Տեսություններից ամենագեղեցիկը...

Էտյուդ առաջին

 

Պատանի Ալբերտ Էյնշտեյնը կես տարուց ավելի ապրեց բավականին աննպատակ: Հնարավոր չէ հաջողության հասնել առանց ժամանակ «կորցնելու». ցավոք, պատանիների ծնողները հակված են այս մասին մոռանալու: Նա մեկնել էր Պավիա և ապրում էր իր ընտանիքի հետ այն բանից հետո, երբ թողեց ուսումը Գերմանիայում՝ չհանդուրժելով այնտեղի գիմնազիայի խստությունները: Դա XIX դարի վերջն էր, և Իտալիայում արդյունաբերական հեղափոխության սկիզբը: Նրա հայրը ճարտարագետ էր և էլեկտրական սարքավորւմներ էր մատակարարում Պալանյան հարթավայրի առաջին էլեկտրակայաններին: Ալբերտը կարդում էր Կանտ և տեղի համալսարանում առանձին դասախոսությունների հաճախում՝ սեփական հաճույքի համար` առանց գրանցվելու և քննությունների մասին մտածելու: Այ, այսպես են լուրջ գիտնական դառնում:

Դրանից հետո Էյնշտեյնն ընդունվեց Ցյուրիխի պոլիտեխնիկական ինստիտուտ և ամբողջությամբ խորասուզվեց ֆիզիկայի ուսումնասիրության մեջ: Մի քանի տարի անց՝ 1905թ., նա երեք հոդված է ուղարկում այն ժամանակվա ամենահարգի «Ֆիզիկայի ժամանակագրություն» (Annalen der Physik) գիտական ամսագրին, որոնցից յուրաքանչյուրն էլ արժանի էր Նոբելյան մրցանակի: Առաջինը ցույց էր տալիս, որ ատոմներն իրականում գոյություն ունեն: Երկրորդը հիմք էր ստեղծում քվանտային մեխանիկայի համար, ինչի մասին խոսք կգնա հաջորդ գլխում: Երրորդը հարաբերականության նրա առաջին տեսությունն էր (այսօր հայտնի է որպես «հարաբերականության հատուկ տեսություն»), տեսություն, որը բացատրում է, թե ինչպես ժամանակը բոլորի համար նույն ձևով չի անցնում, երկու միանման (մոնոզիգոտ) երկվորյակներ հայտնաբերում են, որ նրանք տարբեր տարիքի են, եթե նրանցից մեկը շարժվում է մեծ արագությամբ:

Էյնշտեյնը շատ արագ հայտնի գիտնական դարձավ և տարբեր համալսարաններից աշխատանքի հրավերներ ստացավ: Բայց, չնայած ակնթարթային ճանաչմանը, ինչ-որ բան նրան այնուամենայնիվ հանգիստ չէր տալիս. նրա հարաբերականության տեսությունը չէր համապատասխանում ձգողականության (գրավիտացիայի) մասին մեր իմացածին, մասնավորապես, թե ինչպես է ամեն բան ընկնում: Այդ գաղափարին նա հանգեց, երբ գրում էր իր տեսությունն ընդհանրացնող հոդվածը, և մտորեց, թե արդյոք վերանայման կարիք չունի ֆիզիկայի հայր Իսահակ Նյուտոնի ձևակերպած «համաշխարհային ձգողականության օրենքը», որպեսզի համատեղելի դառնա հարաբերականության նոր հայացքների հետ: Նա ամբողջովին ընկղմվեց այս խնդրի մեջ: Դրա համար տասը տարի պահանջվեց՝ տենդագին հետազոտություններ, փորձեր, մոլորություններ, շփոթմունք, սխալական հոդվածներ, փայլուն գաղափարներ, կեղծ մտքեր:

Վերջապես, 1915թ. նոյեմբերին իր վրա պատասխանատվություն վերցրեց հրապարակել մի հոդված, որտեղ տալիս էր ամբողջական լուծումը՝ ձգողականության նոր տեսությունը, որը նա անվանեց «Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն»`

իր գլուխգործոցը և ռուս ֆիզիկոս Լև Լանդաույի խոսքերով` «գոյություն ունեցող ֆիզիկական տեսություններից ամենագեղեցիկը»:

Կան բացարձակ անառարկելի գլուխգործոցներ, որոնք մեզ վրա խորը տպավորություն են թողնում. Մոցարտի «Ռեքվիեմ»-ը, Հոմերոսի «Ոդիսական»-ը, «Սիքստինյան կապելլա»-ն, «Լիր արքա»-ն: Նրանց հանճարեղությունը լիովին գնահատելու համար երբեմն պահանջվում է երկարատև ուսումնառություն, իսկ պարգև է դառնում բացարձակ գեղեցկությունը, և ոչ միայն դա, նաև մեր աչքերին աշխարհը նորովի տեսնելու հնարավորություն է բացվում: Էյնշտեյնի մարգարիտը` հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը, այս կարգի գլուխգործոց է:

Հիշում եմ ինձ պատած հուզմունքը, երբ սկսեցի դրանից ինչ-որ բան հասկանալ: Ամառ էր: Ես Կալաբրիայի Կոնդոֆուրիի լողափում էի` հունական միջերկրածովյան արևի տակ, համալսարանում իմ սովորելու վերջին տարին էր: Պարապել ամենալավը ստացվում է արձակուրդների ժամանակ` առանց շեղվելու ուսումնական գործընթացից: Ես պարապում էի մի գրքով, որի եզրերը մկները կրծել էին, քանի որ նախկինում գիշերները դրանով փակում էի այդ դժբախտ արարածների բները Ումբրյան լանջում գտնվող բավականին խարխլված տնակում, որտեղ թաքնվել էի Բոլոնիայի համալսարանական պարապմունքների ձանձրույթից: Ժամանակ առ ժամանակ ես աչքերս պոկում էի գրքից և նայում պսպղացող ծովին. ինձ թվում էր, որ ես իրոք տեսնում եմ Էյնշտեյնի ներկայացրած տարածության և ժամանակի կորացումը: Ինչպես կախարդանք՝ կարծես ընկերս ականջիս շշնջար աննախադեպ գաղտնի ճշմարտություն՝ հանկարծ բարձրացնելով իրականության վարագույրը,՝ որպեսզի բացվի ավելի պարզ, ավելի խորը աստիճան: Այն պահից, երբ հայտնաբերեցինք, որ երկիրը կլոր է և պտտվում է խենթ հոլի պես, հասկացանք, որ իրականությունը այնպիսին չէ ինչպիսին թվում է մեզ. ամեն անգամ, երբ ճանաչում ենք նրա նոր կողմը՝ խորը զգայական փորձության ենք ենթարկվում: Եվս մեկ վարագույր ընկավ:

Սակայն միմյանց հաջորդած բազմաթիվ գիտական թռիչքների շարքում, որոնք փոխեցին պատմության ընթացքը, Էյնշտեյնի պոռթկումը հավասարը չունի: Ինչո՞ւ:

Դե թեկուզև նրանով, որ հենց հասկանում ես, թե ինչպես է գործում այդ տեսությունը, այն անմիջապես ապշեցնում է իր պարզությամբ: Նկարագրեմ նրա էությունը: Նյուտոնը փորձեց բացատրել պատճառը, թե ինչու են առարկաներն ընկնում, իսկ մոլորակները` պտտվում: Նա պատկերացրեց, որ կա մի ուժ, որով բոլոր նյութական մարմինները ձգում են միմյանց և անվանեց այն ձգողականության ուժ: Իսկ թե ինչպես է այդ ուժը դրսևորվում միմյանցից հեռու գտնվող առարկաների նկատմամբ, որոնց միչև ոչինչ չկա, մնում էր անհասկանալի, և ժամանակակից գիտության մեծ հայրը զգուշանում էր ենթադրություններ անել: Նյուտոնը նաև համարում էր, որ մարմինները շարժվում են տարածության մեջ, և որ տարածությունը ընդարձակ դատարկ տարածք է, Տիեզերքը պարունակող մեծ տուփ, հսկայական կառույց, որի միջով բոլոր առարկաները ուղղագիծ են շարժվում այնքան ժամանակ, մինչև որևէ ուժ ստիպի նրանց հետագծերը կորացնել: Իսկ թե ինչից էր կազմված այդ տարածությունը.

Աշխարհի այդ կոնտեյների մասին, որը հենց ինքն էր հորինել, Նյուտոնը ոչինչ չէր կարող ասել: Սակայն Էյնշտեյնի ծնվելուց մի քանի տարի առաջ բրիտանացի երկու նշանավոր գիտնականներ՝ Մայքլ Ֆարադայը և Ջեյմս Մաքսվելլը Նյուտոնի անխռով աշխարհում ավելացրեցին կարևոր բաղադրիչ՝ էլեկտրամագնիսական դաշտը: Այս դաշտն ամենուր տարածված իրական էություն է, այն տեղափոխում է ռադիոալիքներ, լցնում տարածությունը, տատանվում, ինչպես լճի մակերևույթը, և «տեղափոխում» էլեկտրական ուժ: Դեռ պատանեկությունից Էյնշտեյնը հիացած էր էլեկտրամագնիսական դաշտով, որը պտտում էր ռոտորները իր հայրիկի շնորհիվ կառուցված էլեկտրակայաններում, և նա շուտով սկսեց հասկանալ, որ գրավիտացիան, ինչպես էլեկտրականությունը, պետք տեղափոխվի դաշտով. պետք է էլեկտրակայանի նման գոյություն ունենա «գրավիտացիոն դաշտ»: Նա ձգտում էր հասկանալ, թե ինչպես է այդ ձգողական դաշտն աշխատում, և ինչպես կարելի է այն նկարագրել հավասարումների միջոցով: Եվ հենց այդ ժամանակ մի անսովոր միտք համակեց նրան, միանգամայն բացարձակ փայլուն գաղափար. ձգողական դաշտը բաշխված չէ տարածության մեջ, ձգողական դաշտը հենց ինքը տարածությունն է: Ահա թե ինչն է հարաբերականության ընդհանուր տեսության իմաստը: Նյուտոնի «տարածություն»-ը, որի մեջ շարժվում են առարկաները, և «ձգողական դաշտ»-ը բացարձակապես նույն բաներն են:

Դա մտքի փայլատակում էր: Աշխարհի լուրջ պարզեցում՝ տիեզերքն այլևս նյութից տարբերվող որևէ բան չէր, այլ աշխարհի «նյութական» բաղադրիչներից մեկն էր: Մենք պարփակված չենք անտեսանելի կոշտ ենթակառույցի ներսում, այլ ընկղմված ենք խխունջի հսկայական, ճկուն խեցիի մեջ: Արևն իր շուրջը կորացնում է տարածությունը, իսկ Երկիրը պտտվում է նրա շուրջը ոչ թե խորհրդավոր ուժի ազդեցության տակ, այլ ուղիղ գծով սլանալով տարածության մեջ, որը կորանում է, ինչպես ձագարով ցած գլորվող գնդիկը: Ձագարի կենտրոնում գոյություն չունեն խորհրդավոր ուժեր. նրա կոր պատերը, ահա թե ինչն է ստիպում գնդիկին գլորվել ներքև: Մոլորակները պտտվում են Արևի շուրջը, իսկ առարկաներն ընկնում են, որովհետև տարածությունը կոր է:

Իսկ ինչպե՞ս նկարագրել տարածության այս կորությունը: XIX դարի նշանավոր մաթեմատիկոս Կարլ Ֆրիդրիխ Գաուսսը (նրան կոչում են «մաթեմատիկոսների արքա»), ստացավ մի մաթեմատիկական բանաձև, որը նկարագրում էր երկչափ ալիքաձև մակերևույթների կորանալը, ինչպիսիք են բլուրների մակերևույթները: Այնուհետև նա խնդրեց իր շնորհալի ուսանողին ընդհանրացնել տեսությունը՝ եռաչափ կամ ավելի մեծ չափանի տարածություններն ընդգրկելու համար: Նշված ուսանողը` Բերնհարդ Ռիմանը, գրեց այս թեմային վերաբերող տպավորիչ դոկտորական թեզ, որը բոլորովին անօգուտ էր թվում: Նրա աշխատանքի եզրակացությունն էր, որ կոր տարածության հատկությունները արտահայտվում են որոշակի մաթեմատիկական հասկացության միջոցով, որն այսօր անվանում ենք ռիմանյան կորություն և նշանակում ենք R տառով: Էյնշտեյնը գրեց մի հավասարում, որը պնդում էր, որ R-ը համարժեք է նյութի էներգիային: Այլ կերպ ասած` տարածությունը կորանում է այնտեղ, որտեղ նյութ կա: Ահա և վերջ: Հավասարումն

ամբողջությամբ տեղավորվում է կես տողի մեջ: Տարածության կորանալու մասին կանխատեսումը դարձավ հավասարում:

Սակայն այդ հավասարման մեջ մի ամբողջ տիեզերք է: Եվ այստեղ տեսության անհավատալի հարստությունը բացահայտվում է կանխատեսումների աներևակայելի հաջորդականությամբ, որոնք հիշեցնում են խելագարված մարդու զառանցանք, որոնք բոլորն էլ մեկ առ մեկ հաստատվում են:

Առաջին հերթին հավասարումը նկարագրում է, թե ինչպես է տարածությունը կորանոմ աստղի շուրջը: Այս կորության պատճառով ոչ միայն մոլորակների ուղեծրերն են պտտվում աստղի շուրջը, այլ նաև լույսն է դադարում տարածվել ուղիղ գծով և շեղվում է նրանից: Էյնշտեյնը կանխագուշակեց, որ Արեգակը ստիպում է լույսին շեղվել ուղիղ գծից: 1919 թվականին այդ շեղումը չափվեց և կանխատեսումը հաստատվեց: Սակայն ոչ միայն տարածությունը, այլև ժամանակը նույնպես կորանում է: Էյնշտեյնը կանխատեսեց, որ ժամանակը վերևում ավելի արագ է անցնում, քան ներքևում` Երկրին ավելի մոտ: Դա չափվեց և ճշմարիտ դուրս եկավ: Եթե ծովի մակարդակի վրա ապրող մարդը հանդիպի իր երկվորյակին, որն ապրում է լեռներում, կնկատի, որ ազգականն իրենից տարիքով է: Եվ սա միայն սկիզբն է:

Երբ մեծ աստղը վառում է իր ամբողջ այրվող նյութը (ջրածինը), նա մահանում է: Աստղի մնացորդներն այլևս չեն պահվում այրման ջերմությունով և սեփական քաշի ազդեցության տակ սեղմվում են մի կետում, որտեղ տարածությունն այնքան է կորանում, որ այն ընկնում է իսկական խոռոչի մեջ: Դրանք հայտնի «սև խոռոչներն» են: Երբ ես սովորում էի համալսարանում, դրանք համարում էին վերացական տեսության կանխագուշակումներ, որոնք քիչ վստահություն էին ներշնչում: Այսօր աստղագետները դիտարկում են դրանք երկնքում հարյուրներով և շատ մանրամասն ուսումնասիրում:

Բայց սա էլ դեռ ամբողջը չէ: Տարածությունն ի վիճակի է ամբողջությամբ ընդարձակվելու և սեղմվելու: Ավելին, Էյնշտեյնի հավասարումը ցույց է տալիս, որ տարածությունը չի կարող չփոխվել, այն պետք է ընդարձակվի: 1930 թվականին իրոք գրանցեցին տիեզերքի ընդարձակումը: Նույն հավասարումը կանխատեսում է, որ տիեզերքի ընդարձակումը պետք է սկսվեր երիտասարդ, ծայրահեղ փոքր և անսովոր տաք Տիեզերքից, ինչը հիմա մենք անվանում ենք Մեծ պայթյուն: Դարձյալ ոչ ոք սկզբում չէր հավատում, բայց ապացույցները կուտակվում էին, մինչև գրանցեցին երկնքում տիեզերական ֆոնային ճառագայթումը` սկզբնական պայթյունից անջատված ջերմությունից մնացած ցրված լուսարձակումը: Էյնշտեյնի հավասարման արդյունքում առաջացած կանխատեսումը ճշմարիտ դուրս եկավ: Իսկ հետո տեսությունը պնդում է, որ տարածությունը շարժվում է ծովի մակերևույթի նման: Այս «գրավիտացիոն ալիքների» տպավորությունները երկնքում դիտվում են կրկնակի աստղերի վրա և համապատասխանում տեսության կանխատեսումներին զարմանալի ճշգրտությամբ`մինչև մեկ հարյուր միլիարդերորդականը: Եվ այդպես շարունակ:

Կարճ ասած` տեսությունը նկարագրում է բազմագույն ու զարմանահրաշ մի աշխարհ, որտեղ տիեզերքներ են պայթում, տարածություններ փլուզվում անհատակ խոռոչների մեջ, ժամանակը մոլորակների մոտ դանդաղանում է և վազում է անսահմանափակ միջաստղային տարածություններում՝ ծովի մակերևույթի նման ծփալով ու օրորվելով: Եվ այս ամենը, որ կամաց-կամաց ուրվագծվում էր մկների կրծած իմ գրքից, խելահեղության մոլուցքի պահին խենթի հորինած հեքիաթ չէր կամ միջերկրական այրող արևի և Կալաբրիայի կուրացնող ծովի պատճառով առաջացած հալուցինացիա: Սա իրականություն էր:

Կամ, ավելի լավ է ասել, իրականության առկայծում, որից շղարշը փոքր-ինչ բացվել է նրա նկատմամբ մեր պղտոր ու սովորական ամենօրյա հայացքների համեմատ: Իրականությունը, որը կարծես հյուսված է նույն նյութից, ինչից և մեր երազանքները, բայց, այնուամենայնիվ, ավելի իրական է, քան մեր մշուշոտ սովորական երազները:

Այս ամենը հանդիսանում է պարզագույն կանխատեսման արդյունք. տարածությունը և գրավիտացիոն դաշտը միևնույն բաներն են: Եվ մի պարզ հավասարում, որը ես չեմ կարող այստեղ ցույց չտալ, նույնիսկ այն դեպքոմ, եթե դուք համարյա չկարողանաք այն վերծանել: Հնարավոր է, ընթերցողներից որևէ մեկը կկարողանա գնահատել նրա զարմանալի պարզությունը՝

Rab – 1/2 R gab = Tab

Ահա և վերջ: Իհարկե, այս հավասարումը կարդալու և օգտագործելու տեխնիկային տիրապետելու համար պետք է ուսումնասիրեք և սովորեք Ռիմանի երկրաչափությունը: Դա պահանջում է որոշ վճռականություն և ջանասիրություն: Բայց ավելի քիչ, քան անհրաժեշտ է Բեթհովենի ուշ լարային քառյակի նրբագեղ գեղեցկությունը գնահատելու համար: Երկու դեպքում էլ պարգևը բացարձակ գեղեցկությունն է և նոր հայացքն աշխարհին:

Աղբյուրը՝ "Seven Brief Lessons on Physics" Carlo Rovelli

Թարգմանությունը բնօրինակից՝ Նունե Թեմուրյան

Խմբագիր՝ Հասմիկ Թոփչյան