Graham Farmelo ชอบ ‘ชีวประวัติ’ ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ทฤษฎีที่สมบูรณ์แบบ: ศตวรรษแห่งอัจฉริยะและการต่อสู้กับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
Pedro G. Ferreira
Houghton Mifflin Harcourt: 2014. 978054754891 | ISBN: 978-0-5475-5489-1
นักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ แม็กซ์ บอร์น ตั้งข้อสังเกตสล็อตแตกง่ายในปี 1955 ว่าแม้ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เพื่อนผู้ล่วงลับของเขาจะเป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่มีใครเทียบได้ แต่ “การเชื่อมต่อกับประสบการณ์ [นั้น] เรียวยาว” ความน่าสนใจของทฤษฎี Born นั้นคล้ายคลึงกับ “ผลงานศิลปะที่ยิ่งใหญ่ ให้เพลิดเพลินและชื่นชมในระยะไกล”
นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของสหรัฐอเมริกา
John Wheeler ช่วยนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมาสู่กระแสหลัก เครดิต: EMILIO SEGRE VISUAL ARCHIVES/AIP/SPL
วันนี้ความคิดเห็นของ Born ดูแปลกตา ในยุคของดาราศาสตร์ที่แม่นยำ ขณะนี้มีความเป็นไปได้ที่จะศึกษาผลที่ตามมาของทฤษฎีนี้ การมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงสามารถอนุมานได้จากการศึกษาพัลซาร์ ทฤษฎีนี้มีอายุเพียงหนึ่งปีเศษเท่านั้น นี่เป็นโอกาสดีที่จะมองย้อนกลับไปถึงจุดเริ่มต้นและความสำเร็จของมัน ดังที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Pedro Ferreira ทำใน The Perfect Theory ซึ่งเป็น ‘ชีวประวัติ’ ของการผลิตผลงานของ Einstein สำหรับผู้ที่มีความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพียงเล็กน้อยและต่อไป ถึงไม่มีคณิตศาสตร์
Einstein เล่าว่าความศักดิ์สิทธิ์ที่สำคัญของเขาเกิดขึ้นในปี 1907 เขานั่งอยู่ในสำนักงานสิทธิบัตรของสวิสในกรุงเบิร์น เขาตระหนักว่า “ถ้าคนตกอย่างอิสระ เขาจะไม่รู้สึกถึงน้ำหนักของตัวเอง” ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ซึ่งเป็นทฤษฎีใหม่ของแรงโน้มถ่วง และเผยแพร่ออกมาในอีกแปดปีต่อมา ในช่วงสุดท้าย นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน David Hilbert รู้สึกร้อนแรง
Ferreira สรุปทฤษฎีนี้ แต่ฉันหวังว่าเขาจะพยายามมากขึ้นอีกนิดเพื่อถ่ายทอดความงามที่เหนือชั้นของสมการของไอน์สไตน์ ตามที่นักทฤษฎีผู้ยิ่งใหญ่ Steven Weinberg ได้เน้นย้ำ นี่เป็นคุณสมบัติที่ชักชวนให้เพื่อนร่วมงานของเขาใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพอย่างจริงจัง ฉันสงสัยว่าผู้อ่านหลายคนคงยอมทนความฉงนสนเท่ห์ในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อรับรู้ถึงความรุ่งโรจน์ทางคณิตศาสตร์ของมัน
ทฤษฎีนี้ผ่านวันเกิดปีที่ห้าสิบไปแล้วเมื่อเข้าสู่ฟิสิกส์กระแสหลัก ตามที่ Ferreira อธิบายไว้ นักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงที่สุดคนหนึ่งที่นำทฤษฎีทั่วไปกลับมาสู่จุดสนใจคือ John Wheeler นักทฤษฎีชาวอเมริกัน ตอนแรก Wheeler รู้สึกไม่สบายใจอย่างมากเกี่ยวกับภาวะเอกฐานทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎี ซึ่งเป็นจุดที่ปริมาณที่ใช้ในการวัดความแรงของสนามโน้มถ่วงกลายเป็นอนันต์ และถึงกับต้องการลบออก ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2506 เขาเป็นหนึ่งในวิทยากรที่งาน Texas Symposium on Relativistic Astrophysics ครั้งแรก ซึ่งผู้ฟังได้พูดคุยกันอย่างตื่นเต้นเกี่ยวกับ “แหล่งวิทยุเสมือนดาวฤกษ์” ที่เพิ่งระบุ ซึ่งได้รับการขนานนามว่าควาซาร์อย่างประณีตโดยหนึ่งในผู้เข้าร่วม ดูเหมือนว่าอาจจำเป็นต้องมีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้และการค้นพบทางดาราศาสตร์อื่นๆ ทฤษฎีนี้กลายเป็นหัวข้อการศึกษาที่ได้รับความนิยมมากขึ้นหลังจากนั้นไม่นาน และกลุ่มวิจัยที่เข้มแข็งมากหลายกลุ่ม — โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมอสโก พรินซ์ตัน นิวเจอร์ซีย์; และเมืองเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร — เริ่มเป็นที่ดึงดูดสายตาของชุมชนฟิสิกส์
ที่งานสัมมนานี้มีนักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ โรเจอร์ เพนโรส ซึ่งได้ร่วมงานกับสตีเฟน ฮอว์คิง เพื่อสนับสนุนการเป็นผู้บุกเบิกในการทำความเข้าใจต้นกำเนิดของจักรวาลและหลุมดำ ซึ่งเป็นคำที่วีลเลอร์นำมาใช้หลังจากที่สมาชิกผู้ฟังเสนอแนะ ต่อมา นักดาราศาสตร์ได้สังเกตวัตถุแปลก ๆ เหล่านี้ ซึ่งเป็นบริเวณของกาลอวกาศที่แรงโน้มถ่วงสูงมากจนดูเหมือนไม่มีอะไรจะหนีพ้นได้ ไอน์สไตน์คงยินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้เห็นสิ่งนี้และการสาธิตอื่นๆ เกี่ยวกับผลที่ตามมาอันน่าประหลาดใจของทฤษฎีของเขา สมการของเขาฉลาดกว่าที่เขาเคยเป็น เพื่อถอดความจากนักฟิสิกส์ Paul Dirac
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นกรอบสำหรับการวางแผนและตีความการทดลองทางดาราศาสตร์จำนวนมาก
ทว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยังไม่สมบูรณ์นัก มันไม่ได้คำนึงถึงทฤษฎีควอนตัมและเป็นการยากมากที่จะรวมกับบัญชีที่ได้รับการทดสอบอย่างดีเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์พื้นฐานอื่นๆ ของธรรมชาติ – อ่อนแอ แม่เหล็กไฟฟ้า และแข็งแกร่ง – ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค เฟอเรราร่างภาพความพยายามหลายครั้งในการสรุปทฤษฎีของไอน์สไตน์อย่างแจ่มแจ้ง ซึ่งรวมถึงทฤษฎีสตริง ซึ่งทั้งคู่อธิบายแรงโน้มถ่วงและให้คำอธิบายว่าทำไมทฤษฎีของไอน์สไตน์ถึงมีอยู่จริง แม้ว่าทฤษฎีสตริงจะมีแนวโน้มมหาศาลและสมบูรณ์ทางคณิตศาสตร์ แต่นักฟิสิกส์บางคนไม่เป็นที่นิยมในส่วนหนึ่งเนื่องจากความยากลำบากอย่างมากในการทดสอบ อย่างน้อยก็ในอนาคตอันใกล้ ในขณะเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแบบเก่าที่ดี ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าทบทวนเกินควรค่าแก่การศึกษา ตอนนี้เป็นกรอบการทำงานสำหรับการวางแผนและตีความการทดลองทางดาราศาสตร์จำนวนมาก ตามที่ Ferreira อธิบายไว้ใน coda ที่เคลื่อนไหว
เมื่อประติมากร Henry Moore ไปเยือนชิคาโก รัฐอิลลินอยส์ ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทฤษฎีที่เก่งกาจอย่าง Subrahmanyan Chandrasekhar ได้ถามเขาว่าควรมองงานประติมากรรมอย่างไรให้ดีที่สุด มัวร์ตอบว่าสล็อตแตกง่าย
