1905 «το έτος των θαυμάτων» του Αϊνστάιν

Αν θα έπρεπε να επιλέξουμε μια πόλη ως γενέτειρα του 20ού αιώνα, τότε η κύρια διεκδικήτρια του τίτλου θα ήταν η Ζυρίχη, μια παλιά πόλη που απλώνεται στις δύο όχθες του ποταμού Λίματ, λίγο πιο βόρεια από τις Ελβετικές Άλπεις. Το 1900 ήταν μια ευημερούσα πόλη με δεντροφυτεμένους δρόμους και κτίρια που κατάφερναν να δείχνουν ταυτοχρόνως επιβλητικά και χαριτωμένα. Εδώ, στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, είκοσι ενός χρονών τότε, και η φίλη του Μιλέβα Μάριτς ήταν από τους χειρότερους φοιτητές στο έτος τους.

Τότε η σταδιοδρομία του Αϊνστάιν δεν φαινόταν πολλά υποσχόμενη. Ήταν ένας εξεγερμένος νέος με ελεύθερο πνεύμα, ο οποίος είχε απαρνηθεί ήδη τόσο την εβραϊκή θρησκεία όσο και τη γερμανική υπηκοότητα. Έξι μήνες νωρίτερα, τον Ιούλιο του 1899, είχε προκαλέσει από αδεξιότητα έκρηξη στο εργαστήριο της φυσικής, από την οποία τραυματίστηκε στο δεξί χέρι, και υποχρεώθηκε έτσι προσωρινά να εγκαταλείψει το αγαπημένο του βιολί. Η μποέμικη προσωπικότητά του τον οδήγησε σε σύγκρουση με τις πανεπιστημιακές αρχές και τον εμπόδισε να βρει δουλειά ως φυσικός όταν αποφοίτησε. Τίποτα δεν έδειχνε ότι ο κόσμος της επιστήμης θα έδινε έστω και την παραμικρή σημασία σε αυτό τον πεισματάρη και εριστικό νέο.

Έχει ξεσπάσει κάποια αντιπαράθεση για τον ρόλο τον οποίο έπαιξε στα πρώτα επιτεύγματα του Αϊνστάιν η Μάριτς, την οποία παντρεύτηκε το 1903. Η Μάριτς δεν ήταν ο τύπος της γυναίκας τον οποίο επιδοκίμαζε η κοινωνία στις αρχές του 20ού αιώνα. Ήταν μία από τις πρώτες γυναίκες στην Ευρώπη που σπούδασε μαθηματικά και φυσική. Είχε να αντιμετωπίσει αρκετές προκαταλήψεις εξαιτίας της σλαβικής καταγωγής της και του γεγονότος ότι κούτσαινε. Ωστόσο, ο Αϊνστάιν δεν νοιαζόταν καθόλου για τις ανιαρές προκαταλήψεις της εποχής του. Η Μάριτς διακρινόταν από μια ενεργητικότητα η οποία μάγευε τον Αϊνστάιν. Όπως δείχνουν καθαρά πολλά από τα ερωτικά γράμματά του. ήταν γι’ αυτόν η «μικρή μάγισσά» του και η «άγρια αλήτισσα του δρόμου», και για μερικά χρόνια τουλάχιστον ήταν το παν ο ένας για τον άλλον.

Η Μάριτς πίστευε στον Αϊνστάιν. Μια μούσα μπορεί να αναδείξει την ιδιοφυΐα ενός επιστήμονα ακριβώς όπως και ενός καλλιτέχνη.

Χρειαζόταν να διακρίνεται κανείς από σπάνια, νεανικά αλαζονεία για να διανοηθεί και μόνο αυτό που θα κατάφερνε σύντομα ο Αϊνστάιν. Νιώθοντας την αγάπη της Μάριτς να ενισχύει την αυτοπεποίθηση ταυ και απολαμβάνοντας την πνευματικά ελευθερία την οποία δεν θα είχε αν είχε βρει θέση στο πανεπιστήμιο, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε το σύμπαν.

«Τι κάνεις, λοιπόν» έγραψε ο Αϊνστάιν στον φίλο του Κόνραντ Χάμπιχτ τον Μάιο του 1905 «παγωμένη φάλαινα, καπνιστή και αποξηραμένη ψυχή; Έχει πέσει τόσο βαριά σιωπά ανάμεσά μας, που νιώθω σχεδόν σαν να διαπράττω ιεροσυλία απασχολώντας σε με μια επουσιώδη ασυναρτησία,..»

Η «επουσιώδης ασυναρτησία» που ακολουθούσε στο γράμμα ήταν η ανέμελη παρουσίαση από τον Αϊνστάιν των τεσσάρων εργασιών με τις οποίες ασχολούνταν τότε. Καθεμιά από αυτές ήταν κι ένα επίτευγμα που θα εκτόξευε τη σταδιοδρομία του. Δυσκολεύεται να πιστέψει κάνεις ότι πραγματοποίησε και τις τέσσερις εργασίες σε τόσο σύντομο διάστημα. Οι ιστορικοί της επιστήμης συνηθίζουν να χαρακτηρίζουν το 1905 «το έτος των θαυμάτων» του Αϊνστάιν. Και δεν χρησιμοποιούν συχνά οι ιστορικοί της επιστήμης τη λέξη «θαύμα».

Οι εργασίες του Αϊνστάιν το 1905 θυμίζουν τα επιτεύγματα του Ισαάκ Νεύτωνα το 1666, όταν εξαιτίας της πανώλης έκλεισε το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ και ο Νεύτων επέστρεψε στο σπίτι της μητέρας του στην αγροτική περιοχή του Λίνκολνοερ. Αξιοποίησε τον χρόνο του για να αναπτύξει τον λογισμό, μια θεωρία των χρωμάτων και τους νόμους της βαρύτητας, επιτεύγματα που τον κατέστησαν τη μεγαλύτερη επιστημονική ιδιοφυΐα της Βρετανίας μέχρι σήμερα. Το επίτευγμα όμως του Αϊνστάιν είναι ακόμα πιο εντυπωσιακό, αν λάβουμε υπόψη μας ότι δεν τεμπέλιαζε κάτω από μηλιές αλλά εργαζόταν παράλληλα με πλήρες ωράριο. Δούλευε στο γραφείο ευρεσιτεχνιών στη Βέρνη, επειδή δεν είχε καταφέρει να βρει δουλειά ως φυσικός. Όσο κι αν φαίνεται απίστευτο, συνέγραψε τις τέσσερις εργασίες του στον ελεύθερο χρόνο του.

«Η πρώτη [εργασία] πραγματεύεται την ακτινοβολία και τις ενεργειακές ιδιότητες του φωτός και είναι πολύ επαναστατική» έγραφε ο Αϊνστάιν. Η δήλωσή του δεν ήταν υπερβολική. Σε αυτή την εργασία υποστήριζε ότι το φως αποτελείται από διακριτές μονάδες, τις οποίες σήμερα αποκαλούμε φωτόνια, και ότι ο αιθέρας δεν υπάρχει. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, με αυτή την εργασία έθεσε ακούσια τα θεμέλια της κβαντικής φυσικής και ενός μοντέλου του σύμπαντος τόσο παράξενου και παράλογου, που ο ίδιος ο Αϊνστάιν θα προσπαθούσε στο μεγαλύτερο μέρος της υπόλοιπης ζωής του να αρνηθεί τις επιπτώσεις αυτής της νέας προσέγγισης.

«Η δεύτερη εργασία αφορά τον καθορισμό των πραγματικών μεγεθών των ατόμων.» Ήταν η λιγότερο αμφιλεγόμενη εργασία του, αφού ήταν χρήσιμη για τους φυσικούς και δεν αντέκρουε τις καθιερωμένες απόψεις. Ήταν αυτή την οποία υπέβαλε ο Αϊνστάιν για να πάρει τελικά το διδακτορικό του. Στην τρίτη εργασία του χρησιμοποιούσε τη στατιστική ανάλυση της κίνησης ορατών σωματιδίων στο νερό για να αποδείξει πέραν πάσης αμφιβολίας την ύπαρξη των ατόμων, κάτι το οποίο υποψιάζονταν πολλοί επιστήμονες, αλλά δεν είχαν αποδείξει ποτέ.

Η σημαντικότερη ανακάλυψη του Αϊνστάιν έγινε κατά τη μελέτη της φαινομενικής αντίφασης ανάμεσα σε δύο νόμους της φυσικής. «Η τέταρτη εργασία είναι για την ώρα ένα ανεπεξέργαστο προσχέδιο, και είναι μια ηλεκτροδυναμική των κινούμενων σωμάτων που εισάγει μια τροποποίηση της θεωρίας του χώρου και του χρόνου» , έγραφε ο Αϊνστάιν. Η τέταρτη εργασία του θα εξελισσόταν στην ειδική θεωρία της σχετικότητας. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας μαζί με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, την οποία ανέπτυξε δέκα χρόνια αργότερα, θα διέλυαν το κομψό και καλοκουρδισμένο σύμπαν που είχε περιγράψει ο Νεύτων.

Η θεωρία της σχετικότητας έδειξε ότι ζούμε σε ένα παράξενο και περίπλοκο σύμπαν, στο οποίο ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι πια σταθεροί αλλά μπορούν να επεκτείνονται από τη μάζα και την κίνηση. Ένα σύμπαν με μαύρες τρύπες και καμπυλωμένο χωροχρόνο, ένα σύμπαν που μοιάζει να μην έχει παρά ελάχιστα κοινά στοιχεία με τον καθημερινό κόσμο στον οποίο ζούμε. Η σχετικότητα παρουσιάζεται συχνά με τρόπους οι οποίοι δεν βοηθούν στην κατανόησή της, αλλά μπορούμε να συλλάβουμε τον κεντρικό πυρήνα της εντυπωσιακά εύκολα.

Η θεωρία της σχετικότητας έδειξε ότι ζούμε σε ένα παράξενο και περίπλοκο σύμπαν, στο οποίο ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι πια σταθεροί αλλά μπορούν να επεκτείνονται από τη μάζα και την κίνηση. Ένα σύμπαν με μαύρες τρύπες και καμπυλωμένο χωροχρόνο, ένα σύμπαν που μοιάζει να μην έχει παρά ελάχιστα κοινά στοιχεία με τον καθημερινό κόσμο στον οποίο ζούμε. Η σχετικότητα παρουσιάζεται συχνά με τρόπους οι οποίοι δεν βοηθούν στην κατανόησή της, αλλά μπορούμε να συλλάβουμε τον κεντρικό πυρήνα της εντυπωσιακά εύκολα.

Ας φανταστούμε το βαθύτερο, σκοτεινότερο και πιο έρημο σημείο του χώρου, πολύ απομακρυσμένο από αστέρες, πλανήτες και οποιαδήποτε άλλη επίδραση. Ας φανταστούμε ότι σε αυτό το κενό επιπλέουμε, άνετοι και ζεστοί, μέσα σ’ ένα διαστημικό κοστούμι. Θα πρέπει να επισημάνουμε ότι δεν μετακινούμαστε.

Κατόπιν ας φανταστούμε ότι ένα φλιτζάνι τσαγιού περνά από δίπλα μας πλέοντας αργά, και τελικά εξαφανίζεται απομακρυνόμενο.

Με μια πρώτη ματιά, αυτό το σενάριο μοιάζει λογικό. Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα λέει ότι αν δεν ασκηθεί κάποια εξωτερική δύναμη σε ένα αντικείμενο που είναι ακίνητο θα συνεχίσει να είναι ακίνητο, ενώ αν κινείται θα συνεχίσει να κινείται με την ίδια ταχύτητα ευθύγραμμα και ομαλά. Αυτός ο νόμος περιγράφει τέλεια τη συμπεριφορά μας και τη συμπεριφορά του φλιτζανιού.

Όμως πώς μπορούμε να πούμε με σιγουριά ότι εμείς είμαστε ακίνητοι; θα ρωτούσε ο Αϊνστάιν. Πώς ξέρουμε ότι δεν είναι ακίνητο το φλιτζάνι και δεν κινούμαστε εμείς προς αυτό; Και οι δύο καταστάσεις θα φαίνονταν όμοιες υπό τη δική μας οπτική γωνία. Όπως και υπό την οπτική γωνία του φλιτζανιού.

Τη δεκαετία του 1630 είχαν πει στον Γαλιλαίο ότι δεν ήταν δυνατόν να κινείται η Γη γύρω από τον Ήλιο, επειδή εμείς που είμαστε πάνω στη Γη δεν νιώθουμε ότι κινούμαστε. Όμως ο Γαλιλαίος ήξερε ότι, αν κάποιος κινείται ομαλά, χωρίς επιτάχυνση ή επιβράδυνση, και χωρίς οπτικές ή ακουστικές ενδείξεις κίνησης, τότε δεν καταλαβαίνει ότι κινείται. Υποστήριξε ότι δεν μπορούμε να ισχυριστούμε πως είμαστε ακίνητοι, επειδή είναι αδύνατον να προσδιορίσουμε τη διαφορά ανάμεσα σε ένα κινούμενο και σε ένα ακίνητο αντικείμενο χωρίς κάποια μορφή εξωτερικής αναφοράς για σύγκριση.

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να μοιάζει αμφιλεγόμενη και σχολαστική. Είναι σίγουρο, θα μπορούσατε να θεωρήσετε, ότι κινείστε ή ότι είστε ακίνητοι, ακόμα και αν δεν υπάρχει τίποτε άλλο γύρω σας. Ποιος θα μπορούσε να ισχυριστεί ότι η δήλωση «είστε ακίνητοι» είναι παράλογη ή χωρίς νόημα;

Ενστικτωδώς θεωρούμε ότι θα πρέπει να κινούμαστε -ή να μην κινούμαστε- είτε εμείς είτε το φλιτζάνι σε σχέση με κάποιο καθορισμένο «υπόβαθρο». Όμως αν υπάρχει ένα καθορισμένο «υπόβαθρο», τι θα μπορούσε να είναι;

Στην καθημερινή μας ζωή το στέρεο έδαφος κάτω από τα πόδια μας είναι σημείο αναφοράς με βάση το οποίο κρίνουμε τα πάντα. Ζώντας με ένα τόσο σαφές και σταθερό σημείο αναφοράς είναι δύσκολο να φανταστούμε ένα πλαίσιο χωρίς σταθερό σημείο αναφοράς. Όμως πόσο σταθερό είναι το έδαφος; Από τη δεκαετία του 1960 που υιοθετήσαμε τη θεωρία των τεκτονικών πλακών, γνωρίζουμε ότι οι ήπειροι κινούνται βραδέως. Αν αναζητούμε ένα σταθερό σημείο, αυτό δεν μπορεί να είναι το έδαφος πάνω στο οποίο στεκόμαστε.

Θα μπορούσαμε αντ’ αυτού να ορίσουμε τη θέση μας με σημείο αναφοράς το ίδιο το κέντρο της Γης; Ούτε αυτό είναι σταθερό, αφού η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο με ταχύτητα που υπερβαίνει τα 100.000 χιλιόμετρα την ώρα. Μήπως μπορούμε να ορίσουμε τον Ήλιο ως το σταθερό σημείο αναφοράς μας; Ο Ήλιος κινείται γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας με ταχύτητα 220 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Με τη σειρά του ο Γαλαξίας μας κινείται με ταχύτητα 552 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο σε σχέση με το υπόλοιπο σύμπαν.

Τι γίνεται με το ίδιο το σύμπαν; Δεν θα μπορούσαμε, δίνοντας την ύστατη μάχη και σε μια απέλπιδα προσπάθεια να ορίσουμε ένα σταθερό σημείο, να δηλώσουμε ότι το κέντρο του σύμπαντος είναι ο ομφαλός μας; Η απάντηση είναι και πάλι αρνητική. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, δεν υπάρχει «κέντρο του σύμπαντος», αλλά για την ώρα ας διώξουμε μακριά τη σκέψη ότι είμαστε τόσο ανίκανοι.

Επομένως, πώς μπορούμε να πούμε κάτι με σιγουριά για τη θέση μας ή για τη θέση του φλιτζανιού; Μπορεί να μην υπάρχει ένα πραγματικά «σταθερό σημείο» το οποίο να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε, αλλά είμαστε ελεύθεροι να προβάλουμε τα δικά μας πλαίσια αναφοράς όπου μας αρέσει. Για παράδειγμα, είναι δυνατόν να δημιουργήσουμε ένα πλαίσιο αναφοράς με κέντρο τον εαυτό μας, το οποίο μας επιτρέπει να πούμε ότι το φλιτζάνι του τσαγιού κινείται σε σχέση μ’ εμάς. Ή να δημιουργήσουμε ένα πλαίσιο αναφοράς με κέντρο το φλιτζάνι, κάτι που θα σήμαινε ότι κινούμαστε εμείς σε σχέση με το φλιτζάνι.

Στο βιβλίο Σχετικότητα που έγραψε ο Αϊνστάιν το 1917 υπάρχει ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα που δείχνει γιατί ένα πλαίσιο αναφοράς δεν είναι πιο έγκυρο από κάποιο άλλο. Στην πρωτότυπη έκδοση στη γερμανική γλώσσα ο Αϊνστάιν χρησιμοποιούσε σε ένα παράδειγμα την Πλατεία Πότσνταμερ ως πλαίσιο αναφοράς. Όταν το βιβλίο μεταφράστηκε στα αγγλικά, η Πλατεία Πότσνταμερ έγινε η Πλατεία Τραφάλγκαρ του Λονδίνου. Όταν έπαψαν να υπάρχουν πνευματικά δικαιώματα και το βιβλίο εκδόθηκε σε ηλεκτρονική μορφή, σημείο αναφοράς έγινε η Πλατεία Τάιμς της Νέας Υόρκης, επειδή, κατά τη γνώμη του εκδότη, αυτή η πλατεία είναι «σήμερα για τους αγγλόφωνους η γνωστότερη / πιο αναγνωρίσιμη τοποθεσία». Με άλλα λόγια, το σημαντικό για το κέντρο αναφοράς είναι ότι έχει οριστεί ως τέτοιο. Πρακτικά θα μπορούσε να είναι οπουδήποτε.
Επομένως, το πρώτο βήμα για να κατανοήσουμε τη σχετικότητα είναι να αποδεχθούμε ότι ο καθορισμός μιας θέσης έχει νόημα μόνο σε σχέση με τo πλαίσιο αναφοράς της. Μπορούμε να επιλέξουμε όποιο πλαίσιο αναφοράς μάς αρέσει, αλλά δεν μπορούμε να πούμε ότι αυτό το πλαίσιο αναφοράς είναι πιο έγκυρο από κάποιο άλλο.

Έχοντας αυτά κατά νουν, ας επιστρέψουμε στη Ζυρίχη του 1914.
Ο Αϊνστάιν παίρνει το τρένο από τη Ζυρίχη για να πάει στο Βερολίνο. Εγκαταλείπει τη γυναίκα του Μάριτς και τα δύο επιβιώσαντα παιδιά τους για να αρχίσει μια νέα ζωή με την εξαδέλφη του, που θα γίνει αργότερα η δεύτερη σύζυγός του. Ας υποθέσουμε ότι το τρένο ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα 100 χιλιομέτρων την ώρα, και ότι σε κάποιο σημείο ο Αϊνστάιν σηκώνεται όρθιος κρατώντας ένα λουκάνικο στο ύψος του κεφαλιού του και το αφήνει να πέσει στο δάπεδο.

Τίθενται εδώ δύο ερωτήματα: πόση απόσταση διανύει πέφτοντας το λουκάνικο, και γιατί ο Αϊνστάιν αφήνει τη γυναίκα του; Από τα δύο ερωτήματα ο Αϊνστάιν θα είχε θεωρήσει πιο ενδιαφέρον το πρώτο, γι’ αυτό και εμείς θα εστιάσουμε την προσοχή μας σε αυτό.

Ας πούμε ότι κρατά το λουκάνικο σε ύψος 1,5 μέτρου από το δάπεδο του τρένου και το αφήνει να πέσει. Όπως θα περίμενε κανείς, το λουκάνικο προσγειώνεται κοντά στα ξεγδαρμένα παπούτσια του, κάτω ακριβώς από το ανυψωμένο χέρι του. Μπορούμε να πούμε ότι το λουκάνικο διάνυσε πέφτοντας ακριβώς 1,5 μέτρο. Όπως είδαμε μόλις, αυτή η δήλωση έχει νόημα μόνο όταν ορίζουμε το πλαίσιο αναφοράς. Εδώ υιοθετούμε το πλαίσιο αναφοράς του Αϊνστάιν, δηλαδή το εσωτερικό του βαγονιού, και έτσι μπορούμε να πούμε ότι το λουκάνικο σε σχέση με αυτό διάνυσε πέφτοντας 1,5 μέτρο.

Ποια άλλα πλαίσια αναφοράς θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε; Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα ποντίκι στις ράγες του τρένου και ότι το τρένο συνεχίζει την πορεία του περνώντας πάνω από το ποντίκι τη στιγμή που ο Αϊνστάιν αφήνει να πέσει το λουκάνικο. Πόση απόσταση θα διανύσει πέφτοντας το λουκάνικο αν χρησιμοποιήσω το ποντίκι ως σημείο αναφοράς;

Το λουκάνικο φεύγει από το χέρι του Αϊνστάιν και προσγειώνεται κοντά στα πόδια του. Όμως, σε σχέση με το ποντίκι, ο Αϊνστάιν και το λουκάνικο κινούνται επίσης από πάνω του στη διάρκεια της πτώσης του λουκάνικου. Από τη στιγμή που ο Αϊνστάιν αφήνει να πέσει το λουκάνικο έως τη στιγμή που αυτό προσγειώνεται στο δάπεδο, το λουκάνικο έχει διανύσει μια ορισμένη απόσταση κατά μήκος της σιδηροτροχιάς. Η θέση των ποδιών του Αϊνστάιν όταν το λουκάνικο προσγειώνεται είναι πιο μπροστά στη σιδηροτροχιά σε σχέση με τη θέση του χεριού του όταν άφηνε να πέσει το λουκάνικο. Το λουκάνικο κινείται και πάλι 1.5 μέτρο προς τα κάτω, με σημείο αναφοράς το ποντίκι, αλλά έχει διανύσει επίσης μια ορισμένη απόσταση στην κατεύθυνση προς την οποία κινείται το τρένο. Αν θέλαμε να μετρήσουμε την απόσταση την οποία διάνυσε το λουκάνικο πηγαίνοντας από το χέρι στο δάπεδο, με σημείο αναφοράς το ποντίκι, θα βλέπαμε ότι η πορεία θα ήταν μάλλον μια τεθλασμένη παρά μια κάθετη ευθεία, και αυτό σημαίνει ότι το λουκάνικο θα είχε διανύσει απόσταση μεγαλύτερη από 1.5 μέτρο.

Ενστικτωδώς αυτό μας προκαλεί ένα σοκ. Η απόσταση την οποία διανύει το λουκάνικο αλλάζει όταν χρησιμοποιούνται διαφορετικά πλαίσια αναφοράς.

Πώς μπορούν οι μη μαθηματικοί να κατανοήσουν τον μαθηματικό κόσμο του Αϊνστάιν, τον οποίο ο ίδιος αποκάλεσε χωροχρόνο; Είμαστε παγιδευμένοι στα πλαίσια αναφοράς τα οποία χρησιμοποιούμε για να κατανοούμε τον συνηθισμένο κόσμο, ανίκανοι να ξεφύγουμε και να δούμε τα πράγματα υπό την ανώτερη μαθηματική προοπτική του Αϊνστάιν υπό την οποία οι αντιφάσεις εξαφανίζονται. Αυτό στο οποίο μπορούμε να ελπίζουμε είναι, στην καλύτερη περίπτωση, η υιοθέτηση μιας πιο περιορισμένης οπτικής την οποία είναι δυνατόν να κατανοήσουμε και να χρησιμοποιήσουμε ως αναλογία για να κατορθώσουμε να φανταστούμε τον χωροχρόνο.

Ας φανταστούμε έναν επίπεδο δισδιάστατο κόσμο στον οποίο υπάρχει μήκος και πλάτος, αλλά δεν υπάρχει ύψος. Ο βικτοριανός δάσκαλος Έντγουιν Άμποτ Άμποτ έγραψε μια υπέροχη νουβέλα για έναν τέτοιο κόσμο, τον οποίο ονόμασε Flatland (Επιπεδοχώρα). Ακόμα και αν δεν γνωρίζετε το βιβλίο, μπορείτε να συλλάβετε εύκολα έναν τέτοιο κόσμο κρατώντας μπροστά σας ένα κομμάτι χαρτιού και εικάζοντας ότι ζουν σε αυτό διάφορα πλάσματα.

Αν αυτό το κομμάτι χαρτιού ήταν ένας κόσμος στον οποίο κατοικούσαν επίπεδα όντα, όπως στην ιστορία του Άμποτ, αυτά δεν θα ήξεραν ότι κρατάτε το χαρτί στο χέρι σας. Δεν θα μπορούσαν να κατανοήσουν τον τρισδιάστατο κόσμο, αφού δεν ξέρουν την έννοια του «επάνω». Αν κάμπτατε και διπλώνατε το χαρτί, δεν θα το αντιλαμβάνονταν. επειδή δεν θα είχαν καμία αίσθηση της διάστασης, στην οποία θα συντελούσαν αυτές οι αλλαγές. Δεν θα ανησυχούσαν, αφού τα πάντα θα τους φαίνονταν επίπεδα.

Τώρα φανταστείτε ότι διπλώνετε το χαρτί και το κάνετε σωλήνα. Και πάλι οι μικροί επίπεδοι φίλοι μας δεν θα αντιληφθούν τίποτα. Όμως, όταν ανακαλύψουν πως περπατώντας για ώρα προς μία κατεύθυνση δεν φτάνουν πια στο τέλος του κόσμου αλλά αντιθέτως, επιστρέφουν εκεί από όπου ξεκίνησαν, θα αιφνιδιαστούν. Αν ο δισδιάστατος κόσμος τους έπαιρνε το σχήμα σωλήνα ή σφαίρας, πώς θα μπορούσαν αυτοί οι άνθρωποι να εξηγήσουν τούτα τα παράξενα ταξίδια που δεν τελειώνουν;

Η ανθρωπότητα χρειάστηκε πολύ καιρό για να αποδεχθεί ότι ζει σε έναν σφαιρικό πλανήτη, παρότι είχε μπάλες ποδοσφαίρου και επιπλέον κατανοούσε την έννοια της σφαίρας. Όμως αυτά τα επίπεδα πλάσματα δεν γνωρίζουν καν την έννοια της σφαίρας για να βοηθηθούν. Θα πρέπει να περιμένουν μέχρι να εμφανιστεί ο επίπεδος Αϊνστάιν τους, ο οποίος θα κάνει παράξενους και μυστηριώδεις μαθηματικούς υπολογισμούς για να εξηγήσει ότι ο κόσμος τους πρέπει να εντάσσεται σε ένα σύμπαν με περισσότερες διαστάσεις, στο οποίο κάποιο τρισδιάστατο πονηρό πλάσμα καμπυλώνει τον επίπεδο κόσμο για λόγους τους οποίους δεν μπορούν να ξέρουν. Τα άλλα επίπεδα πλάσματα θα τα έβρισκαν όλα αυτά πολύ μπερδεμένα, αλλά με το πέρασμα του χρόνου θα ανακάλυπταν ότι οι μετρήσεις, τα πειράματά τους και οι μεγάλοι περίπατοί τους επιβεβαιώνουν τις απόψεις του επίπεδου Αϊνστάιν. Έτσι θα αντιλαμβάνονταν ότι υπάρχει μία ακόμα διάσταση, ανεξάρτητα από το πόσο γελοίο θα τους φαινόταν ίσως αυτό ή το πόσο δύσκολο θα ήταν να το φανταστούν.

Είμαστε κι εμείς σε μια θέση παρόμοια με αυτή των επίπεδων πλασμάτων. Διαθέτουμε μετρήσεις και δεδομένα που δεν μπορούν να εξηγηθούν παρά μόνο με τους μαθηματικούς τύπους του χωροχρόνου. Εντούτοις ο χωροχρόνος παραμένει ακατανόητος για τους περισσότερους από εμάς. Η χαιρεκακία με την οποία οι επιστήμονες περιγράφουν τις πιο παράξενες όψεις της σχετικότητας, αντί να εξηγούν τι είναι και πώς σχετίζεται με τον κόσμο τον οποίο γνωρίζουμε, δεν μας βοηθά. Οι περισσότεροι θα έχετε ακούσει το παράδειγμα του απομακρυσμένου παρατηρητή ο οποίος βλέποντας σας να πέφτετε σε μια μαύρη τρύπα θα είχε την εντύπωση ότι χρειάστηκε άπειρος χρόνος για να πέσετε, μολονότι εσείς οι ίδιοι νομίζατε ότι πέφτατε γρήγορα. Στους φυσικούς αρέσουν αυτά τα πράγματα. Τους συναρπάζει η πρόκληση σαστιμάρας στους ανθρώπους, αλλά δεν ωφελούνται έτσι οι μη ειδικοί.

Είναι αλήθεια πως από την ανθρώπινη οπτική ο χωροχρόνος είναι ένας πολύ παράξενος τόπος, στον οποίο ο χρόνος συμπεριφέρεται όπως οποιαδήποτε άλλη διάσταση, ενώ έννοιες όπως «μέλλον, και “παρελθόν” δεν είναι έτσι όπως τις αντιλαμβανόμαστε συνήθως. Όμως η ομορφιά του χωροχρόνου έγκειται στο ότι, από τη στιγμή που θα τον κατανοήσουμε, διαλύεται η παραδοξότητα και δεν εντείνεται. Οι ανωμαλίες στις μετρήσεις, όπως αυτές που αφορούν την τροχιά του Ερμή ή τον τρόπο με τον οποίο το φως καμπυλώνεται γύρω από ογκώδεις αστέρες, δεν κρύβουν πια κανένα μυστήριο ούτε και οδηγούν σε αντιφάσεις. Το ερώτημα αν το φλιτζάνι του τσαγιού σάς προσπερνά ή όχι στο βαθύτερο σημείο του χώρου γίνεται απολύτως σαφές. Τίποτα δεν είναι ακίνητο, εκτός και αν το ορίσουμε εμείς.

Η γενική σχετικότητα έκανε τον Αϊνστάιν διάσημο σε όλο τον κόσμο.
Ο Αϊνστάιν εντυπωσίασε αμέσως το κοινό με τις δημοσιευμένες στον Τύπο φωτογραφίες του με τα αχτένιστα μαλλιά, τα τσαλακωμένα ρούχα και τα καλοσυνάτα και χαμογελαστά μάτια του. Ο «αστείος ανθρωπάκος» από την ηπειρωτική Ευρώπη, του οποίου ο νους μπορούσε να αντιληφθεί πράγματα που οι άλλοι δεν μπορούσαν, ήταν ένα αξιαγάπητο αρχέτυπο, που η Αγκάθα Κρίστι το χρησιμοποίησε με εύστοχο τρόπο δημιουργώντας τον Πουαρό το 1920. Και το γεγονός ότι ο Αϊνστάιν ήταν Γερμανοεβραίος αύξανε το ενδιαφέρον για το πρόσωπό του.

Η υποδοχή την οποία επιφύλαξαν στον Αϊνστάιν και στη σχετικότητα δείχνει ότι το κοινό ενδιαφερόταν μάλλον για τον άνθρωπο παρά για τις ιδέες του. Πολλοί συγγραφείς ένιωθαν σε έναν βαθμό χαρά και ευχαρίστηση για την αδυναμία τους να κατανοήσουν τις θεωρίες του, και σύντομα επικράτησε η άποψη ότι ήταν αδύνατον φυσιολογικοί άνθρωποι να κατανοήσουν τη θεωρία της σχετικότητας. Σε δημοσιεύματα εφημερίδων της εποχής ισχυρίζονταν ότι μόνο δώδεκα άνθρωποι σε όλο τον κόσμο μπορούσαν να κατανοήσουν τη σχετικότητα. Όταν το 1921 ο Αϊνστάιν επισκέφθηκε την Ουάσινγκτον, η Γερουσία αναγνώρισε την ανάγκη να συζητήσει τη θεωρία του, και μερικοί γερουσιαστές υποστήριξαν ότι ήταν ακατανόητη. Ο πρόεδρος Χάρντινγκ παραδέχθηκε ότι ήταν ευτυχής που δεν την καταλάβαινε. Ο Χαϊμ Βάιτσμαν, που αργότερα έγινε ο πρώτος πρόεδρος του Ισραήλ, συνόδευσε τον Αϊνστάιν σε ένα υπερατλαντικό ταξίδι του. “Στη διάρκεια του ταξιδιού ο Αϊνστάιν μού εξηγούσε καθημερινά τη σχετικότητα” σημείωνε ο Βάιτσμαν “και όταν πια φτάσαμε, ήμουν απόλυτα πεπεισμένος ότι ο Αϊνστάιν την κατανοούσε πραγματικά”.