Albert Einstein, cel mai mare om de ştiinţă al secolului al XX-lea şi una dintre cele mai remarcabile minţi din toate timpurile, este în primul rând cunoscut ca autor al teoriei relativităţii.
De fapt, este vorba despre două teorii: teoria relativităţii restrânse sau speciale, formulată în 1905, şi teoria relativităţii generalizate, formulată în 1915, care ar putea fi denumită cu un termen mai adecvat legea gravitaţiei în viziunea lui Einstein. Ambele teorii sunt extrem de complicate şi nu vom face nici o tentativă să le explicăm aici. Considerăm însă necesare câteva comentarii pe marginea relativităţii restrânse.
O cunoscută maximă spune că „totul este relativ". Teoria lui Einstein nu reprezintă însă o repetare a acestei platitudini filozofice, ci este o exprimare matematică precisă a relativităţii măsurătorilor ştiinţifice. Este evident că percepţiile subiective ale timpului şi spaţiului depind de observator.
Totuşi, înaintea lui Einstein, majoritatea oamenilor credeau că în spatele acestor impresii subiective se află distanţe reale şi un timp absolut, care ar putea fi măsurate obiectiv cu ajutorul unor instrumente precise. Teoria lui Einstein a revoluţionat gândirea ştiinţifică prin negarea existenţei unui timp absolut. Următorul exemplu demonstrează cât de radical a revizuit această teorie ideile noastre despre timp şi spaţiu.
Să ne imaginăm o navă spaţială, nava X, care se îndepărtează de Pământ cu o viteză de 100000 de kilometri pe secundă. Viteza este măsurată de observatorii aflaţi atât pe navă, cât şi pe Pământ, iar rezultatele lor concordă. Între timp, o altă navă spaţială, nava Y, se mişcă exact în aceeaşi direcţie ca şi nava X, dar cu o viteză mult mai mare. Dacă observatorii de pe Pământ măsoară viteza navei Y, ei constată că aceasta se îndepărtează de planeta noastră cu o viteză de 180000 de kilometri pe secundă. Observatorii de pe nava Y vor ajunge la aceeaşi concluzie.
Acum, întrucât ambele nave se mişcă în aceeaşi direcţie, s-ar părea că diferenţa dintre vitezele lor este de 80000 de kilometri pe secundă şi că nava mai rapidă ar trebui să se îndepărteze de nava mai lentă cu această viteză.
Cu toate acestea, potrivit teoriei lui Einstein, atunci când observaţiile sunt efectuate de pe cele două nave, autorii lor vor conveni că distanţa dintre ele creşte cu o viteză de 100 000, nu de 80 000 de kilometri pe secundă.
La prima vedere, un astfel de rezultat pare ridicol, iar cititorul ar putea bănui că la mijloc se află cine ştie ce formulare alambicată sau că anumite detalii esenţiale ale problemei au fost omise. Nicidecum. Rezultatul nu are nimic de a face cu detaliile constructive ale navelor spaţiale sau cu forţele folosite la propulsarea acestora. Nici nu trebuie pus pe seama unor erori de observaţie sau unor defecţiuni ale instrumentelor de măsurare. Nu este vorba de nici un truc. Conform teoriei lui Einstein, rezultatul anterior (care poate fi calculat cu uşurinţă din formula sa pentru compunerea vitezelor) este doar o consecinţă a naturii fundamentale a timpului şi spaţiului.
Ce-i drept, toate acestea par teribil de teoretice, şi ani de-a rândul mulţi au respins teoria relativităţii ca pe un soi de ipoteză emisă într-un „turn de fildeş", fără aplicabilitate practică. Dar bineînţeles că nimeni nu a mai făcut această greşeală după 1945, când bombele atomice au fost aruncate asupra oraşelor Hiroshima şi Nagasaki. Una dintre concluziile teoriei relativităţii lui Einstein este aceea că energia şi materia sunt într-un anume sens echivalente şi că relaţia dintre ele este dată de formula E = Mc2, în care E reprezintă energia, M este masa, iar c viteza luminii. Întrucât c, care este egală cu 300000 km/s, reprezintă o valoare foarte mare, c2 ne apare pur şi simplu ca o valoare enormă. Rezultă de aici că până şi o conversie parţială a unei mici cantităţi de materie va elibera o energie uriaşă.
Desigur, nu se poate construi o bombă atomică sau o centrală electrică nucleară pornind doar de la formula E = Mc2. Nu trebuie să uităm rolul însemnat pe care l-au jucat multe alte persoane în dezvoltarea energiei atomice. Cu toate acestea, importanţa contribuţiei lui Einstein este indiscutabilă. Mai mult decât atât, scrisoarea adresată în 1939 de către Einstein preşedintelui Roosevelt, în care se evidenţia posibilitatea construirii de arme atomice, subliniindu-se cât de important este ca Statele Unite să pună la punct asemenea arme înaintea Germaniei, a contribuit la iniţierea Proiectului Manhattan, care s-a soldat cu realizarea primei bombe atomice.
Relativitatea specială a declanşat controverse aprinse, dar toată lumea a căzut de acord asupra unui punct: era cea mai uluitoare teorie ştiinţifică concepută vreodată. Totuşi, această impresie a fost falsă, pentru că teoria generală a relativităţii formulată de Einstein porneşte de la premisa că efectele gravitaţionale nu se datorează forţelor fizice în sensul curent al termenului, ci sunt o consecinţă a curburii spaţiului însuşi - o idee cu adevărat uluitoare!
Cum se poate măsura curbura spaţiului? Ce înseamnă, de fapt, să spui că spaţiul este curbat? Einstein nu s-a mulţumit doar să formuleze o astfel de teorie, ci a transpus-o într-o formulă matematică clară, care permitea elaborarea unor predieţii explicite precum şi experimentarea ipotezei de lucru. Observaţiile ulterioare - cele mai cunoscute fiind cele efectuate în timpul eclipselor de soare - au confirmat în repetate rânduri corectitudinea ecuaţiilor lui Einstein.
Teoria relativităţii generalizate se diferenţiază în mai multe privinţe de toate celelalte legi ştiinţifice. În primul rând, teoria lui Einstein nu este rezultatul unor experimente minuţioase, fiind elaborată mai degrabă din considerente de simetrie şi de eleganţă matematică - pe baze raţionaliste, aşa cum au încercat să procedeze filozofii greci şi învăţaţii medievali. (Procedând astfel, el a mers împotriva curentului empiric, dominant în ştiinţa modernă.)
Dar în timp ce grecii, preocupaţi să caute frumuseţea şi simetria, nu au izbutit niciodată să găsească o teorie mecanică a cărei valabilitate să poată fi demonstrată prin experimente, teoria lui Einstein a reuşit până acum să supravieţuiască testului crucial al experimentului. În general, teoria relativităţii generalizate este recunoscută ca fiind cea mai frumoasă, mai elegantă, mai puternică şi mai satisfăcătoare din punct de vedere intelectual dintre toate teoriile ştiinţifice.
Relativitatea generalizată se mai diferenţiază şi în altă privinţă. Majoritatea celorlalte legi ştiinţifice au doar o valabilitate aproximativă. Ele se confirmă în multe circumstanţe, dar nu în toate. Totuşi, din câte cunoaştem până în prezent, nu există nici o excepţie de la teoria relativităţii generalizate. Nu poate fi invocată nici o împrejurare, fie ea teoretică, fie experimentală, în care previziunile relativităţii generalizate să fie doar aproximativ valabile. Viitoarele experimente s-ar putea să infirme această infailibilitate, dar până în prezent teoria relativităţii generalizate rămâne cea mai apropiată de ideea de adevăr suprem, visul oricărui om de ştiinţă.
Deşi Einstein este în primul rând cunoscut pentru cele două forme ale teoriei relativităţii, şi celelalte realizări ştiinţifice ale sale i-ar fi asigurat renumele de mare om de ştiinţă. De fapt, Einstein a primit Premiul Nobel pentru fizică în principal pentru articolul în care explica efectul fotoelectric, un important fenomen care anterior îi pusese în încurcătură pe fizicieni. În acel articol, el a postulat existenţa fotonilor - particulele de lumină.
Dat fiind că de multă vreme se stabilise prin experimentele de interferenţă că lumina este compusă din unde electromagnetice şi întrucât se considera ca „evident" faptul că undele şi particulele sunt concepte antitetice, ipoteza lui Einstein reprezintă o ruptură radicală şi paradoxală faţă de teoria clasică. Nu numai că legile stabilite de el pentru efectul fotoelectric şi-au găsit importante aplicaţii în practică, dar ipotezele sale despre fotoni au influenţat în mare măsură dezvoltarea mecanicii cuantice, iar în prezent se integrează în această teorie.
În evaluarea importanţei lui Einstein, este relevantă o comparaţie cu Isaac Newton. În esenţă, teoriile lui Newton au fost uşor de înţeles, genialitatea lui constând în faptul că el le-a elaborat cel dintâi. În schimb, teoriile lui Einstein sunt foarte greu de înţeles, chiar şi atunci când sunt explicate pe îndelete. Cu atât mai dificilă a fost elaborarea lor! În vreme ce unele din ideile lui Newton se aflau în contradicţie vădită cu concepţiile ştiinţifice dominante ale epocii, teoria sa nu a părut niciodată lipsită de coerenţă.
Teoria relativităţii, pe de altă parte, abundă în paradoxuri. Geniul lui Einstein a constat şi în faptul că la început, când teoriile sale nu erau decât ipotezele neverificate ale unui adolescent necunoscut, nu s-a lăsat influenţat de aceste aparente contradicţii şi nici nu şi-a revizuit atitudinea. În schimb, el a reflectat atent asupra teoriilor sale până când a reuşit să demonstreze că aceste contradicţii erau doar aparente şi că în fiecare caz exista o modalitate subtilă, dar corectă de rezolvare a paradoxului.
Deşi lui Einstein nu i se poate recunoaşte în totalitate meritul de a fi inventat teoria relativităţii, cu siguranţă că lui îi revine cea mai mare contribuţie. Pare îndreptăţită deci afirmaţia că, raportate la oricare alte idei de importanţă comparabilă, teoriile relativităţii au fost în principal creaţia unui geniu singular, ieşit din comun.
Einstein s-a născut în 1879, în oraşul german Ulm. El a urmat o şcoală din Elveţia şi a devenit cetăţean elveţian în 1900. Şi-a luat doctoratul în 1905, la Universitatea din Zurich, dar nu a reuşit să-şi găsească un post universitar. În acelaşi an el şi-a publicat articolele despre relativitatea restrânsă, despre efectul fotoelectric şi despre teoria mişcării browniene.
În decurs de câţiva ani, aceste articole, îndeosebi cel despre relativitate, i-au creat reputaţia unuia dintre cei mai străluciţi şi mai originali oameni de ştiinţă ai lumii. Teoriile sale au fost foarte controversate. Nici unul dintre oamenii de ştiinţă moderni, cu excepţia lui Darwin, nu a provocat mai multe dispute decât Einstein. În pofida acestui lucru, în 1913 Einstein a fost numit profesor la Universitatea din Berlin, devenind în acelaşi timp director al Institutului de Fizică Kaiser Wilhelm şi membru al Academiei de Ştiinţe a Prusiei. Aceste posturi i-au oferit libertatea de a-şi dedica în întregime timpul cercetării, dacă ar fi preferat acest lucru.
Guvernul german a avut puţine motive să regrete că i-a făcut lui Einstein această ofertă generoasă, pentru că după numai doi ani el a reuşit să formuleze teoria relativităţii generalizate, fiind încununat cu Premiul Nobel în 1921. În a doua jumătate a vieţii sale, Einstein a căpătat o faimă mondială şi, după toate probabilităţile, a fost cel mai celebru om de ştiinţă care a trăit vreodată.
Întrucât Einstein era evreu, situaţia lui în Germania a devenit precară o dată cu ascensiunea politică a lui Hitler. În 1933, el s-a mutat la Princeton, New Jersey, pentru a lucra la Institutul pentru Studii Avansate, iar în 1940 a devenit cetăţean al Statelor Unite. Prima căsătorie a lui Einstein s-a încheiat prin divorţ, dar a doua a fost aparent fericită. A avut doi băieţi. A murit în 1955, la Princeton.
Einstein a manifestat întotdeauna interes faţă de lumea din jurul său şi şi-a exprimat frecvent opiniile cu privire la chestiunile politice. A fost un opozant constant al tiraniei politice, un pacifist ardent şi un susţinător ferm al sionismului. În materie de îmbrăcăminte şi de convenţii sociale, s-a remarcat ca un individualist. Avea un fin simţ al umorului, o modestie moderată şi un oarecare talent ca violonist. Inscripţia de pe piatra funerară a lui Newton i se potriveşte şi mai bine lui Einstein: „Muritorii să se bucure că a existat o asemenea podoabă pentru specia umană".