Tid. Ulrik Uggerhoj
var således influeret af både Mach og Poincaré men også af den skotske filosof David Hume (1711-1776), “hvis afhandling om forståelse jeg læste med inderlighed og beundring, kort før opdagelsen af relativitetsteorien. Det er meget muligt, at uden disse filosofiske studier ville jeg ikke være nået frem til løsningen”7. Der er altså ingen tvivl om, at Einstein var dybt influeret af filosofi – som nævnt bl.a. Kant, Schopenhauer og Hume – og at han formentlig kunne udnytte sine filosofiske smuler i skabelsen af sine teorier.
I 1905 indsendte Einstein sin ph.d.-afhandling om molekylers størrelse til universitetet i Zürich, og samme år blev til det, vi i dag kalder ‘Einsteins mirakuløse år’, hvor han langt overgik enhver samtidig i kreativitet og deraf følgende produktion.
Einstein søgte flere gange om forfremmelse til ‘teknisk ekspert af anden grad’, men det var ikke før april 1906, at han faktisk fik denne forfremmelse på patentkontoret. På dette tidspunkt havde han publiceret tre banebrydende arbejder – om Brownsk bevægelse, speciel relativitetsteori og fotoelektrisk effekt. Bag ved disse mere eller mindre uigennemskuelige navne ligger ikke blot én, men tre enestående indsigter i naturens sammenhæng. De Brownske bevægelser blev benyttet som underbygning til teorien om atomernes eksistens, relativitetsteorien revurderede vores opfattelse af tid og rum, som vi skal se, og den fotoelektriske effekt blev en af grundstenene i kvantemekanikken: Lys er også partikler. De tre arbejder kunne formentlig alle have givet Einstein en Nobelpris, og deres omfang og kvalitet er grunden til, at 2005 har været markeret som verdensfysikår – 100-året for Einsteins mirakuløse år. Han fik ‘kun’ Nobelprisen for sin forklaring af den fotoelektriske effekt i 1922, samme år som Bohr (men for året 1921).
I 1909 blev han ansat som det, man i dag vil kalde lektor, på Universitetet i Zürich, og året efter fik han og Mileva endnu en søn, Eduard.
I 1911 publicerede Einstein en beregning af lysets afbøjning omkring Solen, med en opfordring til astronomerne om at lede efter effekten. Hans generelle relativitetsteori, som udkom i 1916, viste dog, at den første beregning var en faktor to forkert. Vi skal senere se, at det er ‘rummets krumning’, der medfører lysets afbøjning. I 1919 tog den engelske astronom Arthur Eddington (1882-1944) opfordringen op og målte faktisk lysets afbøjning under en solformørkelse, observeret 29. maj fra henholdsvis Princípe i Østafrika og fra Brasilien. Det var en kompliceret måling, hvor det, der egentlig blev målt, var den øjensynlige retning til stjerner og skiftet af denne retning, når lyset blev afbøjet omkring Solen. Afbøjningen var på kun en halv tusindedel grad og krævede en måling med en præcision på en tresindstyvendedel millimeter på de fotografiske plader, der blev benyttet. Ikke desto mindre lykkedes det at måle afbøjningen, og Einstein blev stort set natten over transformeret fra kun at være anerkendt i videnskabelige kredse til at blive et ikon for alle, et slags synonym med ordet geni.
De fire dimensioners entré
Ved at foregribe begivenhedernes gang en anelse skal vi nu se på en af de første diskussioner af begrebet ‘tidsmaskine’ i litteraturen. Allerede i 1895 udgav den engelske forfatter H.G. Wells (1866-1946) bogen Tidsmaskinen, der handler om en mand, som rejser til fremtiden og udforsker Jordens historiske udvikling. H.G. Wells kan nok beskrives som en af grundlæggerne af science fiction-genren i litteraturen med værker som Klodernes kamp, Tidsmaskinen og Den usynlige mand. ‘Den tidsrejsende’, som hovedpersonen i Tidsmaskinen kaldes, rejser til det herrens år 802.701 og finder menneskeheden opdelt i to racer, Morlock og Eloi. Selve tidsrejsen beskrives ganske kort med viserinstrumenter, der indikerer tidens forøgede hast forbi den tidsrejsende, og hovedpersonen betegner det som en umådeligt ubehagelig tur. Under opholdet i fremtiden bliver hans tidsmaskine fjernet, og den tidsrejsende frygter at strande i fremtiden. Med nød og næppe genfinder han sin tidsmaskine, der blot beskrives kort som lavet af messing, nikkel og elfenben m.m. Og med en ‘omrejse’ via tiden 30 millioner år fra nu, hvor Solen er falmet – i slutningen af 1800-tallet antog man, at Solen ville dø ud om 30 millioner år – når han tilbage til sine venner og kan fortælle historien om rejsen.
Ud over at være en spændende historie – selv i dag – forbavser Tidsmaskinen også med sit klarsyn omkring tiden som ‘den fjerde dimension’. Lad os se, hvad H.G. Wells havde at sige om dimensionerne, det er nemlig meget tæt på at være enslydende med vore dages opfattelse:9
Ethvert legeme må have udstrækning i fire retninger: Det må have længde, bredde, tykkelse og varighed. Der er i virkeligheden fire dimensioner, tre af hvilke vi kalder de tre rumlige planer, og en fjerde, tid. Der er imidlertid en tendens til at benytte en uvirkelig skelnen mellem de førstnævnte tre dimensioner og den sidstnævnte, fordi vores bevidsthed tilfældigvis bevæger sig med afbrydelser i én retning langs den sidstnævnte, fra begyndelsen til slutningen af vores liv.
FIGUR 4: TIDEN SOM DEN FJERDE DIMENSION
Tiden som den fjerde dimension udtrykt med Claus Deleurans karakteristiske vid. Fra Claus Deleurans Illustreret Danmarkshistorie, Ekstra Bladets Forlag, 1988.
Det er en af de første gange, begrebet ‘det firedimensionelle’ findes i den almindelige litteratur, og oven i købet med en næsten utrolig parallel til den teori, der blev udviklet 10 år senere. Et mere nutidigt eksempel i Claus Deleurans streg er vist i figur 4. Rummets tre dimensioner og tidens ene kan og skal slås sammen under ét til ‘rumtiden’. Der er således en slående lighed mellem Wells’ fremstilling af rum og tid som et firedimensionelt univers og den såkaldte bloktid fra relativitetsteorien, som vi skal se nærmere på i afsnittet på side 73.
H.G. Wells afslog dog selv at være ophavsmand til “idéen at tiden er en fjerde dimension, og at det normale ‘nu’ er et tredimensionelt snit gennem et firedimensionelt univers”9. Som vi skal se, er det netop i dag en mulig fortolkning af tiden som den fjerde dimension – dit ‘nu’ er et snit gennem noget firedimensionelt. Man finder dog også i Wells’ bog let skjulte referencer til den tids matematiske behandling af firedimensionelle rum – et emne der var meget populært blandt matematikere i slutningen af 1800-tallet, men som først via Wells’ fremstilling nåede ud til videre kredse.
Vi har alle – øjensynligt uanset hvor længe vi har beskæftiget os med den slags – meget svært ved at forestille os mere end tre dimensioner. Og selv for en Picasso (1881-1973), der med stort talent kunne afbilde og fortolke tre dimensioner på et todimensionelt lærred, var det firedimensionelle alligevel lidt uden for rækkevidde. Men uanset at det kan være svært at afbilde, endsige forestille sig, noget firedimensionelt, mener vi i dag, at det er, hvad foreningen af rum og tid er. Og rent matematisk er det ikke noget problem at arbejde med et firedimensionelt rum, vi er blot tvunget til at ‘glemme’ eller undertrykke nogle af dimensionerne, når vi skal have et visuelt indtryk. De bagvedliggende matematiske ligninger er strukturmæssigt helt ens i tre eller fire dimensioner (eller flere).
FIGUR 5: LES DESMOISELLES D’AVIGONON
Pablo Picassos maleri “Les Desmoiselles d’Avignon” fra 1907 er muligvis inspireret af Poincarés syn på flere dimensioner.
Det er i denne forbindelse muligt, at der faktisk er en forbindelse mellem Picassos første arbejde med at ‘udvide’ perspektivbegrebet og udarbejdelsen af relativitetsteorien. Omtrent samtidig med publiceringen af Einsteins ‘specielle relativitetsteori’ i 1905 malede Picasso “Les Desmoiselles d’Avignon” vist i figur 5, bl.a. i et forsøg på at afbilde noget skulpturelt på et lærred, altså netop noget tredimensionelt på noget todimensionelt. Det blev til starten på en helt ny stil i billedkunsten, ‘kubismen’, og det er sandsynligt, at Picasso på den tid i det mindste indirekte var influeret af den franske matematiker Henri Poincaré. Poincaré udformede allerede inden Einstein vigtige elementer af relativitetsteorien. Som eksempler kan nævnes ‘rumtidsinterval let’ (som vi ser på senere) og det, at lysets hastighed er maksimum for al bevægelse. Kendskabet til Poincaré har angiveligt inspireret Picasso til at tage geometri og dimension op til fornyet kunstnerisk overvejelse, og måske