Einsteins sidste store udfordring:Den uløste søgen efter en teori om alting

ChameleonsEye/Shutterstock

Einsteins sene karriere efter en samlet ramme for alle kræfter er fortsat et af de mest dybtgående uløste problemer i fysikken. På trods af de usædvanlige succeser med generel relativitetsteori og kvanteteori har en konsekvent syntese undgået os i over et århundrede.

Generel relativitetsteori skildrer tyngdekraften som rumtidens krumning, mens kvantemekanikken beskriver de elektromagnetiske, svage og stærke vekselvirkninger i form af sandsynlige feltkvanter. Hver teori udmærker sig inden for sit domæne, men alligevel støder de sammen i skæringspunktet mellem det meget lille og det meget massive.

Kvantemekanikken har med succes klassificeret tre af de fire grundlæggende kræfter gennem partikel-accelerator-eksperimenter og teoretiske udviklinger. Tyngdekraften modstår dog stædigt kvantisering og efterlader Einsteins ambition om en "Grand Theory of Everything" ufærdig.

Bevis på Einsteins kampe

Hulton Archive/Getty Images

I 2006 indbragte en auktion på 33 breve og 15 manuskripter udvekslet mellem Einstein og hans samtidige rekordhøje $1 million. Dokumenterne, dateret 1933-1954, giver et ærligt blik på Einsteins ubønhørlige forsøg på at forene sin relativistiske ramme med det spirende kvantefelt. Salget blev faciliteret af dødsboet efter Ernst Gabor Straus, en tæt samarbejdspartner og intellektuel partner til Einstein under hans Princeton-år.

Disse papirer afslører en videnskabsmand, der lyttede til sine jævnaldrende, diskuterede alternative tilgange og i sidste ende befandt sig i en blindgyde. Straus' egen korrespondance indikerer, at Einstein brugte utallige timer på at udforske veje, der senere skulle vise sig forgæves - men selve processen understregede Einsteins engagement i jagten på en samlet beskrivelse af naturen.

Selvom den eftertragtede teori aldrig blev til noget, forstærker arkivet Einsteins arv som en visionær, der turde konfrontere grænserne for samtidens fysik.

Den aktuelle tilstand af Einsteins uløste problem

Nugroho Ridho/Getty Images

Siden Einsteins død i 1955 har teoretisk og eksperimentel fysik integreret de elektromagnetiske, svage og stærke kræfter i en enkelt ramme - en præstation realiseret gennem udviklingen af standardmodellen i 1970'erne og frem. Den resterende udfordring er en kvanteteori om tyngdekraften.

I september 2015 opdagede Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i samarbejde med Jomfru-detektoren og et netværk af teleskoper det første direkte bevis på gravitationsbølger. Signalet stammer fra en kollision af sorte huller, der fandt sted for 1,3 milliarder år siden, hvilket giver en bemærkelsesværdig bekræftelse af Einsteins forudsigelser og giver frisk indsigt i rumtidens kvantenatur.

Gravitationsbølger, som krusninger i rumtiden, slår bro mellem den klassiske og kvanteverdenen. Deres observation markerer et afgørende skridt hen imod en kvantebeskrivelse af tyngdekraften og bringer os tættere på at løse den århundredgamle søgen efter en samlet teori.