Przychodzi baba do lekarza:
- Panie doktorze, dzwoni mi w uszach! Co mam robić?
- Przede wszystkim: nie otwierać.
Rozumowanie lekarza jest zdrowe i logiczne. Jest przy tym oryginalne – przecie nie każdy by tak rozumował. Zdrowiem, logiką i oryginalnością cechuje się też rozumowanie Einsteina – twórcy szczególnej i ogólnej teorii względności. Einstein wprowadził wręcz nową metodę rozwiązywania problemów – nazywam ja „metodą Einsteina”. I tej metodzie chcę poświęcić niniejszą notkę.
Najpierw opiszę z grubsza na czym ta metoda polega – tak jak ja to widzę. Inni mogą się ze mną nie zgadzać, mogą uważać, że przesadzam. Nic na to nie poradzę.
A metoda Einsteina jest w istocie tak prosta, że w swej prostocie wręcz genialna. Przypuśćmy, że obserwujemy jakieś zjawisko, które wprowadza nas w zdumienie, którego nie rozumiemy. Wszyscy inni zachodzą w głowę, pytają „dlaczego?”, usiłują jakoś to wyjaśnić, dodając nowe epicykle do i tak skomplikowanej konstrukcji. Einstein jednak rozumuje inaczej: skoro mamy zjawisko, nie możemy go wyjaśnić – uczyńmy z niego podstawową zasadę. Wtedy niczego nie trzeba będzie wyjaśniać, bo „podstawowych zasad” z samej definicji się nie wyjaśnia. Tak jak nasz lekarz. Każdy inny zachodziłby w głowę, dlaczego dzwoni? Jak dzwoni? Kiedy dzwoni? Nasz lekarz przyjmuje dzwonienie do wiadomości jakby nigdy nic i zdrowo stwierdza: „Przede wszystkim: nie otwierać.”
Tak było z prędkością światła i ze szczególną teorią względności. Ludzie spodziewali się, że uda się wykryć „wiatr eteru”. Spodziewano się, że światło będzie rozchodzić się z różną prędkością zależnie od tego jak porusza się Ziemia względem „eteru”. Doświadczenie dało wynik negatywny. Zwykli ludzie zachodzili w głowę – pytali „dlaczego?” Lorentz, Abraham, budowali skomplikowane konstrukcje usiłując ten doświadczalny fakt wyjaśnić: dlaczego wiatr eteru, choć powinien być obserwowalny, to się przed nami kryje? A Einstein, jak nasz lekarz, przyjął stałość prędkości światła za fundament, za podstawową zasadę i na tej zasadzie zbudował powszechnie dziś akceptowaną szczególną teorię względności. Dziś mało kto się zapyta „dlaczego prędkość światła jest stała i niezależna od ruchu źródła ” czy obserwatora?" Relatywista odpowie natychmiast naiwnemu pytającemu pytaniem na pytanie: „a jak mierzysz prędkość? A jak mierzysz odległość i czas? I nasz pytający, jeśli nie jest ekspertem, szybko da za wygraną.
Tak było też z ogólną teorią względności. Arystoteles sądził, że ciała lekkie spadają wolniej niż ciała cięższe. Przyszedł jednak Galileusz i Newton. Ci wzięli pod uwagę poprawki na opór powietrza. Galileusz spuszczał jakoby przedmioty z krzywej wieży w Pizie. Newton pakował w jednakowe drewniane pudełka lekkie i ciężkie substancje i pudełka zawieszał na wahadłach mierząc ich okres. Stwierdził, że okresy wahających się pudełek lekkich i ciężkich są niemal takie same.
Potem przyszedł Loránd Eötvös, ten użył wahadeł skrętnych, bardzo dokładnych. Doszedł do wniosku, że masa grawitacyjna jest równa masie bezwładnej z wielką dokładnością, co pociąga za sobą fakt, że różne masy będą zachowywać się tak samo w takich samych polach grawitacyjnych.
Czemu masa grawitacyjna, ta co odpowiada za ciężar ciała, jest z wielką dokładnością równa masie bezwładnej, tej odpowiadającej za opór jaki stawia ciało sile przyśpieszającej, bez względu na to, co to za siła?
I znów, zwyczajni ludzie zachodzili w głowę: „dlaczego”? Einstein ponownie zastosował metodę naszego lekarza. Zamiast pytać „dlaczego”? Zapytał „co stąd wynika”. Przyjął równość masy bezwładnej i grawitacyjnej za podstawową zasadę, dodał do tego „zasadę równoważności” i skonstruował ogólną teorię względności.
W teorii tej pytanie o równość czy nierówność masy bezwładnej i grawitacyjnej traci wręcz sens. Nawet nie wiadomo jak to pytanie postawić.
Grawitacja, w ogólnej teorii względności, jest niczym innym niż geometrią przestrzeni samej i jest jasne, że ciała, czy to „ciężkie” czy „lekkie”, będą po prostu baczyć na geometrię samej przestrzeni a nie jedno na drugie. Będą więc spadać tak samo, bo ich trajektorie są wręcz wyrysowane z góry w przestrzeni samej – jak położone szyny.
Odtąd o równość masy ważkiej i bezwładnej mało kto się pyta. Ta równość jest wpisana w konstytucję, a konstytucja obowiązuje wszystkich. Trybunał konstytucyjny będzie co najwyżej badał zgodność praw pomniejszego rzędu z konstytucją, samej konstytucji kwestionował przecież nie będzie.
Ciekawe, że na tych dwóch przypadkach metoda Einsteina się wyczerpała. Co więcej, Einstein sam stał się swojej metody ofiarą. Przyjął bowiem, że jest coś takiego jak „pole grawitacyjne” - wymalowane w przestrzeni pędzlem Wielkiego Geometry, zmieniające barwy i kształty wraz z ruchem mas, ale mające byt samoistny. Wynikiem było jednak to, że może istnieć pole nawet bez mas. Nie mógł się Einstein zdecydować czy to dobrze czy źle. Z jednej strony sądził, że to dobrze, bo może mas w ogóle nie ma? Jest tylko pole, a to co przyjmujemy za masy to tylko zgęszczenia pola. Z drugiej jednak strony skąd się brała „bezwładność”? Z trzeciej strony pojawiła się teoria kwantów, która nijak do koncepcji jedynego pola nie chciała się dopasować. Dwadzieścia lat zajęło Einsteinowi bezowocne, jak nam się mówi, poszukiwanie „Jednolitej teorii pola”.
De Sitter i Einstein - geometria kosmologii
Czy zatem metoda Einsteina jest godna polecenia? Czy jest metodą uniwersalną? Czy od diagnoz postawionych przez Einsteina mamy się odwrócić? Czy mamy wrócić do pytania „gdzie dzwoni?” i „kiedy dzwoni”? Nie wiem. Być może. Jednak diabeł ukrywa się w detalach. Stwierdzenie lekarza „Przede wszystkim: nie otwierać„ wydaje się nadal być logicznym i sensownym. Nie trzeba jednak koniecznie na tym sprawy kończyć.
