Søk i geoportalen

Tips en venn

Kontakt oss

›Medarbeidere

›Kontakt oss

›Abonner på GEO

›Annonsér her

RSS geoportalen

Geoforskning

Relativitetsteorien blir til

Måten Albert Einstein kom frem til sin teori på blir av mange oppfattet som ubegripelig. Det stemmer ikke helt. Han tenkte nemlig veldig enkelt.

Per Arne Bjørkum

Dr. philos Per Arne Bjørkum er geolog, professor og ansatt som dekan ved Universitetet i Stavanger frem til våren 2011. Bjørkum er også forfatter av boken "Annerledestenkerne". Boken handler om vitenskapsmenn og forskere som utfordret vedtatte sannheter i sin samtid. Ved hjelp av eksempler fra vitenskapens historie viser forfatteren hvordan disse arbeidet, hva de kom fram til, og hvordan deres teorier og resultater ble mottatt og motarbeidet. Samtidig er boken en innføring i vitenskapsteori. Per Arne Bjørkum har fire års permisjon fra Statoil.

Da Albert Einstein (1879-1955) publiserte den generelle relativitetsteorien (1916) var det ikke mange som forstod hva som var på gang. Det var ingen som hadde sett behovet for en ny teori om gravitasjon. De hadde jo Newtons teori. Det var imidlertid noe som ikke stemte helt med denne. Planeten som er nærmest sola, Merkur, oppførte seg ikke helt slik den burde. Merkur er spesiell i solsystemet vårt fordi den er så nær sola at gravitasjonskraften blir for stor til at Newtons teori fungerer

Einstein var ikke opptatt av dette problemet. Hans motivasjon var filosofisk, og omhandlet bl.a. noe så metafysisk som rommets egenskaper.

Newton hadde uttalt seg om det. For ham var rommet ganske enkelt rammeverket - en slags tom tank - for det sted som materien beveget seg. Rommet var upåvirkelig og ubevegelig. Om det var materie eller ikke i rommet, så var rommet det samme fordi det eksisterte "uten relasjon til noe utenfor det, og forblir alltid uforandret og ubevegelig" (Principia, 1687). Hva rommet var festet i, sa Newton imidlertid ikke noe om.

Einstein var ikke fornøyd med dette. Han mente Newtons oppfatning av rommet kun var et "ad hoc konsept om det absolutte rom som selv om det er logisk uangripelig, ikke desto mindre fremstår som utilfredsstillende" (Ideas and Opinions, 1954). Einstein mente at rommet burde være koblet til materien. Det var materien som skapte rommet. Tar man bort materien, forvinner rommet i Einsteins tenkning.

Denne koblingen mellom rom og materie måtte imidlertid beskrives matematisk, og den matematikken hadde Einstein ikke peiling på. Som student hadde han tatt lett på matematikken. Han fikk hjelp av en studiekamerat som var blitt professor i matematikk. Sammen gikk de løs på oppgaven. Einstein lærte seg matematikken, ble en meget dyktig matematiker, og fullførte løpet på egen hånd.

I den matematiske analysen kom han imidlertid til mange "veikryss" der han måtte velge spor som skulle følges opp eller ikke. Og det var mange slike. Hvis han skulle ha valgt spor helt tilfeldig, ville han i følge han selv gått seg vill, og aldri klart å løse oppgaven.

Men Einstein klarte det. Og han klarte det fordi han lot seg veilede av et metafysisk prinsipp som han elsket og som styrte all hans tenkning: symmetrier (se også Geo 06/2007). Han var overbevist om at alle lover og teorier burde inneholde symmetrier av en viss type. For hvert "veikryss" han kom til, valgte han å følge det spor som oppfylte visse matematiske symmetrikrav (de utelater vi). Etter åtte år var han i mål. Med den nye teorien fikk Einstein orden på Merkur. Da ble han veldig glad.

Gravitasjon blir av Einstein forklart med at det er rommet som krummer seg - som "nedsenkninger" omkring tunge legemer - og skaper oppover og nedoverbakker. Disse oppleves som en kraft, men de er ikke det. Det er nemlig ikke noe kraftbegrep i Einsteins teori.

Når massen beveger seg, beveger også rommets form seg. Rommet blir dynamisk. Filosofien til Einstein er blitt til en kvantitativ teori, en teori om universets dannelse og utvikling. Og om Jordens endelige plass i universet.

Einstein detroniserte Newton. Einstein hadde (tilsynelatende) dårlig samvittighet på grunn av det, og ved en anledning skrev han: "Newton, tilgi meg. Du fant den eneste veien som var mulig den gangen."

Einstein var selv ikke alltid like flink til å finne veien i det daglige livet. Han flyttet mye, og en gang måtte han ringe sekretæren sin for å spørre hvor han bodde. En annen gang måtte han stoppe opp å ringe for å spørre hvilket møte han var på vei til.

Han kunne hatt glede av GPS-systemet. GPS systemet er avhengig av Einsteins bidrag. Fordi tiden i følge Einstein er avhengig av gravitasjon (tiden går raskere når den avtar) og hastigheten (tiden går saktere når den øker), må man korrigere for dette for satelittene. I sum dreier det seg om kun 38 millliontedels sekund korreksjon i løpet av et døgn. Men uten disse relativistiske korreksjonene ville GPS-systemet ha bommet med ti km i løpet av kun ett døgn. Med Newtons fysikk ville vi ikke kunnet foreta slike korrigerende beregninger.

Einsteins generelle relativitetsteori er ikke skikkelig bekreftet. Den er foreløpig bare testet ut i Jordens nærmeste omgivelser. Når man bruker den for å tolke observasjoner fra hele universet, milliarder av lysår tilbake i tid, antar man imidlertid at teorien er rett. Og det er ikke sikkert. Uten denne teorien vil man imidlertid ikke kunne vite noe om hva man ser. Det er nemlig - i følge Einstein - teorien som bestemmer hva man kan se. Og dermed hva man ikke ser. Man ser med teorien man har. Derfor er vi også delvis blind.