Einsteins såkaldte verdensformel kommer på banen, når videnskabsfolk forsøger at besvare de store spørgsmål om universets oprindelse, struktur og udvikling.
I begyndelsen af 1600-tallet fastslog Johannes Kepler på basis af Tycho Brahes observationer fra Hven, at planeterne bevæger sig omkring solen i ellipsebaner.
Banerne flytter sig løbende en smule – de udfører en såkaldt periheldrejning, som ikke kan forklares af Newtons tyngdelov, der blandt andet bygger på Keplers teorier.
En ny version af tyngdeloven
I lang tid troede astronomerne, at periheldrejningen af Merkurs bevægelser skyldtes en uopdaget planet, som lå så tæt på Solen, at man ikke kunne se den fra jorden.
Men i 1915 lancerede Einstein i sin almene relativitetsteori en ny version af tyngdeloven, som gav et andet svar. Steen Markvorsen, professor i matematik på DTU, forklarer:
»Hvis man står på jorden og kaster en bold, vil Newton sige, at bolden afbøjes i en elliptisk bane ned mod jorden, fordi jordens tyngdekraft trækker i bolden og omvendt. Einstein så anderledes på sagen.«
\ Fakta
’Verden på formler’ er 20 korte artikler om en fysisk, matematisk eller kemisk formel, der har haft afgørende indflydelse på vores opfattelse af verden. Hvem udviklede formlen? Hvad betyder formlen konkret? Under hvilke omstændigheder blev den til? Hvordan blev den modtaget i samtiden? Og hvad har den betydet for udviklingen af den verden, vi kender i dag? Dette er tiende artikel i rækken, og denne gang gælder det Einsteins verdensformel.
»Med sin geometriske verdensformel påviste han, at man bør betragte tid og rum som et hele, hvori bolden, jorden, månen, planeterne, Solen etc. udfører frie fald, men altså i et geometrisk rum, der krummer på præcis den måde, hans verdensformel foreskriver. Og formlen virker! For eksempel kan Merkurs periheldrejning beregnes direkte ud fra den,« siger Steen Markvorsen.
Dobbelt så præcis som Newton
Han pointerer, at det ikke betyder, at Newtons tyngdelov er decideret upræcis. I dag har man påvist eksperimentelt, at den har en præcision svarende til 1 til 107.
Præcisionen af Einsteins formel er dobbelt så stor, nemlig 1 til 1014. Ifølge Steen Markvorsen er forskellen ikke desto mindre af vital betydning, når man skal udforske store afstande og store masser i universet.
»Einsteins verdensformel er en afgørende hjælp i vores higen efter at forstå de helt store spørgsmål om universet. Den er stadig det bedste bud på et værktøj til at beskrive, hvordan universet udvikler sig.«
»Formlen kan blandt andet hjælpe os med at forstå, hvad der foregår i og omkring de sorte huller, som alle galakser, inklusive vores egen Mælkevej, formentlig er struktureret omkring,« siger han.
Universets fortid, nutid og fremtid
Men Einsteins verdensformel kan langtfra forklare alting. Og der, hvor den løber tør for svar, træder i nogle tilfælde den såkaldte kvantefysik, som Einstein også er blandt skaberne af, til med sine teorier om stofs egenskaber på subatomart niveau. En subatomar partikel er mindre end et atom.
»Einstein brugte de sidste 20-30 år af sit liv på – uden held – at finde måder til at koble sin formel med kvantefysikken. I dag arbejder førende fysikere og matematikere verden over med samme mål. Når vi når det, vil det betyde en revolution i vores indsigt i, hvad stof er, hvordan det bliver skabt, og hvad sammenhængen er mellem stof og energi.«
»Og vi vil være et stort skridt nærmere en forståelse af universets fortid, nutid og fremtid,« slutter Steen Markvorsen.
Artiklen er tidligere bragt i Magisterbladet.
Du kan lære mere om relativitetsteorien i denne video:
Videoen er produceret af ScienceTV.
