetes következményei lennének, nem pedig alapvető kiindulópontjai. Einstein azt remélte, ily módon sikerül majd levezetnie a kvantumelméletet úgy, hogy közben ne kelljen szembesülnie a valószínűségek és a véletlen problémájával. A legtöbb elméletben az elemi részecskék mint szingularitások szerepelnek, azaz olyan területek, ahol az egyenletek csődöt mondanak. Gondoljunk csak Newton egyenleteire, ahol az erő fordítottan arányos a két tárgy közötti távolság négyzetével. Amikor ez a távolság nullára csökken, a gravitációs erő végtelenné válik, szingularitás keletkezik. Mivel Einstein a kvantumelméletet egy átfogóbb, mélyebb elméletből akarta levezetni, úgy gondolkodott, hogy egy szingularitásoktól mentes elméletre lesz szüksége. (Volt már példa ilyesmire egyszerű kvantumelméletek esetében is. Ide tartozik a szolitonok elképzelése, amelyek a téren keletkezett hurkokra emlékeztetnek, nem pontszerűek, hanem sík felületűek, képesek arra, hogy lepattanjanak egymásról, és ütközés után visszanyerik eredeti alakjukat.) Einstein és Rosen új eljárást választott céljuk eléréséhez. Kiindulópontul két Schwarzschild-féle fekete lyukat feltételeztek, amelyeket két, egymással párhuzamos papírlapon képzeltek el. Egy olló segítségével mindkét papírlapon kivághatjuk a szingularitásként létező fekete lyukakat, a két papírlapot pedig összeragaszthatjuk. Így egy teljesen sík és immár szingularitásmentes megoldást kapunk, amelyről Einstein úgy vélte, hogy egy szubatomi részecskét is képviselhet. Vagyis a kvantum részecskéket akár apró fekete lyukaknak is tekinthetjük. (Ez az ötlet hatvan évvel később a húrelméletben köszön vissza, ahol olyan matematikai műveletekkel

találkozunk, amelyek a szubatomi részecskéket fekete lyukakká alakítják át, és fordítva.) De az Einstein-Rosen-hidat másképpen is értelmezhetjük: a tudományos-fantasztikus irodalomban később a két világegyetemet összekötő féreglyuk elnevezést kapta. A féreglyuk az időn és téren átvezető „rövidebb út”, az a kapu vagy alagút, amely a két papírlapot köti össze. A féreglyuk fogalmát egyébként az az oxfordi matematikus, Charles Dodgson dobta be a köztudatba, akit a világ sokkal inkább Lewis Carrollként, az Alice Csodaországban (Alice’s Adventures in Wonderland) és az Alice Tükörországban (Through the Looking-Glass) című könyvek szerzőjeként ismer. Amikor Alice átnyúl a tükrön, akkor valójában egy Einstein-Rosen-hídon keresztül közlekedik két univerzum között: az egyik Csodaország furcsa világa, a másik az Oxford környéki vidéki táj. Persze bárki, aki átesik ezen az Einstein-Rosen-hídon, nyomban halálra zúzódik a hatalmas gravitációs erő hatására, hiszen ez az erő olyan nagy, hogy magát az atomot is darabokra tépi. Statikus fekete lyuk esetében tehát lehetetlen lenne féreglyukakon keresztül közlekedni két univerzum között. (Újabb hatvan év kellett ahhoz, hogy a féreglyuk koncepciója kulcsszerephez jusson a fizikában.) Végül Einstein feladta ezt az elképzelést, részben azért, mert képtelen volt magyarázatot adni a szubatomi világ rendkívüli gazdagságára. „Márványban” kifejezve képtelen volt leírni a „fa” furcsa tulajdonságait. A szubatomi részecskéknek egész egyszerűen túl sok olyan jellegzetességük volt (például tömeg, spin, töltés, kvantumszám), amelyek egyenleteiből nem következtek. Céljának elérésében, vagyis hogy olyan képet találjon, amely a maga pompázatos voltában szemlélteti az egyesített mezőelméletet, megakadályozta egy kritikus tényező: akkoriban egész egyszerűen túl keveset tudtak a magerő természetéről. Einstein évtizedekkel azelőtt látott munkához, hogy a hatalmas erejű részecskegyorsítók működése során kapott adatokból fény derült a szubatomi anyag természetére. Ezért aztán a megfelelő kép soha nem villant fel

előtte.

8. FEJEZET Háború, béke és E=mc2 Az 1930-as években, miközben a világot a nagy gazdasági világválság szorongatta, Németország utcáin ismét a káosz ütötte fel a fejét. A német márka összeomlása miatt a keményen dolgozó középosztálybeli polgárok megtakarításai szinte egyik napról a másikra elúsztak. Az egyre erősödő náci párt a német nép nyomorúságát és sérelmeit kihasználva egyre magasabbra kapaszkodott, az emberek haragját pedig a legkézenfekvőbb bűnbakra, a zsidóságra irányította. A nagyhatalmú iparosok támogatásával a nácik nemsokára a Reichstag legerősebb pártja lettek. Einstein, aki éveken át harcolt az antiszemitizmus ellen, rádöbbent, hogy helyzete életveszélyessé vált. Noha pacifista volt, reálisan gondolkodott, és a nácik üstökösszerű felemelkedését látva nézetei is megváltoztak. „Minden körülmények között elutasítom az erőszak alkalmazását, kivéve, ha olyan ellenséggel kerülök szembe, akinek az élet elpusztítása önmagában elegendő cél” írta ekkoriban. Idővel az események sajnos valóban igazolni látszottak ezt a nézetét. 1931-ben megjelent egy könyv, amely a Hundert Autoren gegen Einstein (Száz szerző Einstein ellen) címet viselte, és az ellene intézett antiszemita kirohanásokat tartalmazta. „E kiadvány célja, hogy az Einstein követői által keltett megfélemlítéssel szemben felmutassa ellenfelei erejét” - állt a förtelmes dokumentumban. Einstein később megjegyezte, hogy nem kellett volna száz tekintély a relativitáselmélet megbuktatásához. Ha helytelen, akkor egyetlen aprócska tény megtette volna. 1932 decemberében, amikor már képtelen volt szembeszállni a nácizmus egyre növekvő hullámaival, Einstein végleg elhagyta Németországot. Caputhi vidéki villájuk ajtajában szomorúan szólt Elsához: „Fordulj meg, és nézd meg

jól, mert soha többé nem látod!” A helyzet drámaivá vált. 1933. január 30-án a nácik, akik addigra egyébként is óriási parlamenti többséggel rendelkeztek, végleg átvették a hatalmat, Adolf Hitlert pedig kinevezték Németország kancellárjának. Elkobozták Einstein vagyonát, lefoglalták bankszámláját, amivel hivatalosan is földönfutóvá tették, és azt terjesztették, hogy szeretett caputhi nyaralójában veszélyes fegyvert találtak. (Később kiderült, hogy a fegyver egy kenyérvágó kés volt. A házba a Harmadik Birodalom idején a náci német lányszövetség, a Bund Deutscher Mádel költözött be.) Május 10-én a nácik nyilvános könyvégetést rendeztek, a tiltott könyvek között a máglyán ott ropogtak Einstein művei is. Abban az évben Einstein levelet írt a német fenyegetés árnyékában élő belga népnek: „A jelenlegi körülmények között, ha belga volnék, nem tagadnám meg a katonai szolgálatot.” A nemzetközi sajtó felkapta ezt a megjegyzést, amely a nácik, illetve pacifista társai között egyaránt hatalmas felháborodást keltett, mivel utóbbiak közül sokan úgy vélték, a nácik ellen kizárólag békés módszerekkel szabad felvenni a harcot. Einsteint azonban, aki felismerte a náci rezsim brutalitásának valódi mélységét, nem hatották meg a feddések: „A háború ellenzői úgy nekem estek, mintha valami gonosz áruló lennék […], de ezek a fickók egyszerűen csak szemellenzőt viselnek.” A Németország elhagyására kényszerített Einstein ismét világutazó lett, hontalan személy. 1933-as angliai útja során Winston Churchillt is felkereste birtokán, ahol a vendégkönyvébe a lakcím rovathoz a következőket írta: „Nincs”. Addigra az elsők közé került a nácik által leggyűlöltebb személyek listáján, ezért személyes biztonságára is vigyáznia kellett. Egy német lap, amely a náci rezsim ellenfeleit vette sorba, Einstein képét a címlapon hozta, a következő felirattal: „Még nem akasztották fel!” Az antiszemiták pedig azzal büszkélkedtek, hogy ha el tudták űzni Einsteint Németországból, akkor előbb-utóbb az összes zsidó tudóst sikerül majd kiüldözniük. Mindeközben a nácik elfogadtak egy új

törvényt, amely valamennyi zsidó tisztségviselő elbocsátását írta elő. Mindez a német fizika számára valóságos katasztrófa volt. Kilenc Nobel-díjasnak kellett elhagynia Németországot a köztisztviselőkre vonatkozó új törvény miatt, és a törvény hatálybalépését követő első évben 1700 tanárt bocsátottak el az egyetemi karokról, ami hatalmas érvágást jelentett a német tudomány és technika számára. Óriási tömegek vándoroltak ki Európa náci fennhatóságú területeiről, és ezzel a tudományos elit gyakorlatilag megtizedelődött. Max Planck, az örök békéltető, kollégái unszolására sem volt hajlandó nyíltan felszólalni Hitler ellen. Inkább magánúton próbálkozott, sőt személyesen találkozott Hitlerrel 1933 májusában, és még utoljára megpróbálta megakadályozni a német tudomány összeomlását. Planck később így írt erről: Azt reméltem, meggyőzhetem arról, hogy hatalmas károkat okoz […] azzal, hogy zsidó kollégáinkat elűzi; be akartam bizonyítani, hogy mennyire értelmetlen és tökéletesen erkölcstelen az, ha olyan emberekből csinálunk áldozatokat, akik mindig is németként tekintettek magukra, és akik ugyanúgy készek lettek volna életüket áldozni Németországért, mint bárki más. A találkozón Hitler azt mondta, neki semmi baja nincs a zsidókkal, leszámítva azt, hogy mindegyikük kommunista. Amikor Planck erre válaszolni akart valamit, Hitler rákiáltott: „Az emberek azt hiszik, hogy idegrohamokat kapok, de az én idegeim acélból vannak!” Ezután a térdére csapott, és folytatta a zsidók elleni tirádát. Planck mélységesen elkeseredett. Később így vallott a találkozóval kapcsolatban: „Képtelen voltam megértetni magamat. […] Egyszerűen nincs nyelv, amelyen az efféle emberekkel szót lehetne érteni.” Einstein kollégái - életüket féltve - menekültek Németországból. Szilárd Leó úgy indult útnak, hogy minden megtakarítását cipőjébe gyömöszölte. Fritz Haber 1933-ban Németországot maga mögött hagyva Palesztinába indult. (A sors iróniája, hogy lojális német

tudósként ő is részt vett a német hadsereg által használt egyik mérges gáz, a hírhedt Zyklon-B kifejlesztésében. Később az általa feltalált gáz több családtagja halálát okozta az auschwitzi koncentrációs táborban.) Erwin Schrödinger ugyan nem volt zsidó, a hisztéria azonban őt is elüldözte. 1933. március 31-én a nácik országos bojkottot hirdettek a zsidó üzletek ellen. Schrödinger éppen egy nagy zsidó tulajdonú áruház, a Wertheim előtt álldogált Berlinben, ahol hirtelen szemtanúja lett annak, hogy náci horogkeresztes karszalagot viselő rohamosztagosok egy csapata éppen a zsidó bolttulajdonosokat ütlegeli, miközben a rendőrök és a járókelők nevetve köréjük gyűlnek. Irtózatos haragra gerjedt, odament az egyik rohamosztagoshoz, és leteremtette. A rohamosztagosok erre megfordultak, és nekiestek. Akár komolyan is megsérülhetett volna a záporozó ütésektől, de egy fiatal fizikus, aki szintén náci horogkeresztes karszalagot viselt, rögtön felismerte, és még időben ki tudta menekíteni. Szörnyű megrázkódtatásában Schrödinger végül elhagyta Németországot, és először Angliába, majd Írországba utazott. 1943-ban a nácik lerohanták Dániát, és a részben zsidó származású Bohrt is halálra ítélték. Épphogy sikerült kicsúsznia a Gestapo markából, és a semleges Svédországon keresztül Angliába utazott, miközben a repülőgépen majdnem meghalt egy rosszul illeszkedő oxigénmaszk miatt. Planck, a lojális hazafi, aki soha nem hagyta el Németországot, borzalmas szenvedéseken ment keresztül. Fiát letartóztatták, mert részt vett egy Hitler elleni merényletkísérletben, a nácik megkínozták, majd kivégezték. Einsteint, bár emigrációban élt, szinte elárasztották az állásajánlatok a világ minden tájáról. A vezető angol, spanyol és francia egyetemek bármit elkövettek volna, hogy professzoraik között tudhassák a világhírű tudóst. Korábban Einstein vendégprofesszorként már oktatott a Princetoni Egyetemen. A teleket többnyire Princetonban töltötte, a nyarakat Berlinben. Abraham Flexner, a Princetonban alakuló, a Bamberger-

vagyonból mintegy 5 millió dolláros támogatással elindítandó új intézet képviselője többször is találkozott Einsteinnel, és felajánlotta számára, hogy költözzön be oda. Einsteint leginkább az vonzotta, hogy szabadon utazhatott, és felmentést kaphatott volna az oktatási kötelezettségek alól. Noha népszerű előadó volt, aki bohóckodással oldotta a közönség hangulatát, és anekdotáival a koronás főket is elbűvölte, a tanítás és az előadások sok idejét elrabolták volna szeretett fizikájától. Egyik kollégája arra figyelmeztette Einsteint, hogy „felér egy öngyilkossággal”, ha tartósan az Egyesült Államokba költözik. A náci Németországból beáramló zsidó emigránsok érkezése előtt az ország tudományos szempontból állóvíznek számított, és szinte egyetlen olyan felsőoktatási intézménye sem volt, amely felvehette volna a versenyt az európai egyetemekkel. Döntése mellett érvelve Einstein így írt levelében Erzsébet belga királynőnek: „Princeton bámulatos kis hely, aprócska félistenek csodálatos, ünnepélyes hangulatú városkája. Bizonyos társadalmi konvenciókat figyelmen kívül hagyva sikerült olyan életstílust kialakítanom, amelyben kedvemre dolgozhatok, és semmi nem vonja el a figyelmemet a munkáról.” A hír, hogy Einstein az Egyesült Államokban telepedett le, az egész világ figyelmét felkeltette. A „fizika pápája” elhagyta Európát. Az új Vatikán pedig ettől fogva a princetoni Institute for Advanced Study lett. Amikor Einsteinnek először mutatták meg irodáját, megkérdezték tőle, hogy mire lesz szüksége. Az íróasztal és a szék mellett mindössze „egy nagy papírkosarat” kért, hogy „legyen mibe beledobni a tévedéseimet”. (Az intézet ajánlatot tett Schrödingernek is. Állítólag azonban Schrödinger, aki felesége és szerelmei társaságában tartózkodott a legszívesebben, és aki a „nyílt házasság” híveként számos szeretőt tartott, az ottani légkört túlságosan fojtogatónak és konzervatívnak találta.) Az amerikai nép repesett az örömtől, hogy Einstein New Jerseybe érkezett. Egyik pillanatról a másikra az ország leghíresebb tudósa lett, akit mindenki jól ismert.

Két európai polgár levelet adott fel „dr. Einstein, Amerika” címzéssel, és fogadást kötöttek, hogy a levél eljut-e hozzá. Természetesen eljutott. Magánéletében az 1930-as évek igen nehéz időszaknak bizonyultak. Úgy tűnt, hogy valóra válnak fiával, a kedvesen Tedelnek becézett Eduarddal kapcsolatos legrosszabb rémálmai, mert 1930-ban a fiú egy idősebb nővel folytatott, zátonyra futott románc után idegösszeomlást kapott. A zürichi burghölzli pszichiátriai klinikára szállították, ugyanabba az intézménybe, ahol Mileva nővére már bentlakó volt. Skizofréniát állapítottak meg nála, és rövidebb kimenőktől eltekintve soha többé nem hagyhatta el a kórházat. Einstein, aki mindig attól félt, hogy egyik fia valamilyen mentális betegséget örökölhetett volt feleségétől, az „öröklődés súlyos terhét” okolta. „Láttam, hogyan fejlődik ki a betegség lassan, de feltartóztathatatlanul Tedel kiskorától kezdve” - írta szomorúan. 1933-ban közeli barátja, Paul Ehrenfest, aki az általános relativitás elvének kidolgozásakor hatalmas segítségére volt, depresszióba esett, és végül öngyilkosságot követett el, ráadásul előtte fiatal, mentálisan sérült fiát is agyonlőtte. Hosszú, fájdalmas betegség után, 1936-ban meghalt Elsa is, aki húsz éven át volt Einstein társa. A barátok szerint Einsteint „porig sújtotta” felesége halála, amellyel „elszakadt az a legerősebb szál, amely valaha is emberi lényhez fűzte”. Lassanként épült fel a kemény csapás után. Minderről így írt egyszer: „Bevackoltam ide magam, mint medve a barlangjába, és sokkal inkább otthon érzem magam, mint számos eseménynyel tarkított életem során valaha is. Ezt a medveséget tovább erősítette, hogy asszonytársam, aki mindig is kedvesebb volt másokkal, mint én, meghalt.” Elsa halála után Einstein a nácik elől hozzá menekült húgával, Majával, mostohalányával, Margot-val és titkárnőjével, Helen Dukasszal élt együtt. Életének utolsó szakasza volt ez. Az 1930-as és 1940-es években egyre inkább erőt vett rajta az öregség. Miután

nem volt már vele Elsa sem, aki sokat foglalkozott férje kinézetével, és gondosan ügyelt arra, hogy ragyogó, karizmatikus figurát faragjon belőle, aki szmokingjában királyokat és királynőket kápráztat el, Einstein visszatért régmúlt ifjúságának bohémságához. Ettől fogva lett az a hosszú ősz hajú figura, akit a közvélemény a szívébe zárt: a princetoni bölcs, aki egyformán kedélyes beszélgést folytat gyermekekkel és királyi személyekkel. Csakhogy Einstein most sem talált nyugalmat. Élete legújabb kihívásával, az atombomba építésének feladatával Princetonban szembesült. Még 1905-ben gondolkozott el azon, hogy elmélete segítségével talán meg lehetne magyarázni, miért világít irtózatos erővel a sötétben egészen kis mennyiségű rádium, és miért képesek a rádiumatomok hatalmas és látszólag korlátlan mennyiségű energiát kibocsátani. Az is felmerült benne, hogy az atommagba zárt energia akár százmilliószor is nagyobb lehet, mint a vegyi fegyverekben rejtőző potenciál. 1920-ra Einstein már pontosan tudta, milyen elképesztő gyakorlati alkalmazásai is lehetnek az atommagban tárolt energiának: „Lehetséges, és nem légből kapott az az elképzelés, hogy új, rendkívül hatékony energiaforrások nyílnak meg előttünk, de a jelenleg ismert tények ezt az állítást közvetlenül még nem támasztják alá. Rendkívül nehéz ilyen helyzetben jóslatokba bocsátkozni, de amiről beszélek, az mindenképpen belül van a lehetséges határain.” 1921-ben pedig egyenesen arról beszélt, hogy valamikor a jövőben a korabeli, szénre alapozott gazdaságot felválthatja a nukleáris energiára alapozott gazdaság. Akadt azonban két olyan rendkívül jelentős probléma, amellyel Einstein tökéletesen tisztában volt. Az első, hogy az atombomba kovácsolásához szükséges kozmikus tűz szörnyű következményekkel jár az emberiség számára. Profetikusnak bizonyultak következő sorai is: „Ha a tűzfegyverek feltalálása óta elsütött összes lövedék erejét egybevesszük, az is csak gyerekjátéknak fog tűnni e fegyver pusztító hatásához képest.” Ehhez még hozzátette, hogy az

atombomba akár nukleáris terrorizmus, sőt atomháború kitörését is okozhatja: „Ha a szolgálatunkba tudjuk hajtani ezt a hatalmas energiaforrást, olyan korban találhatjuk magunkat, amelyhez képest szénfekete jelenünk aranykornak fog tűnni.” Végül, de nem utolsósorban, Einstein felismerte azt is, milyen hatalmas kihívást jelent egy ilyen fegyver elkészítése. Nem is hitt igazán abban, hogy megéri a születését. Az 1920-as években ugyanis lehetetlennek tűnt a gyakorlatban kivitelezni, hogy az egyes atomokba zárt szörnyű erőt a billiószorosára nagyítsák. Ez a feladat szerinte „nagyjából olyan lenne, mintha koromsötétben állnánk neki madarakra vadászni, ráadásul egy olyan országban, ahol csak néhány madár él”. Azt azonban felismerte, hogy a folyamat kulcsa az egyes atomok erejének megsokszorozásában rejlik. Ha az ember befoghatná egy atom energiáját, és ezzel be tudná indítani a körülötte lévő atomok energiakibocsátását, azzal megsokszorozhatná ezt a nukleáris energiát. Einstein arra is célozgatott, hogy ez a láncreakció akkor következhet be, „ha az így felszabadult sugarak […] ugyanezt a hatást idéznék elő”. Az 1920-as években azonban még senkinek sem volt fogalma arról, hogyan lehetne ilyesfajta láncreakciót beindítani. Természetesen mások is eljátszottak a nukleáris energia gondolatával, köztük olyanok is, akik az emberiség java helyett gonosz szándékok szolgálatába akarták állítani. 1924 áprilisában Paul Harteck és Wilhelm Groth arról tájékoztatta a német hadsereg fegyverzetügyi hivatalát, hogy „az ország, amely elsőként aknázza ki ezt a lehetőséget, felmérhetetlen előnyre tesz szert a többi országgal szemben”. Az energia felszabadításának problémáját a következőképpen lehetne összefoglalni: az atom magjának töltése pozitív, ezért taszítja a többi pozitív töltést. Emiatt az atommag védett azoktól a véletlenszerű ütközésektől, amelyek a benne rejlő, csaknem korlátlan energiát felszabadíthatnák. Ernest Rutherford, akinek úttörő kutatásai elvezettek az atommag felfedezéséhez,

kivitelezhetetlennek tartotta az atombomba megvalósítását, és azt állította, hogy „aki ezeknek az atomoknak az átalakításában lehetséges energiaforrást lát, az sületlenségeket beszél”. Az ügy azonban 1932-ben igen látványosan mozdult el a holtpontról, mivel James Chadwick új részecskét fedezett fel, a neutront, az atommagban lévő proton semleges töltésű párját. Ha valaki képes volna neutronnyalábot lőni az atommagra, akkor a neutron, mivel az atommag elektromos töltése nem térítené el, talán bezúzhatná a magot, és nukleáris energiát szabadíthatna fel. Az elképzelés a fizikusokban is felmerült: egy ilyen, neutronokból álló nyaláb minden nehézség nélkül széthasíthatná az atomot, és beindíthatna egy atombombát. Míg Einsteinnek kétségei voltak az atombomba megvalósíthatóságával kapcsolatban, az atommaghasadáshoz vezető kulcsfontosságú események egyre szaporodtak. 1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassmann, a berlini Vilmos Császár Fizikai Intézet két kutatója egészen felvillanyozta a fizikusok világát, amikor sikerült kettéhasítaniuk az urán atommagját. Miután ugyanis az uránt neutronokkal bombázták, bárium nyomaira bukkantak, ami azt jelezte, hogy az urán atommagja meghasadt, és a folyamat során bárium keletkezett. Lise Meitner zsidó tudós, Hahn kollégája, aki a nácik elől menekült el Németországból, valamint Otto Frisch, Meitner unokaöccse találta meg Hahn eredményének hiányzó elméleti alapjait. Kettejük kutatásai azt mutatták, hogy a folyamat végén megmaradt törmelék valamennyivel kevesebbet nyom, mint az eredeti uránatommag. Úgy tűnt tehát, hogy a reakcióban egy bizonyos tömegnek nyoma vész. Ugyanakkor az urán atommagjának hasadása során 200 millió elektronvoltnyi energia szabadult fel, amely látszólag a semmiből keletkezett. Vajon hova tűnt a hiányzó tömeg, és honnan jött ez a rejtélyes energiamennyiség? Meitner döbbent rá, hogy a titok nyitja Einstein híres egyenlete, az E=mc2. Ha a hiányzó tömeget megszorozzuk a fénysebesség négyzetével, az eredmény 200 millió elektronvolt lesz, ami fényesen igazolja

Einstein teóriáját. Amikor Bohrnak beszámoltak arról, hogy a kísérlet milyen döbbenetes módon igazolta Einstein egyenletét, ő rögtön átlátta az eredmény jelentőségét. A homlokára csapott, és állítólag így kiáltott fel: „Ó, micsoda bolondok voltunk!” 1939 márciusában Einstein azt nyilatkozta a The New York Timesnak, hogy az eredmények mindaddig „nem igazolták, hogy a folyamat során felszabaduló atomenergiát gyakorlati célokra lehet fordítani. […] De nincs olyan lelkiismeretlen fizikus, akit mindez eltérítene erről a rendkívül fontos kutatási területről.” A sors iróniájaként Enrico Fermi és Frédéric Joliot-Curie (Marie Curie veje) még ugyanabban a hónapban felfedezte, hogy az urán atommagjának hasadásakor két neutront lehet felszabadítani. Ez döbbenetes eredmény volt. Ha ezzel a két neutronnal további két uránatommagot lehet kettéhasítani, és ennek során négy neutront kapunk, majd a folyamatot folytatva nyolcat, tizenhatot, harminckettőt, és így tovább a végtelenségig, akkor a láncreakció során a magerő elképzelhetetlenül nagy erővel szabadul fel. Egy másodperc töredéke alatt egyetlen uránatom kettéhasítása ugyanezt a folyamatot indíthatja el billió és billió uránatom esetében is, és így hihetetlen mennyiségű nukleáris energia keletkezhet. Fermi, a Columbia Egyetem ablakán kinézve, komoran tűnődött azon, hogy egyetlen atombomba elpusztíthatja mindazt, ami New Yorkból a szeme elé tárul. Kezdetét vette hát a verseny. Az események gyorsuló ütemét látva Szilárd León elhatalmasodott a félelem, hogy a németek, akiknek vezető szerepük volt az atomfizikában, elsőként építik meg az atombombát. 1939-ben Szilárd és Wigner Jenő Long Islandre utaztak Einsteinhez, hogy írja alá a levelet, amelyet Roosevelt elnöknek akartak elküldeni. A sorsfordító levél, amely a világtörténelem legfontosabb dokumentumai közé tartozik, így kezdődik: „Kéziratban olvastam E. Fermi és L. Szilárd tanulmányait. Ezek arra engednek következtetni, hogy az urán nevű elem a jövőben egy új és fontos energiaforrássá

válhat.” A levél vészjóslóan megjegyzi, hogy Hitler lerohanta Csehszlovákiát, és körbezárta a csehországi szurokércbányákat, amelyek uránércben igen gazdagok. A levél ezt követően arra figyelmezteti az elnököt, hogy „ha egy ilyesfajta bombát hajón egy kikötőbe juttatnak, és ott felrobbantanak, az elpusztíthatja az egész kikötőt és annak környékét. Ezek a bombák ahhoz valószínűleg túlságosan nehezek, hogy repülőgépen szállíthassák őket.” A levelet a bankár-közgazdász Alexander Sachsnak, Roosevelt egyik tanácsadójának adták át, hogy juttassa el az elnökhöz. Amikor Sachs megkérdezte Rooseveltet, felmérte-e a közöltek súlyát, Roosevelt így felelt: „Alex, ön ezzel a kérdéssel azt kívánja elérni, hogy a németek ne robbantsanak fel bennünket.” Ezután E. M. Watson tábornokhoz fordult, és így szólt: „Ez azonnali cselekvést követel.” Abban az évben mégis mindössze 6 ezer dollárt szántak uránkutatásokra. Az atombomba iránti érdeklődésnek sokkal inkább az adott lökést, amikor a titkos Frisch-Peierls-jelentés eljutott Washingtonba, 1941 őszén. Független brit tudósok az összes, Einstein által feltárt részletet megerősítették, és 1941. december 6án titokban elindult a Manhattan-terv. J. Robert Oppenheimer irányításával, aki korábban Einstein fekete lyukakról szóló elméletén dolgozott, titokban több száz világszínvonalú tudóst kerestek meg és vittek az Új-Mexikóban lévő sivatagi városkába, Los Alamosba. A nagy hírű egyetemekről, némi noszogatásra, olyan tudósok távoztak minden feltűnés nélkül, mint például Hans Bethe, Enrico Fermi, Teller Ede vagy éppen Wigner Jenő. (Nem mindenki örült azonban az atombomba körül kialakult hatalmas felhajtásnak. Lise Meitner, akinek munkája sokban hozzájárult a projekt elindításához, makacsul visszautasította, hogy bármiféle részt vállaljon a bomba előállításában. Ő volt a szövetségesek oldalán dolgozó egyetlen olyan atomtudós, aki nem volt hajlandó csatlakozni a Los Alamosban összegyűlt csoporthoz. „Nem lesz közöm semmiféle bombához” - jelentette ki kereken. Evekkel később, amikor a hollywoodi forgatókönyvírók megpróbálták őt piedesztálra emelni The Beginning of the End [A

vég kezdete] című filmben, és úgy állították be, mint azt az asszonyt, aki a bomba terveit bravúrosan kicsempészte a náci Németországból, ő azt mondta, hogy soha nem kívánt részt venni ebben az irreális és durva vállalkozásban. „Inkább meztelenül végigsétálok a Broadwayn” -nyilatkozta.) Einsteinnek természetesen feltűnt, hogy közeli princetoni kollégái egymás után tűnnek el, mindössze egy rejtélyes Santa Fé-i postacímet hagyva maguk után. Ő maga azonban soha nem kapott felkérést, és az egész háborút Princetonban ülte végig. Az okokat azóta jól ismerjük, méghozzá a titkosítás alól feloldott háborús dokumentumokból. Vannevar Bush, a Tudományos Kutatási és Fejlesztési Hivatal (Office of Scientific Research and Development) feje, Roosevelt bizalmas tanácsadója ezt írta: „Igen nagy örömömre szolgálna, ha az egész ügyet feltárhatnám előtte [Einstein előtt] […], de ez teljességgel lehetetlennek tűnik, ha figyelembe veszem, hogy milyen véleménnyel vannak róla itt, Washingtonban azok az emberek, akik alaposan áttanulmányozták egész élettörténetét.” Az FBI és a katonai hírszerzés ugyanis arra a következtetésre jutott, hogy Einsteinben nem lehet megbízni: „Radikális hátterére való tekintettel irodánk nem javasolja dr. Einstein titkos természetű ügyekbe való bevonását kellő alapossággal elvégzett nyomozás nélkül, ugyanis nagyon valószínűtlen, hogy egy ilyen hátterű ember ilyen rövid idő alatt hűséges amerikai polgárrá vált volna.” Az FBI minden jel szerint nem volt tudatában annak, hogy Einstein ekkor már nemhogy tudott a tervről, de az elsők között szállt síkra a megvalósításért. Az Einsteinről vezetett FBI-akta, amelynek titkosítását nemrégiben oldották fel, 1427 lapra rúg. A tudós azért került J. Edgar Hoover célkeresztjébe, mert az FBI igazgatója kommunista kémnek, de legjobb esetben is a kommunisták bábjának tartotta. Az ügynökség gondosan begyűjtött és feljegyzett minden róla szóló, jelentéktelen pletykát. Sajátos módon, az FBI soha nem lépett közvetlenül kapcsolatba Einsteinnel, mintha csak tartottak volna

tőle. Az ügynökök ehelyett inkább a környezetében élőket zaklatták és faggatták. Ennek viszont az lett a következménye, hogy az FBI százával gyűjtött be leveleket elmebetegektől és Einstein rosszakaróitól. Különös figyelmet kaptak azok a jelentések, amelyek szerint a fizikus valamiféle halálsugáron dolgozik. 1943 májusában a hadi-tengerészet egyik hadnagya felkereste Einsteint, és megkérdezte, hajlandó lenne-e az amerikai haditengerészetnek szánt új fegyverek és robbanóanyagok fejlesztésében részt venni. „Einstein rendkívül rosszul viseli a mellőzést. Ez idáig senki nem kereste fel azzal, hogy támogatását kérje a háborús erőfeszítésekben” - írta a hadnagy. Einstein, aki könnyedén és szívesen tréfálkozott, az üggyel kapcsolatban megjegyezte, hogy ő az egyetlen, aki úgy került a haditengerészet soraiba, hogy nem nyírták kopaszra. A szövetségesek azért állítottak ilyen hatalmas erőket az atombomba megépítésének szolgálatába, mert rettegtek attól, hogy a németek előbb készülnek el vele. A valóságban azonban a német háborús kutatásokhoz sem elegendő embert, sem elegendő pénzt nem biztosítottak. Werner Heisenberget, a legnagyobb német kvantumfizikust nevezték ki a német atombomba tervén dolgozó tudóscsoport élére. 1942 őszén, amikor a német tudósok rájöttek, hogy újabb háromévnyi megfeszített munka lenne szükséges ahhoz, hogy atombombát készítsenek, Albert Speer, a nácik fegyverkezési minisztere úgy döntött, hogy ideiglenesen leállítja a projektet. Ezzel azonban stratégiai hibát követett el, mert az feltételezte, hogy Németország három éven belül megnyeri a háborút, az atombomba pedig szükségtelenné válik. Az atomtengeralattjárók építésére folyósított kutatási támogatást azonban nem függesztette fel. Heisenberget más problémák is megakasztották. Hitler elrendelte, hogy csak olyan fegyverfejlesztések esetében lehet állami hadiipari támogatást folyósítani, amelyek hat hónapon belül eredményre vezetnek, a határidő azonban teljesíthetetlen volt. A pénzhiányon

kívül a német laboratóriumok ellen intézett szövetséges légicsapások is akadályozták a munkát. 1942-ben egy kommandó sikeresen felrobbantotta Heisenberg nehézvízgyárát a norvégiai Vemorkban. Míg Fermi döntése alapján a szövetségesek szénalapú reaktort építettek, addig a németek a nehézvizes reaktort választották, mivel ebben a természetes uránt is használni lehetett, amely bőségesen a rendelkezésükre állt, szemben az igen ritka 235-ös uránizotóppal. 1943-ban a szövetségesek rendkívül heves szőnyegbombázása után Heisenberg kénytelen volt elköltöztetni laboratóriumát Berlinből. A Vilmos Császár Fizikai Intézetet a Stuttgarttól délre eső dombvidéken elterülő Hechingenbe evakuálták. Heisenberg a német atomreaktort egy sziklába vájt barlangban építtette fel, a közeli Haigerloch falucskában. Az állandó nyomás és a bombázások miatt a németek egyetlen alkalommal sem tudtak tartós láncreakciót beindítani. Eközben a Manhattan-terven szédületes ütemben dolgozó tudósok négy atombomba előállításához elegendő plutóniumot és uránt állítottak elő. A számítások még akkor is folytak, amikor az újmexikói Alamogordóban sor került az első, sorsfordító robbantásra. Az első, 239-es plutóniumizotópra épülő bombát 1945 júliusában robbantották fel. Sok fizikus úgy vélte, a németek ellen aratott döntő szövetségesi győzelem után már nem lesz szükség a bombára az utolsó megmaradt ellenség, Japán ellen. Mások úgy vélték, demonstratív célzattal egy lakatlan szigeten kellene atombombát robbantani japán tisztviselők szeme láttára, így győzve meg őket az ellenállás hasztalanságáról. Mások egyenesen Harry Truman elnöknek írtak levelet, amelyben arra kérték, ne dobják le a bombát Japánra. Sajnálatos módon ez a levél nem ért célba. Az egyik tudós, Joseph Rotblatt (aki később Nobel-békedíjat nyert) még ki is lépett a projektből, mondván: munkája véget ért, a bombát pedig nem szabadna Japán ellen fordítani. Mindezek ellenére döntés született arról, hogy 1945 augusztusában nem is egy, hanem mindjárt két bombát dobnak le

Japánra. Einstein éppen a New York államban lévő Saranac Lake-en töltötte vakációját. Azon a héten Helen Dukas a rádióból értesült a hírről, és így emlékezett vissza később: „A tudósítás szerint újfajta bombát dobtak le Japánra. Rögtön tudtam, miről lehet szó, mert valamelyest figyelemmel kísértem Szilárd munkáját. […] Amikor Einstein professzor lejött teázni, közöltem vele a hírt, ő pedig csak ennyit mondott: »Ó, Istenem!«.” 1946-ban Einstein a Time címlapjára került. (1948-ban Einstein megfogalmazta „Botschaft an die Intelligenz” (Üzenet az értelmiségnek) című felhívását, amelyben kijelentette: „Az emberiségnek a mai napig nem sikerült olyan politikai és gazdasági szervezeti formákat kialakítania, amelyek biztosítanák a nemzetek békés egymás mellett élését a világban. Nekünk, tudósoknak, akiknek az a szomorú sors jutott, hogy segédkeztünk még borzalmasabbá és még hatékonyabbá tenni a pusztítás eszközeit, szent kötelességünk, hogy mindent megtegyünk annak érdekében, hogy ezeket a fegyvereket soha ne használják fel azokra a brutális célokra, amelyekre kifejlesztették őket. Lehet-e ennél fontosabb cél számunkra? Milyen társadalmi feladat állhatna közelebb szívünkhöz?” Einstein világkormányról vallott nézeteit a következőképpen fejtette ki: „A civilizációnak és az emberi fajnak csak akkor van esélye a fennmaradásra, ha a nemzetek törvényes jóváhagyásával létrejön a világkormány. Amíg a szuverén államok tovább folytatják a fegyverkezést, és mindezt titokban teszik, elkerülhetetlenek lesznek az újabb és újabb világháborúk.”) A baljóslatú képen a tudós mögött egy atomrobbanás után égbe törő gombafelhő volt látható. A világ hirtelen rádöbbent, hogy a következő, harmadik világháborút talán már atomfegyverekkel vívják meg. Einstein mindezzel kapcsolatban egyszer megjegyezte, hogy mivel az atomfegyverek évezredekkel vetnék vissza civilizációnkat, a negyedik világháborúban ismét kőbaltával harcolhatunk majd. Einstein ebben az évben lett az Atomtudósok Rendkívüli Bizottságának (Emergency Comittee of Atomic Scientists) elnöke, amely talán az első jelentős atomfegyver-ellenes

szervezet volt, és amely amellett, hogy tiltakozott az atombombák további előállítása ellen, egy másik, Einstein által is fontosnak tartott elképzelés, a világkormány mellett is kiállt. Einsteinnek az atom- és a hidrogénbomba által keltett vihar közepette is sikerült megőriznie lelki békéjét és szellemi épségét azzal, hogy visszatért a fizika tudományához. Az 1940-es években számos úttörő jellegű kutatás folyt olyan területeken, amelyek megalapozásában ő maga is részt vett, többek között a kozmológiához és az egyesített mezőelmélethez kapcsolódóan. Ekkor kísérelte meg utoljára, hogy megpróbáljon „olvasni Isten elméjében”. A háborút követően Einstein és Schrödinger élénk levelezést folytatott az óceán két oldaláról. A kvantumelmélet megalkotói közül szinte kizárólag ők ketten maradtak, akik a kvantummechanika mindent elsöprő áradatával szembeszálltak, és továbbra is az egyesítés feladatára koncentráltak. 1946ban Schrödinger bevallotta Einsteinnek, hogy „Ön az, aki igazán nagyban játszik. Míg Ön oroszlánra vadászik, én nyulakkal is beérem”. Einstein biztatására Schrödinger folytatta a kutatást az egyesített mezőelmélet egyik altípusa után, amelyet affin térelméletnek neveznek. Schrödinger hamarosan végzett is saját elmélete kidolgozásával, és meggyőződésévé vált, hogy végre sikerrel járt ott, ahol Einstein megbukott: egyesítette a fényt és a gravitációt. Schrödinger áradozott, hogy új elmélete „valóságos csoda” egy „teljesen váratlan ajándék a Jóistentől”. Az Írországban dolgozó Schrödinger, a fizika fő irányvonalától elszigetelten, sokáig egyszerű egyetemi ügyintézőnek, lecsúszott alaknak érezte magát. Most azonban meg volt győződve arról, hogy új elmélete akár a második Nobel-díjat is meghozhatja számára. Sietve hatalmas sajtótájékoztatót hívott össze, amelyen több neves személyiség társaságában részt vett az ír miniszterelnök, Éamon de Valera is. Amikor előadása után egy riporter megkérdezte tőle, mennyire bízik új elméletében, így felelt: „Hiszek abban, hogy

igazam van. Ha mégis tévedek, kötözni való bolondnak fognak tartani.” Einstein gyorsan átlátta, hogy Schrödinger olyan elméletet próbál felállítani, amelyet ő már évekkel korábban a kukába dobott. Ahogy Freeman Dyson fizikus írta: az egyesített mezőelmélethez vezető út a félresikerült próbálkozások hulláival van kikövezve. A tántoríthatatlan Einstein azonban, a fizikustársadalomtól elszigetelődve ugyan, de folytatta az egyesített mezőelmélet kidolgozására tett erőfeszítéseit. Mivel nem volt fizikai vezérelve, egyenleteibe szépséget és eleganciát igyekezett becsempészni. A matematikus G. H. Hardy mondta egyszer, hogy „a matematikai mintáknak ugyanolyan gyönyörűeknek kell lenniük, mint azoknak, amelyeket a festők vagy költők képzelnek el. Az ötleteknek, akárcsak a színeknek vagy a szavaknak, harmonikusan kell egymáshoz illeszkedniük. A szépség az egyenlet első próbája. A csúnya matematika előbb-utóbb érvényét veszti.” Mivel azonban az egyesített mezőelmélet esetében Einstein nélkülözött egy olyasféle iránymutatót, mint amilyen korábban például az ekvivalencia-elv volt, most vezérlő csillag nélkül maradt. Néha panaszkodott ugyan, hogy a többi fizikus nem úgy látja a világot, ahogyan ő, de álmatlan éjszakákat ez mégsem okozott neki. Így vallott minderről: Magányos, vén fickó lett belőlem. Afféle öregember-figura, akit jórészt azért ismernek, mert nem húz zoknit, és pár alkalommal körbemutogatták mint csodabogarat. De a munkában senki nem olyan fanatikus, mint én, és még mindig reménykedem abban, hogy egyszer megoldom a fizikai tér egyesítésének problémáját. Ennek ellenére kicsit úgy érzem magam, mint aki egy léghajón üldögél a felhők között, de nem látja tisztán, hogyan térhetne vissza a valóságba, vagyis a Földre. Einstein tisztában volt azzal, hogy ha a kvantumfizika művelése helyett az egyesített mezőelmélet kidolgozásával foglalkozik, azzal elszigeteli magát az intézetben folyó kutatómunka fő sodrától. „Olyannak tűnhetek, mint egy strucc, aki a fejét állandóan a

relativisztikus homokba dugja, hogy ne kelljen szembenéznie a gonosz kvantummal” - mondta egyszer szomorúan. Az évek során egyre több fizikus suttogta róla, hogy szellemileg is hanyatlóban van, ő azonban nem törődött a szóbeszéddel, sőt megvallotta: „Általában valamiféle őskövületnek néznek, akit az évek süketté és vakká tettek. De ez a szerep éppen a kedvemre való, mert nagyon is illik a temperamentumomhoz.” 1949-ben, 70. születésnapja alkalmából az intézetben hatalmas ünnepséget rendeztek. Tucatjával érkeztek a tudósok, hogy a kor legnagyobb fizikusát dicsőítsék, és cikkek garmadáját küldték a tiszteletére megjelenő könyvhöz. Néhány felszólaló és újságokban megnyilatkozó azonban igencsak számon kérő hangon szólt Einstein kvantumelmélettel kapcsolatos nézeteiről. Az Einstein-pártiak ennek nem különösebben örültek, de maga az ünnepelt nem érzett haragot. A család egyik barátja, Thomas Bucky megjegyezte, hogy „Oppenheimer gúnyt űzött Einsteinből egy lapban, amikor arra a kijelentésre ragadtatta magát, hogy Einstein »megöregedett. Már senki nem figyel rá.« Bennünket erre azonnal elfutott a méreg, Einstein azonban egyáltalán nem haragudott. Egész egyszerűen nem hitte el a dolgot. Később maga Oppenheimer is tagadta, hogy ezt mondta volna.’” Ez valóban Einsteinre vallott, aki kritikusai megjegyzéseit mindig is fenntartásokkal fogadta. Amikor a tiszteletére összeállított könyv kijött a nyomdából, viccesen ezt írta róla: „Ez a könyv nem engem ünnepel, hanem azt, hogy letaszítottak a trónról.” Tapasztalt tudósként tisztában volt azzal, hogy új ötletekkel előállni igencsak fárasztó munka, és nem támadnak már olyan lendülettel a fejében a gondolatok, ahogyan ifjúkorában. Ahogy erről írta egyszer: „Az ember csak fiatalon találhat ki igazán új dolgokat. Utána már túl tapasztalt, túl híres […] és túl ostoba.” De továbbra sem volt nyugvása, mert mindenütt bizonyítékokat vélt felfedezni, hogy az egység egyike a világegyetem legfontosabb

rendező elveinek. Erről így írt: „A természet csak az oroszlán farát mutatta meg nekünk. De semmi kétségem afelől, hogy ott van az oroszlán is, még ha nem is lehet egyszerre látni az egészet.” Mindennap, ébredés után egy egyszerű kérdést tett fel magának: ha ő lenne Isten, hogyan alkotná meg a világot? Majd pedig, figyelembe véve a világegyetem teremtésénél szükséges megszorításokat, megkérdezte magától: vajon volt-e Istennek egyáltalán választása? Az univerzumot pásztázva minden arról árulkodott, hogy az egység a természet egyik mesterfogása, hogy Isten nem hozhatott létre olyan világegyetemet, amelyben a gravitáció, az elektromosság és a mágnesesség különálló, egymástól független jelenség. Tisztában volt ugyanakkor azzal is, hogy hiányzik a vezérlő elv, az a kézzelfogható kép, amely megvilágítja számára az egyesített mezőelmélethez vezető utat. És sem az elv, sem pedig a kép nem jelent meg előtte. A speciális relativitás esetében egy 16 éves fiú volt a képen, aki éppen versenyt fut egy fénysugárral. Az általános relativitás megalkotásakor egyszer egy férfi, aki hátradől a székén, és majdnem leesik róla, másszor pedig egy meggörbült felületen guruló üveggolyók. Az egyesített mezőelmélethez azonban nem kapcsolódott kép. Einstein egyik híres kijelentése: „Isten ravasz, de sohasem rosszindulatú.” Miután évtizedekig küzdött az egységes mezőelmélettel, Einstein végül mégiscsak elismerte asszisztensének, Valentine Bargman-nek: „Újra átgondoltam a dolgot. Lehet, hogy Isten mégiscsak rosszindulatú.” Noha az egyesített mezőelmélet köztudottan a fizika legkomolyabb kérdésének számított, megalkotása egyben a legnagyobb dicsőséggel is járt volna, ez pedig rengeteg fizikust vonzott. A sors iróniája például, hogy Wolfgang Pauli, aki valaha az egyik legszigorúbb kritikusa volt Einstein egyesített mezőelméletének, végül maga is beállt a sorba. Az 1950-es évek végén Heisenberg és Pauli egyre nagyobb érdeklődéssel fordult az egyesített mezőelméletnek egy olyan változata felé, amely

állításuk szerint képes lett volna választ adni azokra a kérdésekre, amelyekkel Einstein harminc éven át küzdött mindhiába. „1954-től kezdve egészen (1976-ban bekövetkezett) haláláig Heisenberg teljes erővel dolgozott azon, hogy a részecskefizikáról szerzett valamennyi tudásunkat egyetlen alapvető, nemlineáris hullámegyenletből vezesse le” -írja Pais. 1958-ban Pauli felkereste a Columbia Egyetemet, és előadást tartott az egyesített mezőelmélet Heisenberg-Pauli-féle változatáról. A közönség, talán mondanunk sem kell, meglehetősen szkeptikus volt. Niels Bohr, aki szintén jelen volt, az előadás végén felállt, és a következőket mondta: „Mi, itt hátul, úgy véljük, hogy elmélete őrültség. Mindössze abban a kérdésben nem értünk egyet, vajon elég nagy őrültség-e.” Jeremy Bernstein fizikus, aki szintén a hallgatóság tagja volt, így emlékezett vissza az esetre: „Szemtanúi lehettünk annak, hogyan csap össze a modern fizika két óriása. Meg lennék lepve, ha a közönség soraiban helyet foglaló nem fizikusok egyetlen szót is értettek volna az egészből.” Pauli végül aztán mégis kiábrándult az elméletből, mert úgy gondolta, túl sok benne a hiba. Amikor azonban az elmélet társszerzője továbbra is ragaszkodott a folytatáshoz, Pauli levelet küldött Heisenbergnek, amelyhez egy üres papírlapot is csatolt, és azt írta, ha elméletük valóban az egyesített mezőelmélet, akkor a borítékban lévő papírlap egy Tizianofestmény. Noha az egyesített mezőelmélet kidolgozása lassú és gyötrelmes folyamatnak bizonyult, volt néhány érdekes áttörés, amely igazán foglalkoztatta Einsteint. Az egyik legkülönösebb ezek közül az időgép volt. Newton szemében az idő olyan volt, mint egy nyílvessző. Valaha kilőtték, azóta egyenes vonalban, egyenletesen mozgott, és soha nem tért le pályájáról. Egy másodperc a Földön pontosan megfelelt egy másodpercnek a világűrben. Az idő abszolút kategória volt, amely az egész világegyetemben egyforma ütemben haladt, az események pedig az egész univerzumban egy időben játszódtak le.

Einstein azonban bevezette a relatív idő fogalmát, amely szerint egy másodperc a Földön már nem olyan hosszú, mint egy másodperc a Holdon. Az idő sokkal inkább egy vén folyóhoz hasonlított, amely kanyargós úton haladt a bolygók és csillagok között, és amelynek az égitestek közelségében lelassult a folyása. Kurt Gödel matematikus ezek után arra kérdezett rá, vajon lehetnek-e a folyóban örvények, vagy megfordulhat-e a folyása. Lehetséges-e, hogy elágazik, és párhuzamos világegyetemeket hoz létre? Einstein 1949-ben szembesült ezekkel a kérdésekkel, amikor a szomszédos szobában dolgozó Gödel, aki feltehetően a matematikai logika legnagyobb 20. századi képviselője volt, bebizonyította, hogy Einstein egyenleteiből levezethető az időutazás. Gödel kiindulási pontnak egy forgó és gázzal telt világegyetemet választott. Ha az ember elindul egy űrhajón, és az egész univerzumot körbehajózza, elképzelhető, hogy azelőtt visz-szaér a Földre, mielőtt elindult volna. Más szóval, az időutazás a Gödel-féle univerzumban teljesen természetes jelenség: itt ugyanis az ember a világegyetem megkerülése során automatikusan visszautazik az időben. Mindez mélyen megrendítette Einsteint. Egyenleteinek megoldása során mindeddig olyan megoldások jöttek ki, amelyek megegyeztek a mért adatokkal. A Merkúr perihéliumát, a vöröseltolódást, a csillagfény meghajlását, a csillagok gravitációját a kísérleti adatok később egytől egyig meseszépen igazolták. Most azonban egyenletei eredményei alapjaiban rengették meg az időről vallott hitünket. Ha az időutazás ilyen egyszerűen megvalósítható volna, történelmünket nem lehetne rögzíteni. A múlt, akár a futóhomok, azon nyomban megváltozna, amint valaki beülne az időgépébe. Vagy ami még rosszabb, az egész univerzumot le lehetne rombolni időparadoxon segítségével. Mi történik, ha valaki visszatér az időbe, és még azelőtt lelövi a szüleit, hogy megszületett volna? Ez bizony érdekes kérdés. Hogyan születhetne meg olyasvalaki, aki megölte múltbeli szüleit? Az időgép ellentmondott az ok-okozatiság szabályának, amely az

egyik legszentebb fizikai elvnek számított. Einstein pontosan azért nem volt kibékülve a kvantumelmélettel, mert az a valószínűséget helyezte az ok-okozatiság elé. Most pedig Gödel teljes egészében kiiktatta ezt az elvet. Nem kevés töprengés után Einstein végül elvetette Gödel levezetését, mondván, hogy az a megfigyelt adatokkal nem összeegyeztethető: a világegyetem tágul, nem pedig forog, éppen ezért az időutazás, legalábbis még egy ideig, szóba sem jöhet. Az a lehetőség azonban továbbra is fennállt, hogy ha az univerzum tágulás helyett mégiscsak forog, az időutazás minden további nélkül lehetséges. Újabb ötven év telt el, mire az időutazás koncepciója ismét egy jelentősebb kutatás középpontjába került. Az 1940-es évek a csillagászat szempontjából is rendkívül mozgalmasak voltak. George Gamow-t, akin keresztül Einstein kapcsolatot tartott az amerikai haditengerészettel a háború idején, sokkal kevésbé érdekelték a robbanóanyagok, mint a minden robbanások ősatyjával, a Nagy Bummal összefüggő problémák. Gamow több olyan kérdést is feltett magának, amelyek aztán a feje tetejére állították a kozmológiát. Levezette például a Nagy Bumm-elmélet logikus következményét. Eljátszott a gondolattal, hogy ha a világegyetem egy heves robbanás során született, akkor az ebből keletkező porés gázfelhő hőjéből talán felfedezhető még valami a világűrben. Ez volna a „Nagy Bumm visszhangja”. Boltzmann és Planck munkáiból kiindulva Gamow bebizonyította, hogy az izzó égitestek színe összefüggésben áll a hőmérsékletükkel, hiszen mindkettő az energia egy-egy formája. Ha például egy égitest vörösen izzik, az azt jelenti, hogy a hőmérséklete megközelítőleg 3000 °C. Ha egy tárgy sárgán izzó (mint például a mi Napunk), akkor nagyjából 6000 °C-os (ez a Nap felszínének hőmérséklete). Hasonlóképpen, saját testünk is meleg, éppen ezért a „színe”, amely az infravörös sugárzásnak felel meg, kiszámítható. (A hadseregben rendszeresített éjjellátó készülékek is azon az elven működnek, hogy érzékelik a meleg testünkből áradó infravörös sugárzást.) Feltéve, hogy a Nagy Bumm évmilliárdokkal ezelőtt történt, Gamow csoportjának

két tagja, Robert Herman és Ralph Alpher már 1948-ban kiszámolta, hogy az ősrobbanás utáni izzás 5 Kelvinfok az abszolút nulla fok fölött, ami rendkívüli módon közel jár a tényleges értékhez. Ez a sugárzás, vagyis a „teremtés színe” pedig nem más, mint a mikrohullámú sugárzás. (Évtizedekkel később valóban rátaláltak erre a mikrohullámú sugárzásra, amelynek értékét kiszámolva azt kapták, hogy 2,7 Kelvin-foknak felel meg az abszolút nulla fok fölött. Ez a felfedezés aztán teljesen új irányt adott a kozmológiának.) Noha Princetonban meglehetősen távol került a fizika fő sodrától, Einstein mégis megérhette azt az időt, amikor az általa felállított általános relativitáselmélet addig ismeretlen kutatási területeket nyitott meg a kozmológiában, többek között a fekete lyukak és a gravitációs hullámok vizsgálatában. Utolsó éveit ugyanakkor szomorú események is beárnyékolták. 1948-ban hírt kapott arról, hogy Mileva, aki egész életében kitartóan ápolta mentálisan sérült fiukat, meghalt, minden bizonnyal szívroham vitte el Eduard egyik hisztériás rohama során. (Később ágyában 85 ezer frankot találtak eldugva, feltehetően zürichi lakásai eladásából megmaradt utolsó pénzét. Ez biztosította Eduard élethosszig tartó gondozását.) 1951ben elhunyt Einstein húga, Maja is. 1952-ben meghalt Chaim Weizmann, aki még 1921-ben megszervezte Einstein amerikai diadalmenetét, és aki később Izrael állam elnöke lett. Izrael miniszterelnöke, David Ben Gurion, teljesen váratlan módon, Einsteint kérte fel, hogy legyen Izrael következő elnöke. Noha mindez hatalmas megtiszteltetés volt számára, Einsteinnek nemet kellett mondania. 1955-ben Einstein megtudta, hogy meghalt Michele Besso is, aki a speciális relativitáselmélet tökéletesítésében volt hatalmas segítségére. Einstein a következő megható sorokkal búcsúzott tőle: „Amit a legjobban csodáltam benne mint emberben, hogy képes volt oly sok éven át békében és tartós harmóniában élni egy nővel ebben én kétszer is csúnyán kudarcot vallottam. […] Kicsivel előttem

hagyta el ezt a furcsa világot. De ez nem jelent semmit. Mert nekünk, akik hiszünk a fizikában, múlt, jelen és jövő nem más, mint makacs illúzió.” Még abban az évben Einstein egészsége is megrendült. Úgy vélte: „Olyan ízléstelen művi úton meghosszabbítani az életet. Én megtettem, ami itt az én dolgom volt. Most pedig ideje elmenni. Akkor pedig inkább elegánsan távozom.” 1955. április 18-án halt meg ütőértágulat következtében. Halála után a The Washington Post hozta le a karikaturista Herblock megható rajzát, amelyen a Föld látható a világűrből, rajta egy hatalmas tábla: „Itt élt Albert Einstein”. Az újságok még aznap éjjel világszerte közölték azt a hírügynökségi fotót, amelyen Einstein íróasztala, azon pedig legnagyobb befejezetlen elmélete, az egyesített mezőelmélet kézirata látszott.

9. FEJEZET Einstein profetikus öröksége Életrajzíróinak többsége szinte tudomást sem vesz Einstein életének utolsó harminc évéről, mintha ez az időszak amolyan zavaró tényező lett volna, a zsenihez méltatlan korszak, csupán egy folt az egyébként makulátlan életművön. Az elmúlt évtizedek tudományos fejlődése azonban egészen új fényt vet Einstein örökségére. Mivel munkássága alapvető fontosságú, és gyökeresen átformálta az emberiség tudását, hatása a mai napig tetten érhető a fizika legtöbb területén. Sok olyan mag, amelyet még Einstein vetett el, csak most, a 21. században szökken szárba, ennek oka pedig főként az, hogy bizonyos eszközök, így az űrtávcsövek, a röntgenteleszkópos űrobszervatóriumok és a lézerek csak mostanra váltak elég hatékonnyá és érzékennyé ahhoz, hogy igazolják Einstein számos, évtizedekkel korábban tett jóslatát. Sőt manapság igen gyakori, hogy a tudósok az Einstein asztaláról lehullott morzsákat felcsipegetve nyernek Nobel-díjat. Ráadásul a szuperhúrelmélet feltűnésével Einstein sokat gúnyolt és kárhoztatott elképzelése, hogy valamennyi erőt egységes elméletbe lehet foglalni, ma az elméleti fizika egyik központi kutatási témája lett. Ez a fejezet három olyan terület új fejleményeit veszi számba, ahol Einstein öröksége továbbra is meghatározza a fizika világát: a kvantumelméletét, az általános relativitásét és kozmológiáét, valamint az egyesített mezőelméletét. Amikor Einstein első cikkét írta a Bose-Einstein-kondenzációról 1924-ben, maga sem hitte, hogy ezt a furcsa jelenséget egyhamar kísérlettel is igazolni fogják. Ehhez ugyanis az anyagot csaknem abszolút nulla fokra kell lehűteni, mielőtt minden kvantumállapot összeomlik, és egyetlen hatalmas szuperatommá áll össze.

1995-ben Eric A. Cornell, az Országos Szabványügyi és Technológiai Intézet (National Institute of Standards and Technology) kutatója és Carl E. Wieman, a Coloradói Egyetem professzora azonban pontosan ezt tette: előállítottak egy tiszta Bose-Einstein-kondenzátumot, amely 2 ezer rubídiumatomból állt, és amelynek hőmérséklete mindössze húszmilliomod fokkal volt az abszolút nulla fok fölött. Wolfgang Ketterle, a Massachusettsi Technológiai Intézet (MIT) kutatója pedig tőlük függetlenül hozott létre Bose-Einstein-kondenzátumot, ugyanis megfelelő mennyiségű nátriumatomot sikerült lehűtenie ahhoz, hogy fontos kísérleteket végezhessen. Bebizonyította például, hogy ezek az atomok olyan interferencia-mintázatot mutatnak, amely megfelel az egymással kapcsolatban álló atomok mintázatának, vagyis úgy viselkednek, mint az Einstein által hetven évvel korábban megjósolt szuperatom. Az első híradások óta ezen a területen rendkívül gyorsan követik egymást a felfedezések. 1997-ben Ketterle és MIT-s kollégái BoseEinstein-kondenzátumok alkalmazásával létrehozták a világ első „atomlézerét”. A lézerfény csodálatos tulajdonságait az okozza, hogy a fotonok teljes összhangban, egy ütemre menetelnek, míg a normál fény kaotikus és összefüggéstelen. Mivel az anyagnak is vannak hullámszerű tulajdonságai, a fizikusok elméletben arra jutottak, hogy olyan atomsugarat is létre lehet hozni, amely szintén lézerszerűen viselkedik, de a Bose-Einstein-kondenzátumok hiánya akadályozta az előrelépést ezen a területen. Az MIT tudósai azonban sikeresek voltak: először a kondenzálódásig hűtöttek egy atomcsoportot, majd a kondenzátumot lézersugárral bombázták, és ennek hatására az atomok rendezett nyalábbá álltak össze. 2001-ben Cornell, Wieman és Ketterle kapta a fizikai Nobel-díjat. A Nobel-díj-bizottság szerint az „alkáli atomok hígított gázában történő Bose-Einstein-kondenzáció eredményeiért és a sűrítmények tulajdonságainak korai alaptanulmányozásáért” járt a díj. A BoseEinstein-kondenzátumok gyakorlati alkalmazásának lehetősége csak mostanában merült fel. Az ilyen atomlézerek nyalábjai a jövőben

nagyon hasznosnak bizonyulhatnak a nanotechnológia világában. Lehetővé tehetik az egyes atomok manipulálhatóságát, és olyan egyatomnyi vastag hártyák létrehozását, amelyek a jövő számítógépeiben félvezetőként használhatók. Néhány fizikus azt is felvetette, hogy az atomlézereken felül lehetséges volna a Bose-Einstein-kondenzátumokon alapuló kvantumszámítógépeket létrehozni (amelyek a számításokat különálló atomokon végzik), és ezek végül akár teljesen fel is válthatnák a szilíciumalapú számítógépeket. Mások úgy vélik, hogy a sötét anyagot is Bose-Einstein-kondenzátumok alkotják. Ha ez valóban így van, a világegyetem legnagyobb részét ez a különös anyag teszi ki. Einstein eredményeinek hatására a kvantumfizikusok is újragondolták az elmélet eredeti koppenhágai értelmezését. Az 1930-as és az 1940-es években a kvantumfizikusok már összeösszesúgtak Einstein háta mögött, akinek tevékenysége ekkor már csak azért is könnyen figyelmen kívül hagyható volt, mert a kvantumfizika szinte naponta szállította a fényesebbnél fényesebb felfedezéseket. Kinek lett volna ideje a kvantumfizika alapjait átgondolni, amikor a fizikusok úgy gyűjtötték a Nobel-díjakat, mintha csak almát szednének a fáról? A fémek, félvezetők, folyadékok, kristályok és más anyagok tulajdonságaival kapcsolatos számítások százait végezték ekkoriban, amelyek közül bármelyik akár egy teljesen új iparág születéséhez is elvezethetett. Egyszerűen nem volt vesztegetni való idejük. Ennek viszont az lett a következménye, hogy a fizikusok az évtizedek során egész egyszerűen hozzászoktak a koppenhágai iskolához, és a válasz nélkül maradt, mélyebb filozófiai kérdéseket a szőnyeg alá söpörték. A Bohr és Einstein között zajló vitákról egész egyszerűen megfeledkeztek. Most azonban, miután az anyaggal kapcsolatos „könnyű” kérdések többségére megfeleltek, az Einstein által felvetett, korántsem ilyen könnyen megoldható kérdések ismét felbukkantak. Különösen sok nemzetközi konferenciát

szerveztek például azért, hogy a fizikusok a végére járjanak a Schrödinger-féle macskaparadoxonnak. A kísérleti fizikusok mára már a különálló atomokat is képesek manipulálni, éppen ezért a macskaparadoxon nem csupán elméleti kérdés többé. Olyannyira nem, hogy a világ gazdasági jólétének nagy részéért felelős komputertechnológia végső sorsa is azon múlik, hogyan lehet a paradoxont feloldani, mivel a jövőben a számítógépekben akár egyetlen atom is szolgálhat tranzisztorként. A közmegegyezés szerint éppen Bohr koppenhágai iskolája szolgál a legkevésbé kielégítő válasszal erre a paradoxonra, noha Bohr eredeti magyarázatát kísérleti úton még nem sikerült cáfolni. A koppenhágai iskola azt állítja, hogy létezik egy „fal”, amely elválasztja a fák, a hegyek és az emberek makroszkopikus világát, amely szemmel látható és józan észszel felfogható, egy másik, rejtélyes és ösztöneinknek ellentmondó, mikroszkopikus világtól, a kvantumok és hullámok birodalmától. Ebben a mikroszkopikus világban a szubatomi részecskék egyik állapotban sem léteznek igazán, valahol lét és nemlét között tartózkodnak. Mi azonban a fal másik oldalán lakunk: ott, ahol az összes hullámállapot megszűnt, éppen ezért a mi makroszkopikus univerzumunk látszólag jól körülhatárolt és véges. A megfigyelőt és a megfigyelt dolgot egy fal választja el egymástól. Néhány fizikus, így például a Nobel-díjas Wigner Jenő is, még tovább ment. A megfigyelés kulcsfontosságú mozzanata, hangsúlyozta Wigner, maga a tudatosság. Tudatos megfigyelő kell egy megfigyelés végrehajtásához és a macska létezésének meghatározásához. De ki figyeli meg a megfigyelőt? A megfigyelőnek szüksége van egy másik megfigyelőre (őt nevezik Wigner barátjának), aki meghatározza, hogy a megfigyelő életben van. Ez azonban a megfigyelők végtelen láncolatát feltételezi, akik mind megfigyelik a másikat, és mind eldöntik, hogy az eggyel korábbi megfigyelő életben van-e. Wigner ebből azt a következtetést vonta le, hogy talán létezik egy kozmikus tudat, amely meghatározta

magának az univerzumnak a természetét. Szerinte „magának a külvilágnak a tanulmányozása vezet ahhoz a következtetéshez, hogy a tudat tartalma a végső valóság”. Néhányan úgy vélik, hogy ez bizonyítja Isten vagy valamiféle kozmikus tudat létezését, vagy azt, hogy valamiképpen maga az univerzum tudatos. Ahogy Planck mondta egyszer: „A tudomány nem képes a természet végső rejtélyét megoldani. Ennek oka pedig az, hogy a végső kérdés feltevésénél mi magunk is részei vagyunk annak a rejtélynek, amelyet próbálunk megfejteni.” Az évtizedek során más megoldások is felmerültek. 1957-ben Hugh Everett, aki akkoriban John Wheeler fizikus tanítványa volt, a macskaparadoxon addigi legradikálisabb megoldásával állt elő. A sokvilág-elmélet azt feltételezi, hogy valamennyi lehetséges univerzum egyidejűleg létezik. A macska tehát lehet egy időben élő és halott, mert az univerzum maga is két világegyetemre hasadt szét. Ha ezt az elméletet végigvisszük, akkor meglehetősen nyugtalanító következtetésekre jutunk, arra, hogy a világegyetem valamennyi kvantumpillanatban kettéválik, végtelen számú kvantumuniverzumot hozva létre. Wheeler, aki eredetileg rendkívül lelkesen fogadta tanítványa elméletét, később kihátrált mögüle, mondván, hogy túl sok „metafizikai terhet” hordoz. Képzeljük el például, hogy egy kozmikus sugár Winston Churchill édesanyjának méhén áthatolva vetélést okoz! Vagyis mindössze egyetlen kvantumesemény választ el bennünket egy olyan világegyetemtől, amelyben soha nem születik meg Churchill, hogy az angol népet és a világot Adolf Hitler gyilkos seregei ellen irányítsa. Ebben a párhuzamos világegyetemben talán a nácik nyerik meg a II. világháborút, és a világ nagy részét igájuk alá hajtják. Vagy képzeljünk el egy olyan világot, ahol egy kvantumesemények keltette napszél 65 millió évvel ezelőtt eltéríti pályájáról azt az üstököst vagy meteort, amely így soha nem csapódik be a mexikói Yucatán-félszigetre, és soha nem irtja ki a dinoszauruszokat! Ebben a párhuzamos univerzumban az emberi faj soha nem fejlődik ki, és Manhattant

dühöngő dinoszauruszcsordák népesítik be. Elménk vadul pörög, miközben számba veszi az összes lehetséges univerzumot. A kvantumelmélet különböző értelmezéseiről szóló, évtizedeken át tartó dühödt, de hiábavaló vita után John Bell, az Európai Nukleáris Kutatási Intézet (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) genfi részecskefizikai laboratóriumának tudósa 1965-ben egy olyan kísérletet tervezett, amely végleg eldöntötte, hogy Einstein jogosan bírálta-e a kvantumelméletet, vagy sem. Bell Einsteinnel értett egyet azokban a mély filozófiai kérdésekben, amelyeket a nagy fizikus még évtizedekkel korábban vetett fel, és olyan tétellel állt elő, amely végleg eldöntötte volna, kinek van igaza. (A Bell-tétel a régi EPRkísérlet újragondolt változatán és a két ellentétes irányba mozgó részecske közötti kapcsolat vizsgálatán alapult.) Az első hiteles kísérletet 1983-ban hajtotta végre Alain Aspect a Párizsi Egyetemen, az eredmények pedig a kvantumelmélet igazát bizonyították. Einstein tehát tévedett, amikor a kvantumelméletet bírálta. De ha elvetjük Einstein kritikáját, felmerül a kérdés, hogy a különféle kvantummechanikai iskolák közül melyiknek van igaza. A legtöbb fizikus manapság úgy vélekedik, hogy a koppenhágai iskola elgondolása rettentően hiányos. Bohr fala, amely a makroszkopikus és a mikroszkopikus világ között húzódik, manapság, amikor már az egyes atomokat is befolyásolni tudjuk, nem fenntartható álláspont. A pásztázó alagútmikroszkóp segítségével az egyes atomok elkülöníthetők egymástól, például sikerült ezekből kirakni az IBM szó betűit, valamint működő abakuszt építeni. Ezenfelül kialakult egy teljesen új, nanotechnológiának nevezett alkalmazási terület is, amely szintén az atomok manipulációjára épül. A Schrödinger macskájához hasonló kísérleteket ma már egyes atomokon is el lehet végezni. Ennek ellenére, a macskaparadoxonra a mai napig sem létezik olyan megoldás, amellyel minden fizikus elégedett lenne. Több mint nyolcvan évvel azután, hogy Bohr és Einstein összecsapott a Solvay-

konferencián, néhány vezető fizikus, közöttük Nobel-díjasok is, a dekoherencia fogalmát bevezetve próbálja megoldani a macskaparadoxont. A dekoherencia abból a tényből indul ki, hogy a macska hullámállapota meglehetősen bonyolult, mert csillagászati számú, mintegy 1025 atomból áll össze, éppen ezért meglehetősen intenzív interferencia zajlik a halott és az élő macska hullámai között. Ez viszont azt jelenti, hogy a kétféle hullámállapot akár egy időben is létezhet ugyanabban a térben, de soha nem befolyásolhatják egymást. A két állapot tehát egymáshoz képest dekoherens, egyik sem érzékeli a másik jelenlétét. A dekoherencia egyik változatában a hullámállapotok mégsem omlanak össze, mint ahogyan azt Bohr feltételezte. Csak egyszerűen különválnak egymástól, és minden szándék vagy cél ellenére sem hatnak többé egymásra. A Nobel-díjas Steven Weinberg ezt a jelenséget a rádióhallgatáshoz hasonlítja. Amikor a keresőgombot csavargatjuk, túl sok rádióadást hangolhatunk be. Minden frekvencia dekoherens a másikhoz képest, ezért nincs interferencia a rádióadások között. A szobánkat egyidejűleg töltik be az összes rádióadón keresztül küldött jelek, amelyek mindegyike az információk teljes világát magában hordozza, de nem lépnek kapcsolatba egymással. Rádiónk pedig egy időben csupán egyetlen adás vételére alkalmas. A dekoherencia elve vonzónak tűnik, mert azt mondja ki, hogy a hétköznapi hullámelmélet segítségével is meg lehet oldani a macskaparadoxont, és ehhez még a hullámállapot összeomlását sem kell bevonni. E kép szerint ugyanis a hullámok soha nem omlanak össze. Ugyanakkor az elképzelés logikai következményei meglehetősen riasztóak. Mindent összevetve ugyanis a dekoherencia, ha burkoltan is, de a sokvilág-értelmezés egyik változata: az egymást nem zavaró rádióállomások helyett képzeljünk csak el egész univerzumokat, amelyek nincsenek hatással egymásra. Bármennyire furcsa, mindez azt jelenti, hogy miközben szobánkban

üldögélünk és könyvet olvasunk, ugyanabban a szobában párhuzamos világok hullámállapotai is léteznek: olyanoké, amelyben a nácik megnyerték a II. világháborút, ahol az emberek furcsa nyelveken beszélnek, ahol dinoszauruszok dúlják fel a nappalit, ahol földönkívüliek sétálgatnak, és ahol sem a Föld, sem a nappali nem is létezett soha. „Rádiónk” csupán azt az egy adást fogja, amely a számunkra ismerős világról tudósít, de ettől még a szobában léteznek más „rádióállomások” is, amelyek furcsa, őrületes és a miénkkel együtt létező világokról adnak hírt. A szobánkat benépesítő földönkívüliekkel, dinoszauruszokkal és szörnyekkel mi nem tudunk kapcsolatba lépni, mivel eltérő „rádiófrekvencián” létezünk, és hozzájuk képest dekoherens állapotban vagyunk. Mindezek után ide kívánkozik a Nobel-díjas Richard Feynman egyik megjegyzése: „Azt hiszem, nagy biztonsággal kijelenthetem, hogy a kvantummechanikát senki nem érti.” (Pontosabban Bell javasolta azt, hogy végezzék el újra a régi EPRkísérletet. Elméletben ugyanis meg lehet mérni azokat a szögeket, amelyeket az elektronpárok tagjainak polarizációs tengelye zár be. A két elektronpár közötti különféle polarizációs szögek korrelációjának részletes elemzésével Bell megalkotott egy egyenlőtlenséget, amely a Beli-egyenlőtlenség nevet kapta. Ha a kvantummechanikának igaza van, akkor a relációk egyik csoportja teljesül. Ha nincs igaza, akkor a relációk másik csoportja fog érvényesülni. Minden egyes ilyen elvégzett kísérlet a kvantummechanikát igazolta. elmélet vadonatúj változatát Melméletnek nevezik. A húrelmélet tízdimenziós térben épül fel (amelyből kilenc tér-, egy pedig idődimenzió). Csakhogy öt olyan, önmagában teljesen helytálló húrelmélet létezik, amely tíz dimenzióban ábrázolható, és ez az elméleti fizikusokat meglehetősen zavarba hozta. Ők ugyanis csupán egyetlen befutót szeretnének látni az egyesített mezőelmélet megalkotásáért folytatott versenyben. Nemrégiben azonban Witten és kollégái bebizonyították, hogy az öt elmélet valójában egyenértékű, ha az elméletet tizenegy dimenziós térben határozzák

meg (amelyből tíz tér-, egy pedig idődimenzió). Tizenegy dimenzióban létezhetnek magasabb dimenziójú membránok, és egyesek úgy vélik, hogy világegyetemünk is egy ilyen membrán. Noha az M-elmélet bevezetése hatalmas előrelépés volt a húrelmélet számára, jelenleg még senki nem állította fel az M-elmélet pontos egyenleteit.) Bár Einstein kritikája hozzájárult ahhoz, hogy a kvantum-elmélet a helyes irányba fejlődjön, mégsem tudta elérni, hogy az általa felvetett paradoxonokra teljességgel megnyugtató válaszok szülessenek. Más területeken azonban elméleteit igazolta az idő, és ez különösen igaz az általános relativitás elvére. Az atomórák, lézerek és szuperszámítógépek világában a tudósok már képesek elvégezni azokat az általános relativitásra vonatkozó, rendkívüli precizitást igénylő kísérleteket, amelyekről Einstein még csak álmodozhatott. 1959-ben például a Harvardon dolgozó Robert V. Pound és Glen A. Rebka végre laboratóriumi körülmények között is bebizonyították, hogy helyes volt Einstein gravitációs vöröseltolódásról szóló elképzelése, vagyis az órák gravitációs mezőben eltérő ütemben járnak. A kísérlethez radioaktív kobaltot használtak, amelyet az alagsori Lyman-laboratóriumból az épület 22 m magas tetejére sugároztak. A Mössbauer-hatás alapján működő, rendkívül pontos mérőeszköz segítségével bebizonyították, hogy a fotonok energiát veszítettek (azaz csökkent a frekvenciájuk), miközben megtették a laboratórium tetejéig vezető utat. 1977-ben Jesse Greenstein csillagász és kollégái egy tucatnyi fehér törpe esetében elemezték, milyen ütemben telik rajtuk az idő. A várakozásoknak megfelelően az eredmények azt mutatták, hogy erős gravitációs mezőben az idő lelassul. A napfogyatkozással kapcsolatos kísérletet több alkalommal és rendkívül precíz mérésekkel ismételték meg. 1970-ben a csillagászoknak sikerült tűéles pontossággal meghatározniuk két rendkívül távoli kvazár, a 3C 279 és a 3C 273 helyzetét. A kvazárok fénye pedig pontosan úgy hajlott el, ahogyan Einstein megjósolta.

Az atomórák megépítése a precíziós mérések végrehajtását is forradalmasította. 1971-ben atomórákat helyeztek el sugárhajtású repülőgépeken, majd ezeket keletről nyugati, illetve nyugatról keleti irányba útnak indították. A fedélzeti atomórákat összehasonlították azokkal, amelyeket a washingtoni haditengerészeti obszervatóriumban helyeztek el. A változó sebességgel, de ugyanakkora magasságban haladó gépeken elhelyezett atomórákat vizsgálva a kutatók igazolni tudták a speciális relativitást. Ezt követően a kísérletet elvégezték úgy is, hogy a repülőgépek azonos sebességgel, de eltérő magasságban repültek, és ezzel mérték az általános relativitás előrejelzéseinek pontosságát. A mérések mindkét esetben a kísérleti hibahatáron belül igazolták Einstein jóslatait. A műholdak megjelenése szintén forradalmasította az általános relativitáselmélet kísérleti igazolásának módszereit. A Hipparcos műhold, amelyet az Európai Űrügynökség (European Space Agency, ESA) lőtt fel 1989-ben, négy éven keresztül mérte a csillagok fényének Nap által okozott elhajlását, és ennek során a Göncölszekér csillagjainál 1500-szor halványabb csillagok fényét is sikerült megvizsgálnia. A világűrben nem kell kivárni a legközelebbi napfogyatkozást, a méréseket folyamatosan folytatni lehet. Ezek a mérések pedig kivétel nélkül azt igazolták, hogy a csillagfény Einstein előrejelzéseinek megfelelően hajlik meg. Olyannyira, hogy a mérések szerint a Nap az égbolton látható csillagok felének fényét elhajlítja. A 21. században újabb precíziós méréseket terveznek, amelyekkel az általános relativitáselmélet pontosságát kívánják igazolni. Többek között tervbe vették, hogy még több mérést végeznek a kettős csillagok esetében, és lézerjeleket küldve a Holdra, megmérik azok visszaverődését. A legérdekesebb precíziós mérést azonban a gravitációs hullámok vizsgálatával kapcsolatban tervezik. A gravitációs hullámok létezését Einstein 1916-ban jósolta meg, és sajnálattal vette tudomásul, hogy mivel meglehetősen nehezen

megfogható jelenségről van szó, kísérleti igazolását már nem érheti meg. A 20. század elején ugyanis a kísérleti felszerelések ehhez meglehetősen kezdetlegesek voltak. 1993-ban azonban a Nobel-díjat két olyan fizikus, Russell Hulse és Joseph Taylor kapta, akik közvetett módon, két egymás körül keringő kettős csillag vizsgálatával igazolták a gravitációs hullámok létét. A PSR 1913+16 jelzésű kettős neutroncsillagot vizsgálták, amely mintegy 16 ezer fényévnyire van a Földtől, és két egymás körül keringő, halott csillagból áll. A csillagok 7 óra 45 perc alatt kerülik meg egymást, nyomdokvonalukban bőséges mennyiségű gravitációs hullámot kibocsátva. Képzeljük el, hogy egy sűrű cukorszirupot kevergetünk két kiskanállal, miközben mindkét kanál a másik körül kering! A kanalak mozgása nyomot hagy mögöttük a szirupban. Ha most a szirup helyett a téridő szövetét vesszük, a két kiskanál helyébe pedig a kettős neutroncsillagot helyezzük, akkor el tudjuk képzelni, hogyan tud a két csillag az űrben egymást kergetve gravitációs hullámokat kelteni. Mivel ezek a hullámok energiát szállítanak, a két csillag folyamatosan energiát veszít és egymásba spirálozódik. A kettős csillagrendszerből érkező jeleket elemezve kísérletileg pontosan kiszámolható a kettős csillag pályájának rövidülése. Ahogy az Einstein általános relativitáselmélete alapján várható volt, a két csillag minden egyes alkalommal, amikor megkerüli egymást, 1 mmrel közelebb kerül. Egy év alatt a két csillag közötti távolság a 699 915 km átmérőjű pálya során mintegy 90 cm-rel rövidül, ez pedig pontosan megfelel annak az értéknek, amelyet Einstein egyenletei alapján kapunk. Olyannyira, hogy 240 millió éven belül a két csillag a gravitációs hullámok gyengülésének köszönhetően összeütközik. Ezt a precíziós kísérletet felfoghatjuk úgy is, mint az Einstein-féle általános relativitás pontosságának tesztjét. A kapott számokból azt a következtetést vonhatjuk le, hogy az általános relativitáselmélet 99,7%-ban pontos, ami jócskán belül van a kísérleti hibahatáron. A közelmúltban rendkívüli érdeklődést keltettek azok a messzire

mutató kísérletek is, amelyek közvetlenül próbálták megfigyelni a gravitációs hullámokat. Az amerikai lézerinterferometriai elven működő gravitációshullám-obszervatórium, a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) projektje során talán először sikerül majd megfigyelni a világűrben összeütköző fekete lyukak által keltett gravitációs hullámokat. A LIGO három lézerberendezésből áll az Egyesült Államokban: ezek közül kettő a Washington állambeli Hanfordban, a harmadik a Louisiana állambeli Livingstonban található. Az obszervatórium valójában egy nemzetközi összefogás része, amelyben részt vesz a franciaolasz építésű VIRGO detektor Pisában, egy japán detektor, a TAMA Tokióban, illetve egy brit-német detektor, a GEO600 Hannoverben. Mire a LIGO teljesen elkészül, építésének költsége eléri a 292 millió dollárt, ezenfelül pedig további 80 millió dollárt tesz majd ki a működtetés és a folyamatos technikai fejlesztés költsége. Ezzel ez a projekt lesz a legdrágább vállalkozás, amelyet a Nemzeti Tudományos Alap (National Science Foundation) valaha finanszírozott. A LIGO-ban használt lézerdetektorok rendkívül hasonlítanak azokhoz a szerkezetekhez, amelyeket a századfordulón a MichelsonMorley-kísérletben használtak az éterszél észlelésére, leszámítva azt, hogy egyszerű fénysugarak helyett ebben az esetben lézersugarakat használnak. A lézersugarat két különálló sugárra osztják, amelyek egymáshoz képest merőlegesen haladnak. A két sugár egy tükörnek ütközve aztán újból találkozik. Ha az interferométert eltalálja egy gravitációs hullám, akkor az megváltoztatja a lézersugarak pályájának hosszát, ami a két sugár között interferenciamintaként észlelhető. A lézerberendezéseket a Föld legkülönbözőbb tájain állították fel, hogy a hamis jel észlelésének még a lehetőségét is kizárják. Ugyanis csak hatalmas, a Földnél jóval nagyobb gravitációs hullám lehet képes az összes detektort egyszerre beindítani. A NASA és az Európai Űrügynökség hasonló detektorok egész

sorozatát készül elhelyezni a világűrben. 2015 környékén a NASA ezenfelül útnak indít három műholdat, pontosabban lézerinterferometrikus űrantennát, amelyek a LISA nevet kapták. Ezek a műholdak a Nap körül keringenek majd, nagyjából ugyanakkora távolságra, mint a Föld. A három lézerdetektor egyenlő szárú háromszöget alkot a világűrben, amelynek oldalai körülbelül 4,8 millió km hosszúak lesznek. Ez a rendszer olyan érzékenynek ígérkezik, hogy egymilliárd-billiomod résznyi nagyságú rezgést is képes kimutatni, vagyis nagyjából egyetlen atom szélességének egyszázad résznyi elmozdulását, segítségével pedig a tudósok képesek lesznek nyomára bukkanni a Nagy Bummból származó, eredeti lökéshullámoknak. Ha minden jól megy, akkor a LISA segítségével képet nyerhetünk arról, hogy mi történt a Nagy Bumm utáni másodperc első billiomodrészében, és így valószínűleg a teremtést kutató csillagászati eszközök leghatásosabbja lesz majd. Ez azért is nagyon fontos, mert sokan hisznek abban, hogy a LISA szolgáltathatja majd az első kísérleti adatokat az egyesített mezőelmélet, vagyis a mindenség elméletének pontos természetéről. Ugyancsak Einstein ötlete nyomán született meg egy másik fontos eszköz, a gravitációs lencse is. 1936-ban ő bizonyította be, hogy a közeli galaxisok, a távoli tárgyak fényét összegyűjtve, hatalmas lencseként működhetnek. Évtizedekbe került azonban, mire az Einstein-lencséket valóban észlelték. Az első áttörésre 1979-ben került sor, amikor a csillagászok megfigyelték a Q0957+561 jelű kvazárt, és rájöttek, hogy a tér görbültsége miatt lencseként gyűjti össze a fényt. 1988-ban figyeltek meg először Einstein-gyűrűt az MG1131 + 0456 rádióforrás körül, és azóta mintegy húsz gyűrűt észleltek, bár jobbára csak töredékben. 1997-ben a Hubble-űrteleszkópnak és a brit MERLIN-nek (Multi-Element Radio Linked Interferometer Network, Többelemű Rádiócsatolt Interferométer-hálózat) végre sikerült egy teljes kört alkotó Einstein-gyűrűt megfigyelnie. A 1938+666 jelű távoli galaxis elemzésekor találtak rá a galaxist

körülvevő jellegzetes gyűrűre. „Először azt hittük, hogy mesterséges dolog, és valamiféle hiba lehet a képben, aztán hirtelen rádöbbentünk, hogy egy tökéletes Einstein-gyűrű tárult a szemünk elé!” - emlékezett vissza dr. Ian Brown, a Manchesteri Egyetem professzora. A brit csillagászokat lázba hozta a felfedezés, és igazi „telitalálatnak” tartották. A gyűrű egészen apró, csupán egyetlen ívmásodperc, vagyis körülbelül akkora, mint ha 3 km-nyi távolságból néznénk egy ötforintost. Ennek ellenére fényesen igazolja Einstein több évtizeddel ezelőtti jóslatát. Az általános relativitáselmélet a legnagyobb robbanást a kozmológiában okozta. 1965-ben két fizikus, Robert Wilson és Arno Penzias, a New Jerseyben lévő Bell-laboratórium rádióteleszkópjával nagyon halvány mikrohullámú sugárzást fogott a világűrből. A két fizikus - aki nem ismerte Gamow és tanítványai úttörő jellegű kutatását - véletlenül felfedezte a Nagy Bummból visszamaradt kozmikus sugárzást, noha ezt akkor még nem tudta. (A legenda szerint azt hitték, hogy a rádiótávcsőben lerakodott madárürülék zavarja a készüléket. Később R. H. Dicke princetoni fizikus rájött, hogy valójában a Gamow-féle mikrohullámú háttérsugárzást észlelték.) Penzias és Wilson úttörő munkájáért megkapta a Nobel-díjat. Azóta a COBE (Cosmic Background Explorer), egy kozmikus háttérsugárzást vizsgáló műhold, amelyet 1989-ben lőttek fel, elkészítette minden idők legrészletesebb képét erről a mikrohullámú sugárzásról, amely meglepően egyenletesnek bizonyult. Miközben a berkeleyi Kaliforniai Egyetem kutatója, George Smoot vezetésével fizikusok egy csoportja elemezte ennek az egyenletes háttérnek minden apró fodrozódását, egészen elképesztő képet sikerült készíteniük a háttérsugárzásról, amely világegyetemünk 400 ezer éves állapotát tükrözte. A sajtóban a képet - tévesen - „Isten arcának” nevezték, de bármennyire kiábrándító is, a képen a csecsemőkorú ősrobbanás látható. A másik érdekesség, hogy a képen felfedezhető fodrozódások

valószínűleg a Nagy Bumm apró kvantumfluktuációinak felelnek meg. A határozatlansági elv kimondja ugyanis, hogy a Nagy Bumm nem lehetett egyenletesen sima, mivel a kvantumhatások bizonyos méretű fodrokat kelthettek. A Berkeley-ben dolgozó tudóscsoport pedig pontosan ezeknek bukkant a nyomára. (Ha nem találtak volna ilyesmit, az igencsak súlyos csapást mért volna a határozatlansági elvre.) Ezek a fodrok nemcsak bebizonyították, hogy a világegyetem születésénél működött a határozatlanság elve, hanem hihető magyarázatot is adtak világegyetemünk „göröngyeire”. Amikor körbetekintünk az égen, azt látjuk, hogy a galaxisok csoportokba tömörülnek, és emiatt az univerzum szövete meglehetősen egyenetlen. Ezt a darabosságot a Nagy Bumm idején keletkezett fodrok magyarázzák, amelyek a világegyetem tágulása során maguk is kitágultak. Amikor tehát az égen galaxiscsoportokat látunk, akkor meglehet, hogy azokat a kezdeti fodrozódásokat nézzük, amelyek a határozatlansági elvnek megfelelően az ősrobbanás során keletkeztek. Einstein munkájának újrafelfedezése talán a „sötét anyag” kimutatásában a leglátványosabb. Korábban már láttuk, hogy Einstein 1917-ben azért vezette be a kozmológiai állandót (amely nem más, mint a vákuum energiája), hogy ne kelljen a táguló világegyetemmel szembenéznie. (Emlékezzünk csak vissza: az általános kovariancia az egyenletekben mindössze két lehetséges változót enged meg, a Ricci-görbületet és a téridő térfogatát, így aztán a kozmológiai állandó rögzített értéke nem vethető el olyan egyszerűen.) Einstein később beismerte, hogy ez volt élete legnagyobb baklövése, miután Edwin Hubble bebizonyította, hogy a világegyetem valójában tágul. 2000-ben azonban olyan eredmények születtek, amelyek talán mégiscsak Einsteinnek adnak igazat: a kozmológiai állandó nemhogy létezik, de a sötét energia talán az univerzum leghatalmasabb anyag- és energiaforrása. Távoli galaxisok szupernóváit elemezve a csillagászok ki tudták számolni, milyen ütemben tágult a világegyetem az évmilliárdok alatt. Legnagyobb meglepetésükre arra jöttek rá, hogy az

univerzum tágulása ahelyett, hogy lassulna, egyenesen gyorsul. Univerzumunk elszabadult, és minden bizonnyal örökre tágulni fog. Sőt az is megjósolható, hogyan pusztul el egyszer. Korábban bizonyos csillagászok úgy vélték, feltehetőleg van elég anyag ahhoz az univerzumban, hogy a kozmikus tágulást megállítsa, ezért a világegyetem végül majd összehúzódik, a világűrben pedig a kékeltolódás jelensége lesz megfigyelhető. (Stephen Hawking még azt is felvetette, hogy az idő akár meg is fordulhat az univerzum összehúzódása során, a történelem majd megismétli önmagát, ezúttal visszafelé peregve. Ez azt jelentené, hogy az emberek egyre fiatalabbak lesznek, majd visszatérnek az anyaméhbe, az uszodában fölfelé ugranak, és száraz lábbal érkeznek a rajtkőre, a tükörtojás pedig visszaugrik a feltört tojáshéjba. Hawking azóta persze már elismerte, hogy tévedett.) Végül az univerzum teljesen visszazuhan önmagába, és a Nagy Reccs során hatalmas hőmérsékletet gerjeszt. Mások úgy vélték, hogy a világegyetem ezt követően egy új ősrobbanáson megy keresztül, vagyis egy oszcilláló, állapotát periodikusan változtató, táguló-összehúzódó világegyetemben élünk. Most azonban, hogy kísérletileg igazolták: a világegyetem valójában gyorsuló ütemben tágul, ezeket az elméleteket elfelejthetjük. Az adatokra a legegyszerűbb magyarázat az, hogy az egész világegyetemet hatalmas mennyiségben járja át a gravitáció ellen ható sötét energia, amely eltaszítja egymástól a galaxisokat. És minél nagyobbra nő a világegyetem, annál több lesz ez a vákuumenergia, és minél több ez az energia, annál gyorsabban tolja szét a galaxisokat, így hozva létre a gyorsulva táguló univerzumot. Ez az elképzelés a jelek szerint alátámasztja a „felfúvódó világegyetem” elméletének azt a változatát, amelyet először az MIT fizikusa, Alan Guth vetett fel, és amely a Friedmann és Lemaítre által először javasolt, eredeti Nagy Bumm-elmélet módosított változata. A felfúvódáselmélet a tágulás két szakaszát különbözteti meg. Az első egy rendkívül gyors, exponenciális szakasz, amelyben a

világegyetemet egy nagy kozmológiai állandó határozza meg. Idővel azonban ez az exponenciális mértékű tágulás befejeződik, és lecsökken arra az értékre, amelyet Friedmann és Lemaítre az univerzum hagyományos mértékű tágulásaként írt le. Ha azonban ez igaz, akkor az általunk látott világegyetem csupán egy gombostűfejnyi része egy sokkal nagyobb téridőnek, amely a valódi univerzumot testesíti meg. Az atmoszférában nemrégiben elvégzett léggömbkísérletek szintén alátámasztották a felfúvódás tényét, és azt mutatják, hogy a világegyetem alakja megközelítőleg laposnak tűnik, márpedig ebből az következik, hogy elképzelhetetlenül nagy. Mi, akár a hatalmas léggömbön üldögélő hangyák, csak azért gondoljuk, hogy az univerzum lapos, mert olyan aprók vagyunk. A sötét energia felfedezése nyomán saját valódi szerepünket és helyzetünket is át kell értékelnünk. Kopernikusz bizonyította be elsőként, hogy a Naprendszeren belül az emberiség semmiféle kitüntetett helyet nem foglal el. A sötét anyag felfedezése pedig arra mutatott rá, hogy nincs semmi különös a világunkat felépítő atomokban sem, hiszen az univerzum 90%-át a rejtélyes sötét anyag teszi ki. A kozmológiai állandó alapján kiszámolt eredmények mostanában pedig arra világítanak rá, hogy a sötét anyag is eltörpül a sötét energia mellett, amely mellett azonban a csillagok és galaxisok energiája tűnik elenyészőnek. A kozmológiai állandó, amelyet Einstein egykor csupán vonakodva illesztett be egyenletébe, hogy kiegyensúlyozza a világegyetemet, ma talán az univerzum messze legnagyobb energiaforrása. (2003-ban a WMAP [Wilkinson Microwave Anisotropy Probe] műhold igazolta, hogy a közönséges atomok anyaga és energiája a világegyetem mindössze 4%-át teszi ki. 23%-a valamiféle ma még ismeretlen sötét anyag, míg 73%-a sötét energia.) Az általános relativitáselmélet másik furcsa jóslata a fekete lyukak létezése volt, amelyeket még a sci-fik világába illő jelenségnek véltek, amikor 1916-ban Schwarzschild felvetette a láthatatlan csillagok elképzelését. A Hubble-űrteleszkóp és a Very Large Array

rádióteleszkóp azonban mára már több mint ötven fekete lyuk létezését igazolta, amelyek jó része hatalmas galaxisok középpontjában rejtőzik. A csillagászok egy része ma már egyenesen úgy véli, hogy az égbolton látható billiónyi galaxis legalább felének egy fekete lyuk áll a középpontjában. Einstein is rájött, miért okoz problémát ezeknek a furcsa teremtményeknek a megtalálása: belőlük még a fény sem tud elszökni, ezért láthatatlanok, vagyis önmagukban rendkívül nehéz megfigyelni őket. A Hubble-űrteleszkóp azonban, amely a távoli galaxisok és kvazárok legmélyét fürkészi, látványos képeket készített távoli galaxisok, például az M-87 vagy az NGC-4258 jelzésű csillagrendszerek középpontjában lévő fekete lyukak körüli korongról. Sőt a fekete lyuk körül keringő anyag egy részének sebességét is sikerült megmérni, amely elérte a 1,5 millió km/h-t. A legrészletesebb Hubble-fényképen látszik, hogy a fekete lyuk közepén egy pont van, amelynek átmérője egy fényévnyi lehet, és amely elég energiával rendelkezik ahhoz, hogy a mintegy 100 ezer fényévnyi átmérőjű teljes galaxist mozgassa maga körül. 2002-ben, évekig tartó találgatás után végül az is bebizonyosodott, hogy saját házunk táján, azaz a Tejútrendszerben is rejtőzik egy fekete lyuk, amelynek tömege körülbelül a Nap tömegének 2 milliószorosával egyezik meg. Vagyis Holdunk a Föld körül, a Föld a Nap körül, míg a Nap egy fekete lyuk körül kering. A 18. században Michell és Laplace úgy vélték, egy fekete csillag vagy fekete lyuk tömege egyenesen arányos a sugarával. Ennek alapján a mi galaxisunk középpontjában lévő fekete lyuk sugara nagyjából a Merkúr keringési pályájának egytizede lehet. Elképesztő, hogy egy ilyen apró objektum egész galaxisunk dinamikáját képes befolyásolni. 2001-ben a csillagászok az Einsteinlencse hatását kihasználva jöttek rá, hogy a Tejútrendszeren belül is van egy mozgó fekete lyuk. Ez ugyanis mozgás közben elgörbítette a körülötte lévő csillagok fényét. A meghajlított fénysugarak mozgását

rögzítve a csillagászok ki tudták számolni a fekete lyuk pályáját. (Katasztrofális következménnyel járna, ha egy ilyen vándorló fekete lyuk a Föld közelébe jutna. Az egész Naprendszert bekebelezné, és még csak nem is böffentene utána.) 1963-ban a fekete lyukak kutatásának nagy lökést adott egy újzélandi matematikus, Roy Kerr, aki Schwarzschild leírását a forgó fekete lyukakra is kiterjesztette. Mivel a jelek szerint a világegyetemben minden forog, és az összeomlás előtti állapotban ez a forgás felgyorsul, logikusnak tűnt a feltételezés, hogy ha létezik fekete lyuk a valóságban, elképesztő sebességgel kell forognia. Mindenki legnagyobb meglepetésére, Kerrnek sikerült olyan megoldást találnia Einstein egyenleteire, amely pontosan leírta a folyamatot, amelynek során egy csillag forgó gyűrűvé omlik össze. A gravitáció igyekszik összeomlasztani a gyűrűt, de a centrifugális hatások elég erősek ahhoz, hogy ellensúlyozzák a gravitációt, a pörgő gyűrű pedig stabilizálódik. A relativistákat leginkább az döbbentette meg, hogy ha valaki átesik ezen a gyűrűn, még nem feltétlenül zúzódik halálra. A gravitáció valóban óriási itt, csakhogy véges értékű, ezért elméletben át lehet zuhanni a gyűrűn egy másik univerzumba. Az Einstein-Rosen-hídon át vezető út tehát nem végződne feltétlenül halállal. Ha pedig a gyűrű elég nagy, akkor elvileg akár biztonságban átérhetünk egy párhuzamos világegyetembe. A fizikusok rögvest vizsgálni kezdték, mi történne az emberrel, ha egy ilyen Kerr-féle fekete lyukba zuhanna. Az bizonyos, hogy a találkozás felejthetetlen élményt jelentene. Elméletben lerövidítené a csillagokhoz vezető távolságot, ugyanis rögvest a galaxis egy másik részébe vagy éppen egy másik univerzumba röpítene bennünket. Miközben a Kerr-féle fekete lyukhoz közelednénk, áthaladnánk az eseményhorizonton, és ettől fogva soha többé nem térhetnénk vissza a kiindulási pontunkra (hacsak nincs egy másik Kerr-féle fekete lyuk, amely a párhuzamos univerzumot köti össze a miénkkel, lehetővé téve egy körutazást). Némi probléma adódna a stabilitással

is. Ha ugyanis valaki keresztülzuhanna egy Einstein-Rosenhídon, akkor az általa okozott téridőtorzulás feltehetően bezárná a fekete lyukat, vagyis az egész utat nem lehetne megtenni a hídon keresztül. Bármennyire bizarr elképzelés, hogy a Kerr-féle fekete lyuk amolyan kapuként vagy átjáróként szolgálhat két univerzum között, a fizika tudományának alapján mégsem volt elutasítható, mivel valóban nagyon gyorsan forog. Hamarosan aztán az is nyilvánvalóvá vált, hogy a fekete lyukak nem csupán a tér két távoli pontját köthetik össze, de két időt is, azaz valódi időgépként működhetnek. Amikor Gödel 1949-ben először fedezte fel, hogy Einstein egyenleteiből le lehet vezetni az időutazást, mindezt még újdonságként kezelték, és az egyenletek elszigetelt és ritka következményének tartották. Azóta az einsteini egyenletek számos, időutazást eredményező megoldására bukkantak rá. Például rájöttek, hogy egy régi levezetés, amelyet még 1936-ban vetett fel W. J. van Stockum, szintén alapja lehet az időutazásnak. Van Stockum levezetésében egy saját tengelye körül rendkívül gyorsan forgó, végtelen henger szerepelt. A forgó henger körül utazva még azelőtt visszaérhetünk a kiindulópontra, hogy elindultunk volna, akárcsak az 1949-es Gödel-féle levezetésben. Ez egy rendkívül érdekes megoldás, amelynek egyetlen problémája az, hogy végtelen hosszú hengert feltételez. Véges hosszúságú hengerrel ugyanis nem jön ki a megoldás. Elvben tehát, mind a Gödel, mind a van Stockum által felvetett megoldást el kell vetni azon az alapon, hogy fizikailag lehetetlen megvalósítani. 1988-ban Kip Thorne és kollégái a Caltechen az Einstein-féle egyenletek újabb levezetését találták meg, amely féreglyukon keresztül tenné lehetővé az időutazást. Megoldották azt a problémát is, hogy az eseményhorizonton csupán odafelé lehetséges az utazás, mert bebizonyították, hogy ez az újfajta féreglyuk mindkét irányból tökéletesen átjárható. Sőt számításaik szerint az időutazásnak ez a módja semmivel sem lenne megerőltetőbb a hagyományos

utazásnál. Az efféle időgépek kulcsa az az anyag vagy energia, amely önmagába görbíti vissza a téridőt. Hatalmas mennyiségű energia szükségeltetik ugyanis ahhoz, hogy az időt perec formájúvá görbítsük, ilyen mennyiséget a modern tudomány ma még elképzelni sem tud. A Thorne-féle időgéphez pedig éppenséggel negatív energiára vagy negatív anyagra van szükség. Ezelőtt még soha senki nem látott negatív anyagot, amelynek egyik érdekes tulajdonsága például, hogy nem lefelé, hanem felfelé esik. A negatív anyag felkutatására fordított erőfeszítések mind ez idáig sehová nem vezettek. Ha több milliárd évvel ezelőtt létezett is a Földön, már régen felesett, és eltűnt a világűrben. A negatív energia azonban a Casimir-effektus formájában valóban létezik. Vegyünk két egymással párhuzamos, semleges, töltés nélküli fémlapot! Tudjuk, hogy ezek nem vonzzák és nem is taszítják egymást, nyugalmi állapotban vannak. Csakhogy 1948-ban Henrik Casimir különös kvantumhatást demonstrált, amikor megmutatta, hogy a két lemez valójában vonzza egymást, méghozzá rendkívül kicsi, de nullánál nagyobb erővel, amelyet laboratóriumi körülmények között mérni lehet. A Thorne-féle időgépet a következőképpen lehetne felépíteni: vegyünk kétszer két, párhuzamosan elhelyezett fémlapot! A Casimirhatás miatt mindkét fémlappár között negatív energia lesz. Einstein elmélete szerint a negatív energia apró, a szubatomi részecskéknél kisebb buborékokat vagy lyukakat nyit meg a téridőben ezen a területen. Most elméletben tegyük fel, hogy egy nálunk jóval fejlettebb civilizációnak valahogyan sikerül manipulálnia ezeket a lyukakat, esetleg megragadni egyet-egyet a fémlappárok közötti buborékokból, majd addig nyújtani ezeket, amíg egy hosszú alagút vagy féreglyuk össze nem köti a két fémlappárt. (A mai technológia természetesen egy ilyen összeköttetés megteremtését sem teszi lehetővé.) Most az egyik fémlappárt helyezzük el egy űrhajón, amely a fénysebességhez közeli sebességgel

halad, vagyis amelynek a fedélzetén az idő lelassul. Ahogyan azt korábban már láttuk, az órák lassabban járnak az űrhajón, mint a Földön. Ha most beleugrunk a Földön lévő fémlappár közötti lyukba, beszippant bennünket a lappárokat összekötő féreglyuk, mi pedig ott találjuk magunkat az űrhajón a múltban, a tér és az idő egy másik pontján. Azóta az időgépek (pontosabban szólva a görbeszerűen zárt idő) kutatása rendkívüli módon felélénkült a fizikában. Cikkek tucatjai jelentek meg a témában, és az újabbnál újabb ötletek mindegyike Einstein elméletére épül. Ezek a gondolatkísérletek azonban nem minden fizikust szórakoztatnak. Hawking például egyáltalán nem kedveli az időutazás gondolatát. Ő jegyezte meg, kissé gúnyosan, hogy ha az időutazás lehetséges lenne, már elárasztottak volna bennünket a jövőből jött turisták, csakhogy ő még egyetleneggyel sem találkozott. Ha az időgép mindennapos használati tárggyá válna, nem lehetne történelmet írni, mert az minden egyes alkalommal megváltozna, amikor valaki beülne az időgépbe. Hawking kijelentette, hogy ő azt szeretné, ha a világ biztonságos maradna a történészek számára. T. H. White az Üdv néked, Arthur, nagy király (Once and Future King) című könyvében a hangyák társadalmát ábrázolja, ahol ,,[a]mi nem tilos, kötelező”. A fizikusok minden esetben megszívlelik ezt a törvényt, ezért Hawking alapul tekintette a „kronológiavédelmi elvet”, amely kizárja az időutazást. (Hawking azóta feladta a feltevés bizonyítását. Azt azonban még mindig fenntartja, hogy noha az időgépek elméletileg lehetségesek, mégsem praktikusak.) Ezek az időgépek minden jel szerint engedelmeskednek a fizika általunk jelenleg ismert törvényeinek. Már csak az a talány, hogy miképpen lehetne hozzáférni ezekhez az elképesztően nagy (és csupán a „megfelelően fejlett civilizációk” számára elérhető) energiamennyiségekhez. Ezután már csak annyi van hátra, hogy be kell bizonyítani, ezek a féreglyukak kvantumkorrekciók esetén is stabilak maradnak, és nem záródnak be vagy robbannak fel, amint

az ember áthalad rajtuk. Itt kell megemlíteni azt is, hogy az időparadoxonok (mint például a korábbi példa, amelyben az ember azelőtt megöli a szüleit, hogy megszületett volna) az időgépek esetében feloldhatók. Mivel Einstein elmélete a deformált sík-, ún. Rienmann-felületekre épül, az ember nem tűnik el, amikor belép a múltba és létrehozza az időparadoxont. Az időutazással kapcsolatos paradoxonoknak kétféle megoldásuk lehetséges. Az első esetben, ha azt tesszük fel, hogy az idő folyamában örvények vannak, akkor az időgépbe lépve egyszerűen csak beteljesítjük a múltat. Vagyis az időutazás lehetséges ugyan, de a múltat megváltoztatni nem tudjuk, csupán kiegészíthetjük: ez esetben azzal, hogy időutazást hajtunk végre. Ezt a felfogást vallja az orosz kozmológus, Igor Novikov is, aki kijelentette: „Nem küldhetünk vissza egy időutazót a Paradicsomba, hogy megkérje Évát: ne szakítsa le az almát.” A második esetben pedig azt feltételezzük, hogy maga az időfolyam ágazik kétfelé, vagyis egy párhuzamos univerzum nyílik meg. Ha tehát valaki lelövi a szüleit, mielőtt megszületett volna, akkor valójában csak azokat az embereket öli meg, akik genetikusan azonosak a szüleivel, de nem a saját szülei. Az ő szülei mindezek ellenére életet adtak neki. Ilyenkor mindössze annyi történik, hogy az ember a saját univerzumából egy másikba ugrik át, és ezzel az időparadoxon máris megoldódott. Einstein valódi szívügye azonban az egyesített mezőelmélet volt. Helen Dukasnak egyszer megjegyezte, hogy száz éven belül talán megértik majd ezt a munkáját is. Tévedett. Ötven év sem kellett ahhoz, hogy ismét feltámadjon az érdeklődés az egyesített mezőelmélet iránt, amely manapság az elméleti fizikusok találkozóinak legfőbb témája. Az egyesítésre irányuló kutatások, amelyeket nemrégiben még lehetetlen vállalkozásnak tartottak, ma már, tantaluszi kínokat okozva, szinte elérhető közelségbe hozták a megoldást. Az anyag természetét feltárni kívánó két évezrednyi kutatás után mióta Démokritosz és görög tudóstársai feltették a kérdést, miből áll

az univerzum - a fizika két olyan, egymással versengő teóriával állt elő, amelyek kölcsönösen kizárják egymást. Az első a kvantumelmélet, amely egyedülálló módon írja le az atomok és szubatomi részecskék világát. A másik Einstein lélegzetelállító általános relativitáselmélete, amely a fekete lyukakat és a táguló világegyetemet magyarázza. A végső paradoxon pedig az, hogy a két elmélet tökéletesen összeegyeztethetetlen. Különböző feltevésekből indulnak ki, eltérő matematikán alapulnak, más-más módon képezik le az ábrázolt világot. A kvantumelmélet a kvantumoknak nevezett diszkrét energiacsomagokra és a szubatomi részecskék táncára épül. A relativitáselmélet ezzel szemben a sík felületekből indul ki. A fizikusok mára kialakították a kvantumelmélet legfejlettebb, standard modellnek nevezett változatát, amely képes a szubatomi részecskéken végzett kísérletek során kapott adatok magyarázatára. Bizonyos szempontból valóban ez a természetről alkotott legsikeresebb elmélet, hiszen a négy alapvető erőből három (az elektromágnesesség, illetve a gyenge és az erős magerő) leírását magában foglalja. De bármennyire is sikeresnek tűnik a standard modell, két problémát továbbra sem sikerült kiküszöbölnie. Az első az, hogy ez a rendkívül csúnya elmélet (amely talán minden idők legrútabb teóriája) egyszerűen csak összeférceli a gyenge, valamint az erős magerőt és az elektromágnesességet. Olyan ez, mint ha ragasztószalaggal erősítenénk egymáshoz a bálnát, a hangyászsünt és a zsiráfot, az eredmény láttán pedig kijelentenénk, hogy a természet legtökéletesebb teremtménye áll előttünk, több millió évnyi evolúció végterméke. Közelebbről szemlélve ugyanis azt látjuk, hogy a standard modell zavarba ejtő és igencsak szedettvedett gyűjteménye a furcsábbnál furcsább nevű szubatomi részecskéknek: kvarkoknak, Higgs-bozonoknak, Yang-Millsrészecskéknek, W-bozonoknak, gluonoknak és neutrínóknak. A legnagyobb probléma azonban az esztétikai hiányosságok mellett, hogy a modell még csak meg sem említi a gravitáció problémáját. Olyannyira, hogy ha megpróbáljuk kiegészíteni a gravitációval, az

elmélet egész egyszerűen darabokra szakad. Képtelenebbnél képtelenebb eredmények jönnek ki. Csaknem ötven éven át kudarcba fulladt a standard modell és a gravitáció összebékítésének minden kísérlete. Az egyetlen mellette szóló érv, hogy a kísérletek birodalmában valóban hibátlanul teljesített. Mindebből azonban világosan következik, hogy ideje túllépni rajta, és visszatérni az Einstein által felvetett egyesítési megközelítéshez. Ötven év elteltével a mindenség elméletének legvalószínűbb kiindulópontja - a kvantumelmélet és az általános relativitáselmélet egyesítéséért folyó verseny legfőbb esélyese - a szuperhúrelmélet néven ismert elképzelés. És még csak vetélytársa sincs, mert az összes többi induló már korábban kiesett. A Nobel-díjas Steven Weinberg fizikus szerint „a húrelmélet az első lehetséges jelölt, amely a végső teória megalkotásánál szóba jöhet”. Weinberg egy hasonlattal él: a régi tengerészek által használt térképek mind egyfelé mutattak, a rejtélyes és mesebeli Északi-sark irányába, mégis évszázadokba került, míg 1909-ben Robert Peary valóban odaért. A részecskefizika felfedezései pedig mind arra utalnak, hogy a világegyetemben is létezik efféle „Északi-sark”, az egyesített mezőelmélet. A húrelmélet a kvantum- és az általános relativitáselmélet valamennyi jó tulajdonságát képes egyesíteni, méghozzá meglepően egyszerűen. A szubatomi részecskéket egy rezgő húron elhelyezkedő hangjegyeknek tekinti. Míg Einstein az anyagot fához hasonlította, annak ágas-bogas és látszólag kaotikus tulajdonságai miatt, a szuperhúrelmélet az anyagot zenévé redukálja. (Einsteinnek, a kiváló hegedűművésznek feltehetően tetszett volna a gondolat.) Az 1950-es években a fizikusok kétségbeesésükben már majdnem feladták, hogy értelmes magyarázatot adjanak a szubatomi részecskékre, olyan sokat fedeztek fel belőlük az évek során. J. Robert Oppenheimer némi gúnnyal jegyezte meg: „A fizikai Nobeldíjat idén olyasvalakinek kellene odaítélni, aki nem fedez fel újabb részecskét.” A sok-sok szubatomi részecskének furcsa görög

elnevezéseket adtak, és egyszer Enrico Fermi azt találta mondani: „Ha tudtam volna, hogy ennyi, görög nevet viselő részecske lesz, inkább botanikusnak álltam volna, nem fizikusnak.” A húrelmélet szerint azonban, ha egy szupermikroszkópon keresztül egyenesen bepillantunk az elektronba, nem pontszerű részecskét fogunk látni, hanem egy vibráló húrt. Amikor a szuperhúr más hangnemben kezd vibrálni, akkor egy másik szubatomi részecskévé változik, és például foton vagy neutrínó lesz belőle. Ebben a képben azok a szubatomi részecskék, amelyeket a természetben is megfigyelhetünk, a szuperhúr legalacsonyabb oktávjának tekinthetők. Az elmúlt évtizedek során felfedezett szubatomi részecskék pedig egyszerűen csak hangok a szuperhúron. A sokszor zavarba ejtőnek és önkényesnek látszó kémiai törvények a szuperhúrokról felcsendülő dallamok. A világegyetem ebben az értelemben nem más, mint a különféle húrok szimfóniája, a fizika törvényei pedig a szuperhúrok harmóniái. A szuperhúrelmélet magába olvaszthatja Einstein korábbi, relativitással kapcsolatos eredményeit is. A téridőben mozgó húr meggörbíti a körülötte lévő teret, pontosan úgy, ahogyan azt Einstein még 1915-ben megjósolta. Ez olyannyira így van, hogy a szuperhúrelmélet csak akkor működik, ha a húrok az általános relativitás szabályaival összeegyeztethető téridőben mozoghatnak. Edward Witten fizikus ezzel kapcsolatban jegyezte meg, hogy ha Einstein nem fedezte volna fel az általános relativitáselméletet, a húrelmélet nyomán megtette volna valaki más. Witten a következőket mondta: „A húrelmélet azért olyan vonzó, mert megköveteli a gravitációt. Valamennyi ismert és következetes húrelméletben helyet kap a gravitáció, amíg tehát a kvantumelméletben elképzelhetetlen, a húrelméletben elengedhetetlen.” A húrelmélet számos meglepő jóslattal állt elő. A húrok csak tíz dimenzióban képesek összehangoltan mozogni, amelyből egy az idő, kilenc a tér dimenziója. Sőt a húrelmélet az egyetlen olyan elmélet,

amely rögzíti a téridő dimenzióinak számát. Akárcsak az 1921-es Kaluza-Klein-elmélet, a húrelmélet is képes az elektromágnesesség és a gravitáció egyesítésére, feltételezve, hogy a magasabb dimenziók képesek a rezgésre, és ezáltal olyan erőket hoznak létre, amelyek három dimenzióban a fényhez hasonlóan terjednek. (Ha egy újabb, tizenegyedik dimenzióval bővítjük az elméletet, akkor a húrelmélet képes lesz leírni a hipertérben rezgő membránokat is. Ez az ún. M-elmélet, amely magába olvasztja a húrelméletet, és a tizenegyedik dimenzió bevezetésével annak új lehetőségeit tárja fel.) De vajon hogyan vélekedne Einstein a szuperhúrelméletről, ha megérhette volna megszületését? David Gross fizikus úgy véli: „Einstein örömét lelte volna benne, mert ha megvalósításával nem is, céljával feltétlenül egyetértett volna […]. Nagy kedvét lelte volna abban a tényben, hogy egy geometriai elv húzódik meg az elmélet mögött, amelyet mindeddig azonban sajnálatos módon nem sikerült megértenünk.” Korábban láttuk, hogy Einstein egyesített mezőelméletének lényege: anyagot (fát) létrehozni geometriából (márványból). Gross szerint „geometriából megalkotni az anyagot ez a húrelmélet lényege […]. Ez egy olyan gravitációs elmélet, amelyben az anyagrészecskék, akárcsak a természet többi erői, oly módon nyernek magyarázatot, ahogyan a gravitáció következik a geometriából.” Vizsgáljuk meg a húrelméletet Einstein egyesített mezőelméleten folytatott korai munkája szempontjából! Einstein zsenialitásának egyik kulcsa az volt, hogy felismerte a világegyetem természeti törvényeket egyesítő szimmetriáit. A teret és az időt egyesítő szimmetria a Lorentz-transzformáció volt, a négy dimenzióban történő forgatás. A gravitáció mögött meghúzódó szimmetria pedig az általános kovariancia elve volt, azaz a téridő koordinátáinak tetszőleges transzformációja. Einstein a harmadik nagy egyesítési kísérlet során azonban megbukott. Nem talált rá ugyanis arra a szimmetriára, amely egyesítette volna a gravitációt és a fényt, azaz a

márványt (geometria) és a fát (anyag). Természetesen tudatában volt annak, hogy maga az alapelv hiányzik, amely átkalauzolná a tenzorszámítás szövevényes tájain. Így írt erről: „Hiszem, hogy a valódi haladás érdekében a természet újabb általános elvére kell rábukkannunk.” És éppen ez az, amit a szuperhúrelmélet felkínál. Azt a szimmetriát, amelynek a szuperhúr engedelmeskedik, szuperszimmetriának nevezik. Olyan gyönyörű és különös szimmetria ez, amely egyesíti egymással az anyagot és az erőket. Ahogyan korábban már láttuk, a szubatomi részecskék egyik tulajdonsága a spin, vagyis a búgócsigaszerű pörgés. Az elektronok, protonok, neutronok és kvarkok, amelyek az univerzumok anyagát alkotják, mind 1/2 egységnyi spinnel rendelkeznek, ezeket nevezik fermionoknak, Enrico Fermi után, aki a feles spinű részecskék tulajdonságainak kutatásában játszott úttörő szerepet. A kölcsönhatást közvetítő részecskék spinje egész szám: az elektromágnesességet közvetítő részecskéké 1, a gravitációt közvetítőké pedig 2. Az egész spinű részecskék a bozonok (Bose és Einstein munkája nyomán). Az anyagot (azaz a fát) általában feles spinnel rendelkező fermionok építik fel, míg az erőket (a márványt) egész számú spinnel rendelkező bozonok. A szuperszimmetria a fermionokat és a bozonokat egyesíti. Azaz, Einstein legfőbb céljának megfelelően, a fát és a márványt. Olyannyira, hogy a szuperszimmetria alapján olyan új geometria alkotható meg, amely még a matematikusokat is meglepte. Ez a szupertér, amely lehetővé teszi a szupermárvány megalkotását. Ebben az új megközelítésben tér és idő régi dimenzióit oly módon kell kiterjeszteni, hogy tartalmazzák az új fermionikus dimenziókat is. Ezek aztán lehetővé teszik a szupererő megalkotását, amelyből a teremtés pillanatában keletkező összes erő eredeztethető. Néhány fizikus mindezt továbbgondolva úgy vélte, hogy Einstein eredeti, az általános kovarianciára vonatkozó elvét is módosítani kell, méghozzá a következőképpen: a fizikai egyenleteknek

szuperkovariánsnak kell lenniük (azaz szuperkovariáns transzformáció után is változatlannak kell maradniuk). A szuperhúrelmélet lehetővé teszi, hogy új megvilágításba helyezzük Einstein munkáját, amelyet az egyesített mezőelmélet megalkotásáért folytatott. A szuperhúrelmélet egyenleteinek megoldásait szemlélve azokkal a furcsa terekkel találjuk szembe magunkat, amelyeket Einstein már az 1920-as és 1930-as években említett. Ahogy korábban láttuk, ő a Riemann-tér kiterjesztéseivel kezdte munkáját, amelyek közül néhány megfelel a mai húrelmélet bizonyos tereinek. Einstein sorba vette és elemezte ezeket a bizarr tereket (például a komplex: torziós, csavart és antiszimmetrikus tereket), de ezek útvesztőjében hatalmas erőfeszítései ellenére is eltévedt, mert hiányzott az a fizikai alapelv vagy kép, amely kivezethette volna a matematika dzsungeléből. Ezen a ponton lép be a szuperszimmetria, a rendező elv, amely lehetővé teszi számunkra, hogy más szemszögből vizsgáljuk meg ezeket a tereket. De vajon ez a szuperszimmetria az a szimmetria, amelyet Einstein életének utolsó három évtizedében hiába keresett? Einstein olyan egyesített mezőelméletről álmodott, amely puszta márványból, azaz színtiszta geometriából épült volna fel. Az eredeti relativitáselméletet elcsúfító „fát” magába kellett volna olvasztania a geometriának. A tiszta márvány elméletének kulcsa talán a szuperszimmetriában rejlik. Ebben az elméletben feltűnik a szupertér, amelyben maga a tér válik szuperszimmetrikussá. Más szóval, talán lehetségessé válik, hogy a végső egyesített mezőelmélet „szupermárványból”, az új „szupergeometriából” készüljön majd el. Napjaink fizikusai úgy vélik, hogy a Nagy Bumm pillanatában a világ összes szimmetriája egységes volt, ahogyan ezt Einstein is hitte. A természetben ma megfigyelhető négy erő (a gravitáció, az elektromágnesesség, a gyenge és az erős magerő) a teremtés pillanatában egy és ugyanaz volt, egyetlen szupererő formájában létezett, és csak később, a világegyetem hűlése során vált el

egymástól. Einstein erőfeszítése, hogy ráleljen az egyesített mezőelméletre, azért tűnt lehetetlen vállalkozásnak, mert csak mostanra vált láthatóvá, micsoda megdöbbentő módon szakadt négyfelé a világot uraló négy erő. Ha vissza lehetne forgatni az időt 13,7 milliárd évvel ezelőttig, a Nagy Bumm pillanatához, akkor teljes pompájában látnánk a világ-egyetem kozmikus egységét, ahogyan azt Einstein elképzelte. Witten azt állítja, hogy egy nap a húrelmélet éppúgy uralni fogja a fizikát, ahogyan a kvantummechanika is tette az elmúlt fél évszázadban. Addig azonban számos jelentős akadályt kell még legyőzni. Az elmélet kritikusai kitartóan hangsúlyozzák a gyenge pontokat. Elsőként azt, hogy az elmélet közvetlen módon nem tesztelhető. Mivel a szuperhúrelmélet a világegyetem teóriája, egyetlen módon lehetne ellenőrizni a helyességét: újra le kellene játszani a Nagy Bummot, azaz egy részecskegyorsítóban olyasféle energiákat kellene létrehozni, amelyek megközelítik a világegyetem kezdetekor működőket. Ehhez azonban egy galaxis méretű részecskegyorsítóra lenne szükség, amelyet még egy nálunk fejlettebb civilizáció sem lenne képes megalkotni. A fizikai kutatások többsége azonban nem közvetlen bizonyításra épül, ezért a fizikusok nagy reményeket fűznek a Genf közelében felépült Nagy Hadronütköztetőhöz (Large Hadron Collider, LHC), amely a kísérlet elvégzéséhez elegendő energiát állít elő. Az LHCben protonokat gyorsítanak majd fel több billió elektronvoltnyi energiára, amely már elegendő ahhoz, hogy az atomokat széthasítsák. Amikor megvizsgálják az elképesztő ütközések nyomán visszamaradó törmeléket, a fizikusok azt remélik, hogy egy újfajta részecskére, a szuperrészecskéve bukkannak, amely a szuperhúr magasabb rezgésszintjét vagy oktávját képviselheti. Még az is felmerült, hogy ezekből a szuperrészecskékből sötét anyagot lehetne előállítani. Például a foton szuperpartnere, a fotinó semleges töltésű, stabil, és tömege is van. Ha a világegyetemet fotinókból álló gáz töltené ki, nem láthatnánk ugyan, de nagyon sok

tekintetben úgy viselkedne, mint a sötét anyag. Egy napon, ha felfedjük majd a sötét anyag igazi természetét, azzal talán a szuperhúrelmélet közvetett bizonyítéka is a kezünkben lesz. Az elmélet másik közvetett bizonyítási módszere lehetne, ha a Nagy Bummból származó gravitációs hullámokat vizsgálnánk meg. Ha a közeljövőben fellövik az űrbe a LISA gravitációshullámdetektorait, talán képesek leszünk fogni azokat a gravitációs hullámokat, amelyek a teremtés pillanatát követő másodperc egybilliomod részének elteltével keltek útra. Ha pedig ezek megfelelnek a szuperhúrelmélet jóslatainak, akkor mindez egyszer és mindenkorra bebizonyíthatja a húrelmélet helyességét. Az M-elmélet magyarázatot adhat a régi Kaluza-Klein-féle univerzumot körülvevő rejtélyek némelyikére is. Emlékezzünk vissza, hogy a Kaluza-Klein-univerzummal szemben felhozott egyik ellenérv éppen az volt, hogy ezeket a magasabb dimenziókat nem lehet laboratóriumban vizsgálni, és hogy valószínűleg jóval kisebbek az atomnál (máskülönben az atomok ezekben a magasabb dimenziókban lebegnének). Az M-elméletben erre is van azonban egy lehetséges megoldás: méghozzá az, hogy maga a világegyetemünk is egy membrán, amely a végtelen tizenegy dimenziós hipertérben lebeg. A szubatomi részecskék és az atomok ennélfogva kizárólag a mi membránunkon (azaz a mi univerzumunkban) létezhetnek, míg a gravitáció, amely a hipertér torzulása, szabadon áramolhat az univerzumok között. Ez a feltevés, bármennyire különösen hangzik is, ellenőrizhető. Isaac Newton óta a fizikusok jól tudják, hogy a gravitáció a távolság négyzetével fordított arányban csökken. Egy négydimenziós térben a gravitációnak a távolság köbével fordított arányban kellene csökkennie. Ha tehát a távolság négyzetének fordított arányához képest bármiféle apró eltérést sikerülne mérni, azzal más univerzumok jelenlétére lehetne következtetni. Nemrégiben az is felvetődött, hogy ha létezne egy párhuzamos univerzum a miénktől mindössze 1 mm-nyire, akkor az nem zavarná

meg a newtoni gravitációt, és az LHC is a nyomára bukkanhatna. Ez a felvetés nem kis izgalmat keltett a fizikusok körében, mert rádöbbentek, hogy a szuperhúrelmélet egyik aspektusát talán hamarosan ellenőrizni lehet: vagy a szuperrészecskék felkutatásával, vagy a miénktől egyetlen milliméternyire lévő párhuzamos univerzumok keresésével. Ezek a párhuzamos univerzumok ugyanakkor másféle magyarázatot is kínálnak a sötét anyagra. Ha valóban van a közelben egy párhuzamos világegyetem, akkor azt sem látni, sem érzékelni nem fogjuk (hiszen az anyag csak a mi membránuniverzumunkra korlátozódik), de érezhetjük az általa keltett gravitációt (amely képes az univerzumok között is áthatolni). Számunkra mindez úgy tűnne, mintha a láthatatlan térnek lenne valamiféle gravitációja, mintha sötét anyag volna ott jelen. Ebből kiindulva a húrelmélet néhány képviselője azt is felvetette, hogy talán a sötét anyag sem más, mint a párhuzamos univerzum által keltett gravitáció. A szuperhúrelmélet bizonyítása azonban nem a kísérletek miatt okoz igazi problémát. Nincs szükség hatalmas részecske-gyorsítók építésére, még csak műholdakat sem kell fellőni, hogy az elméletet igazoljuk. A valódi nehézség kizárólag elméleti jellegű: ha elég okosak vagyunk ahhoz, hogy teljesen levezessük az elméletet, akkor feltétlenül meg kell találnunk az összes levezetést, beleértve azt is, amelyik a mi univerzumunkra vonatkozik, csillagokkal, galaxisokkal, bolygókkal és emberekkel együtt. Jelenleg azonban senki nem él a Földön, aki elég sokat tudna ahhoz, hogy ezeket az egyenleteket tökéletesen megoldja. Talán holnap, talán évtizedek múlva valaki bejelenti majd, hogy pontosan megoldotta az összes egyenletet. És csak akkor dönthetjük el, hogy a mindenség vagy a semmi elmélete van-e a kezünkben. A húrelmélet ugyanis tökéletesen pontos elmélet, amelynek egyetlen paramétere sem változtatható, részben helyes megoldás tehát szóba sem jöhet. Vajon a szuperhúrelmélet vagy az M-elmélet lehetővé teszi-e majd

számunkra, hogy a természet törvényeit egyetlen egyszerű és koherens egészben egyesítsük, ahogyan Einstein valamikor elképzelte? Túl korai volna még eldönteni. Ne feledjük Einstein szavait: „A tudomány kreatív elve a matematikában keresendő. Bizonyos értelemben tehát igaznak tartom azt az elképzelést, hogy a tiszta gondolat képes a valóság megragadására, úgy, ahogyan azt az ókorban megálmodták.” E könyv fiatal olvasói között talán akad majd egy, aki a fentiekből merít ihletet, hogy belevágjon az összes fizikai erő elméleti egyesítésének munkájába, és befejezze e nagyszerű vállalkozást. Hogyan értékeljük tehát Einstein valódi örökségét? Semmiképpen ne értsünk egyet azzal a kijelentéssel, hogy jobb lett volna, ha 1925 után inkább horgászni jár. A neki járó tisztelet megadására álljanak itt a következő sorok: Alapvető fizikai tudásunk két pilléren nyugszik, az általános relativitáson és a kvantumelméleten. Einstein az első megalkotója, majd a második keresztapja volt, és ő kövezte ki azt az utat, amely a két elmélet lehetséges egyesítéséhez vezet majd bennünket.

Köszönetnyilvánítás Szeretnék köszönetet mondani a Princetoni Egyetem könyvtári dolgozóinak, ugyanis itt található Einstein minden kéziratának és eredeti anyagának összes másolata, és itt folytattam a könyvemhez szükséges kutatómunka egy részét. Hálával tartozom V. P. Nair és Daniel Greenberger professzoroknak, a New York City College tanárainak, akik nemcsak elolvasták könyvem kéziratát, de hasznos és kritikus megjegyzésekkel segítettek. Ezenfelül igen hasznosnak bizonyultak a Fred Jerome-mal folytatott beszélgetések, aki megszerezte azt a vaskos aktát, amelyet az FBI vezetett Einsteinről. Hálás vagyok Edwin Barbernek, aki támogatta és bátorította munkámat, és Jesse Cohennek, aki felbecsülhetetlen értékű szerkesztői megjegyzéseivel és javításaival sokat segített abban, hogy a kézirat pontosabb és összeszedettebb legyen. Mély hálával tartozom Stuart Krichevskynek is, aki ezekben az években a tudományos témákban írt könyveim ügynöke volt.

Felhasznált irodalom Barrow, John D.: The Universe That Discovered Itself. Oxford, Oxford University Press, 2000. Bartusiak, Marcia: Einstein’s Unfinished Symphony. Washington D. C., Joseph Henry Press, 2000. Bodanis, David: E = mc2. New York, Walker, 2000. Brian, Denis: Einstein: A Life. New York, John Wiley and Sons, 1996. Calaprice, Alice (szerk.): Újabb idézetek Einsteintől (The New Quotable Einstein) Ford.: Bujdosó István. Pécs, Alexandra, 2010. Clark, Rónáid: Einstein: The Life and Times. New York, World Publishing, 1971. Crease, Robert P. - Mann, Charles C.: Second Creation. New York, MacMillan, 1986. Cropper, William H.: Great Physicists. New York, Oxford University Press, 2001. Croswell, Ken: The Universe at Midnight. New York, Free Press, 2001. Davies, P C. W. - Brown, Julián (szerk.): Superstrings: A Theory of Every-thing? New York, Cambridge University Press, 1988. Einstein, Albert: Ideas and Opinions. New York, Random House, 1954. Einstein, Albert: The Meaning of Relativity. Princeton, Princeton University Press, 1953. Einstein, Albert: Albert Einstein válogatott írásai. Ford.: Gerner József, Nagy Imre, Szécsi Ferenc. Budapest, Typotex, 2010.

Einstein, Albert: Hogyan látom a világot? (The World as I See It) Ford.: Szécsi Ferenc. Budapest, Gladiátor, 1994. Einstein, Albert: A speciális és általános relativitás elmélete (Relativity: The Special and the General Theory) Ford.: Vámos Ferenc. Budapest, Gondolat, 1983. Einstein, Albert - Lorentz, H. A. - Weyl, H. - Minkowski, H.: The Prin-ciple of Relativity. New York, Dover, 1952. Ferris, Timothy: Corning of Age in the Milky Way. New York, Anchor Books, 1988. Flückiger, Max: Albert Einstein in Bern. Bern, Paul Haupt, 1972. Folsing, Albrecht: Albert Einstein. New York, Penguin Books, 1997 Frank, Philip: Einstein: His Life and His Thoughts. New York, Alfred A. Knopf, 1949. French, A. P (szerk.): Einstein: A Centenary Volume. Cambridge, Harvard University Press, 1979. Gell-Mann, Murray: The Quark and the Jaguar. San Francisco, W. H. Freeman, 1994. Goldsmith, Dónál: The Runaway Universe. Cambridge, Perseus Books, 2000. Hawking, Stephen - Thorne, Kip - Novikov, Igor - Ferris, Timothy -Lightman, Alán: The Future of Spacetime. New York, W. W. Norton, 2002. Highfield, Roger - Carter, Paul: The Priváté Lives of Albert Einstein. New York, St. Martin’s, 1993. Hoffman, Banesh - Dukas, Helen: Albert Einstein: Creator and Rebel. New York, Penguin, 1973. Kaku, Michio: Beyond Einstein. New York, Anchor Books, 1995. Kaku, Michio: Hipertér - A párhuzamos univerzumok, az időelhajlás és a tizedik dimenzió világa (Hypcrspace: A Scientific

Odyssey Through Parallel Universes, Time Warps, and the lOth Dimension) Ford.: Egri Győző, Sallay Zoltán. Budapest, Akkord, 2006. Kaku, Michio: Quantum Tieid Theory. New York, Oxford University Press, 1993. Kragh, Helge: Quantum Generations. Princeton, Princeton University Press, 1999. Miller, Arthur I.: Einstein, Picasso. New York, Perseus Books, 2001. Misner, C. W. - Thorne, K. S. - Wheller, J. A.: Gravitation. San Francisco, W. H. Freeman, 1973. Moore, Walter: Schrödinger, Life and Thought. Cambridge, Cambridge University Press, 1989. Newton, Isaac: A Principiából és az Optikából. Levelek Richard Bentleyhez. Ford.: Heinrich László, Fehér Márta. Bukarest, Kriterion, 1981. Overbye, Dennis: Einstein in Lőve: A Scientific Románcé. New York, Viking, 2000. Pais, Abraham: Einstein Lived Here: Essays fór the Layman. New York, Oxford University Press, 1994. Pais, Abraham: Jnward Bound: Of Mutter and Forces in the Physical World. New York, Oxford University Press, 1986. Pais, Abraham: Subtle Is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein. New York, Oxford University Press, 1982. Parker, Barry: Einstein’s Brainchild: Relativity Made Relatively Easy. Amherst, Prometheus Books, 2000. Petters, Ariié Ő. - Levine, Harold - Wambsganss, Joachim: Singularity Theory and Gravitational Lensing. Boston, Birkhauser, 2001.

Sayen, Jamie: Einstein in America. New York, Crown Books, 1985. Schilpp, Paul: Albert Einstein: Philosopher-Scientist. New York, Tudor, 1951. Seelig, Carl: Albert Einstein. London, Staples Press, 1956. Silk, Joseph: The Big Bang. San Francisco, W. H. Freeman, 2001. Stachel, John (szerk.): The Collected Papers of Albert Einstein (12. kötet). Princeton, Princeton University Press, 1989. Stachel, John (szerk.): Einstein csodálatos éve - Öt cikk, amely megváltoztatta a fizika arculatát (Einstein’s Miraculous Year: Five Papers That Changed the Face of Physics) Ford.: Piróth Attila. Budapest, Akkord, 2004. Sugimoto, Kenji: Albert Einstein: A Photographic Biography. New York, Schocken Books, 1989. Thorne, Kip S.: Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy. New York, W. W. Norton, 1994. Trefil, James S.: The Moment of Creation. New York, Collier Books, 1983. Weinberg, Steven: Dreams of a Final Theory. New York, Pantheon Books, 1992. Zackheim, Michele: Einstein’s Daughter. New York, Riverhead Books, 1999. Zee, Anthony: Einstein’s Universe: Gravity at Work and Play. New York, Oxford University Press, 1989.