Albert Einstein, keda Iisrael kutsus 1952. aastal oma presidendiks

Mis juhtus Einsteini elus veel peale relatiivsusteooria loomise? Ta õppis kuus aastat viiulimängu.Ta töötas patendiametnikuna. Ta jäi n-ö jalgu kvantfüüsiale. Teda ei kaasatud USA tuumapommi programmi, sest FBI juht Edgar Hoover kahtles tema lojaalsuses. Ja palju muud. Siin on Einsteini peatükk Harri Kingo raamatust "24 tarka.Suurmehed, kes muutsid meie mõtlemist".

Albert Einstein (1879–1955)
Kui 14. märtsil 1879 sünnib Saksamaa Ulmi linnakeses poisslaps, kellele isa Hermann ja ema Pauline panevad nimeks Albert, siis ei eelda keegi, et see maimuke pöörab mõnekümne aasta pärast ümber kõik inimkonna senised arusaamad. Isa ja ema vaatavad oma poega pigem murega, sest väike Albert on arengus eakaaslastest maas. Poiss õpib hilja rääkima ja tal on raskusi mõtete sõnastamisega. Ometi pole asjad lootusetud ja kui Albert saab viieaastaseks, ootab teda koolitee.

Kes teab, ehk oleks inimkonna ajaloos see suurmees olemata, kui poleks kahte asja, mis teda mõjutavad. Esimene on kompass. Albertit võlub see tabamatu ja müstiline jõud, mis sunnib kompassinõela alati ja eksimatult ilmakaarte järgi pöörduma. Ta võib selle ime üle tunde imestada. Teine avastus Alberti jaoks on geomeetriaõpik, mida ta üha uuesti loeb. Koduõpetaja Max Talmud tutvustab Albertile maailma, sealhulgas matemaatika ja filosoofia algtõdesid, ja aitab poisi silmaringil avarduda. Eriti võlub poissi Maxi kingitud ulmeraamat, mille autor kujutleb end koos elektriga läbi elektriliinide kihutamas. Sellest raamatust võib leida ajendi relatiivsusteooria sünniks, sest Albert on lummatud kujutlustest, milline võiks välja näha maailm, kui sellest valgusena läbi tuhiseda.

Need on tulevasele geeniusele igati kohased mõtted, kuid esialgu on koolipoiss Albert edasi keskpärasus, kellest keegi midagi ei looda. Ometi, säde on süttinud ja Albert loeb kõike, mis vähegi teadusesse puutub, eriti matemaatikat. Tema teine suur armastus on viiul. Ta õpib seda kuus aastat. Temast ei saa Paganinit, aga viiul jääb temaga kogu eluks.

Tulevane geenius kolmeaastasena. 

Alberti unistuste tipp pole aga siiski muusika, vaid ta tahab saada matemaatikaõpetajaks. Suuremast karjäärist poiss unistada ei oska. See unistus viib nooruki 1986. aastal Zürichi kõrgemasse tehnikakooli. Albert on õpingutes tubli, tema pea on täis uut tarkust ja keerukaid valemeid, kuid tema süda on kaitsetu. Albertit tabab Amori nool – ta armub klassikaaslasesse Mileva Maricisse. Noorte armastusest sünnib 1902. aastal tütar, kelle Albert ja Mileva annavad aga ära lapsendamiseks. Pole teada, miks see otsus tehti. Noored abielluvad 1903. aastal.

1900. aastal on Albertil tehnikakool lõpetatud ja ta otsib tööd mõne ülikooli juures, aga peab leppima ajutiste koduõpetaja kohtadega. Alles 1902. aastal pöördub tema õnn ja ta saab tööd patendiametnikuna. Rutiinne töö ei tapa siiski huvi teaduse vastu – ta uurib teaduskirjandust ja loob isegi uhke nimega sõprusringi „Akadeemia Olümpia“, kus ta arutleb sõpradega teaduse ja filosoofia üle.

Saabub aasta 1905, mida on hakatud nimetama Einsteini imeliseks aastaks. Ta kaitseb doktorikraadi ja selle ainsa aasta jooksul ilmuvad ka kõik tema olulisemad teadustööd. Esimene selle aasta uurimus käsitleb fotoefekti. Einstein jõuab järeldusele, et valgus peab koosnema osakestest, kvantidest, mida tänapäeval nimetatakse footoniteks. Uurimusest saab alguse elementaarosakeste kahese oleku mõistmine: et need on nii lained kui osakesed.

Elementaarosakeste kahesus kohtab algul üldist vastasseisu, sellele oponeerivad ajastu autoriteedid Planck ja Bohr, kuid kahtlused hajuvad. Uus kontseptsioon saab kvantmehaanika aluseks. Teine 1905. aasta uurimus selgitab Browni liikumist ja kinnitab aatomite olemasolu. Kolmandat teadustööd tunneme kui erirelatiivsusteooriat ja Einsteini imelise aasta krooniks saab tema neljas uurimus, mis väidab aine ja energia ekvivalentsust ning millest on pärit maailma kõige tuntumaks valemiks peetav võrdus E = mc2.

Revolutsioon füüsikas on toimunud, ent maailmal pole sellest veel aimu. Einstein jätkab tööd patendiametnikuna. Ta teeb isegi karjääri ning on 1906. aastast kõrgema, teise klassi patendiekspert. Seda on rohkem, kui vanemad temast loota oskasid.

Elu on aga õiglane ja tänu Max Plancki positiivsetele hinnangutele muutub algne negatiivne suhtumine Einsteini töödesse. Teadusmaailm tunnustab teda, kuid ülejäänud maailm võtab tema teooria aeglaselt vastu. 1909. aastal lahkub Einstein patendiametist ja pühendub täielikult teadusele. Tal on ideid, tagasilööke, pettumusi, kuid vaatamata kõigele on 1916. aastaks erirelatiivsusteooria üldistus, üldrelatiivsusteooria olemas.

Uuel teoorial on vaid üks viga – see on vaid teooria. Ja aasta 1919 on seepärast Einsteinile üks elu tähtsamaid. Nimelt oletab ta juba 1911. aastal, et gravitatsioon muudab sirgjooneliselt leviva valguse suunda. Seda hüpoteesi kontrollitakse 1919. aasta 29. mai päikesevarjutuse ajal, mil jälgitakse, kas kauge tähe valgus muudab päikese gravitatsiooniväljas suunda.

Valgus muudab suunda! Üldrelatiivsusteoorial on eksperimentaalne kinnitus. See on Einsteini ja tema relatiivsusteooria triumf. Teadlaskond tõstab ta Sir Isaac Newtoni mantlipärijaks. 1921. aasta toob lisaks Nobeli auhinna, kuid mitte relatiivsusteooria, vaid 1905. aasta fotoefekti käsitluse eest. Relatiivsusteooria on isegi teadusmaailmale veel liiga uus ja arusaamatu.

1927. aastast algab Einsteini tagasitõmbumine teadusest. Ta alustab küll koos Niels Bohriga uurimistööd kvantfüüsikas, kuid nad ei mõista teineteist ning maailma tippfüüsikute konverentsil Solvays, kus on kohal Planck, Bohr, de Broglie, Heisenberg, Schrödinger ja Dirac, jääb Einstein napisõnaliseks, piirdudes vaid üldsõnalise kriitikaga kvantfüüsika määramatuse aadressil.

Kvantmaailm oma kummaliste seadustega jääbki Einsteinile kaugeks ja võõraks. Tema pilk on suunatud universumile. Einstein tuletab oma teooria baasil mitmeid universumi arenguvariante: universum võib olla kas paisuv, staatiline või kokkutõmbuv. Ta ise pooldab staatilise universumi mudelit. Kui astronoom Edwin Hubble avastab universumi paisumise, elab Einstein oma eksimust raskelt läbi.

Elu teisel poolel pöörab Einstein rohkem tähelepanu sotsiaalsetele probleemidele. Oma vaadetelt ühiskonnale on ta rohkem meritokraat kui demokraat ja ta eelistab sotsialismi kapitalismile. Jumala osas peab ta end agnostikuks – jumal on talle rohkem Spinoza laadis panteistlik olemine kui et isik ja isiksus. Jumal on seaduste andja, kuid Einstein ei pea silmas mitte juutide toorat, vaid loodusseadusi.

1933. aastal lahkub Einstein Saksamaalt, kus levivad natslikud meeleolud, ja siirdub USA-sse, et mitte kunagi enam jalga Saksamaa pinnale tõsta. 1939. aastal kirjutab ta koos kaaslastega alla kuulsale Franklin Rooseveltile mõeldud kirjale, kus kirjeldatakse Saksamaa tuumauuringuid ja kus juhtivad füüsikud taotlevad USA tuumauuringute alustamist. USA alustabki aatompommi loomisega, Manhattani projektiga. Kuid Einsteini sellesse ei kaasata, sest FBI juht Edgar Hoover kahtleb tema lojaalsuses.

Saabub 6. august aastal 1945. Väikesele Jaapani linnale Hiroshimale visatakse aatompomm. Einstein, kes mõistab paremini kui kes tahes tuumarelva hävitavat toimet, teeb ÜRO-le ettepaneku koondada kõik tuumarelvad ÜRO kätte ja luua maailmavalitsus. Tema üleskutse jääb aga poliitikute tähelepanuta. Korra pööravad nad talle siiski veel tähelepanu – 1952. aastal teeb noor Iisraeli riik Einsteinile ettepaneku hakata riigi presidendiks. Einstein loobub.

Saabub 18. aprill 1955. Einstein tunneb alakehas teravaid valusid. Ta viiakse haiglasse ja tal diagnoositakse aordianeurüsm. Teda püütakse päästa, kuid on hilja – Albert Einstein sureb. Tema keha tuhastatakse. Einsteini põrm puhkab teadmata kohas.

* * *

Relatiivsusteooria nimetus tulenes sellest, et erinevalt Newtoni 200 aastat püsinud absoluutse aja ja ruumi maailmast on Einsteini maailmas aeg ja ruum suhtelised, relatiivsed – pole olemas absoluutset liikumist ega absoluutset paigalseisu.

Relatiivsusteooria jaguneb kaheks: erirelatiivsusteooriaks, mis käsitleb kehade ühtlast sirgjoonelist liikumist ruumis, ja üldrelatiivsusteooriaks, kus Einstein käsitleb aja, ruumi ja gravitatsiooni seoseid. Seejuures ei tühista Einsteini teooria Newtoni füüsikat, küll aga näitab, et Newtoni formuleeritud seadused kehtivad vaid kehade väikese kiiruse korral. Newtoni füüsikaline maailmapilt on vaid uue ja üldisema teooria erijuhtum.

Einsteini 1905. aastal avaldatud erirelatiivsusteooria käsitles ühtlaselt ja sirgjooneliselt liikuvaid ehk inertsiaalseid taustsüsteeme ning aega ja ruumi ühtse terviku, neljamõõtmelise eukleidilise aegruumina. Uues füüsikalises mudelis kehtis kaks eeldust: et valguse kiirus on alati ja igas inertsiaalsüsteemis konstantne ja et kõikide vaatlejate jaoks on kõik füüsikaseadused ühesugused.

Einstein loobus arusaamast, et kõikide taustsüsteemide absoluutseks taustaks on absoluutne paigalseisev eeter. Seni oletati, et valguse levimiseks on vaja nn eetri keskkonda ja seetõttu peaks valgus levima eri suundades eri kiirusega. Albert Michelson ja Edward Morley mõõtsid 1887. aastal valguse kiirust. Teoreetiliselt pidi valgus tähelt, millele maakera lähenes, liikuma kiiremini kui valgus tähelt, millest maakera eemaldus. Ootamatult said nad alati sama tulemuse. Millisest suunast tuleva valguse kiirust nad ka ei mõõtnud, valguse kiirus ei muutunud. Michelson ja Morley ei suutnud seda seletada ja eeldasid viga. Einstein aga järeldas katsest, et valguse kiirus ongi kõikide inertsiaalsüsteemide vaatlejate jaoks alati konstantne. See tõdemus sai erirelatiivsusteooria nurgakiviks.

Einsteini uus maailmapilt oli maailmale täielik ootamatus. Kui kiiruste liitumisel Newtoni seaduste alusel võisid need kasvada kui suureks tahes, siis Einsteini füüsikas oli kõikide kiiruste ülempiiriks valguse kiirus, millest kiiremini ei saanud liikuda ükski materiaalne ja massi omav keha. Sellest tulenes paradoks: liites mistahes kehade kiirusi, on tulemus alati väiksem kui valguse kiirus.

Einsteini 1905. aasta uus käsitlus sisaldab teisigi paradokse. Nimelt, et mida suurem on keha kiirus, seda väiksem on paigalseisva vaatleja jaoks selle keha liikumissuunaline pikkus, seda aeglasemalt voolab sel kehal aeg ja seda suurem on selle keha mass. Seejuures kehaga kaasa liikuv vaatleja mingeid muutusi ei tähelda. Mõttelise eksperimendi puhul, kui keha liiguks valguse kiirusega, näeks paigalseisev vaatleja, et keha liikumissuunaline ulatus on kahanenud nulliks, aeg kehal on peatunud ja keha mass on kasvanud lõpmatuks.

1905. aasta erirelatiivsusteooria ei käsitle masse ega gravitatsiooni. Reaalses maailmas on need aga vägagi olemas ja see tekitas Einsteinis rahulolematust seni tehtuga ning sundis oma teooriat edasi arendama. 1916. aastal avaldas Einstein üldrelatiivsusteooria, mis käsitles kiirendusega või gravitatsiooniväljas liikuvaid taustsüsteeme ning vaatles aegruumi masside gravitatsiooniväljast tingitult kõverdununa. Ta kasutas Bernhard Riemanni kõverate ruumide diferentsiaalgeomeetriat. Kehad liiguvad sellises kõverdunud aegruumis mööda kõvera ruumi kõige optimaalsemaid geodeetilisi jooni. Nagu Einstein seda naljatades selgitas: loodus on lihtsalt laisk ja valib kõige kergema tee.

Einsteini relativistlikus füüsikas moodustavad aeg ja ruum ühtse aegruumi. Einstein mõistis, et sellised efektid pole vaadeldavate objektidega toimuvad muudatused, vaid tingitud aegruumi enese omadustest. Aeg ja ruum – ühtne aegruum – saigi järgmisteks aastateks Einsteini uurimisobjektiks. Kuid pärast mitmeid aastaid kestnud teoreetilisi ekslemisi aegruumi matemaatilise määratlemise katsetes jõudis ta lõpuks järeldusele, et tema teooriad aegruumi osas lõppevad... eimiskis! Et iseolevat aegruumi polegi olemas; et see on massi gravitatsioon, mis loob aegruumi.

Esmane oli Einsteini jaoks mõista aegruumi kõverdava gravitatsiooni olemust. Oma matemaatiliste arutluste ja mõtteliste eksperimentidega jõudis ta arusaamisele, et vaatleja, kes tajub jõu mõju, ei saa kindlaks teha, kas see jõud tuleneb tema kiirendusega liikumisest või gravitatsioonist. Einstein olevat selle mõistmisele tulnud lifti peale mõeldes: kas kinnises liftis saab kindlaks teha, millest tekib see jõud, mis liftis olija vastu põrandat surub? Kas see jõud tekib lifti kiirendusega liikumisest või gravitatsioonist? Endalegi üllatuseks leidis Einstein, et vahet pole. Sellest ka tema loogiline järeldus: raske mass ja inertne mass on ekvivalentsed. Seda Einsteini tõdemust nimetatakse ekvivalentsusprintsiibiks.

Üldrelatiivsusteooria kohaselt loob mass oma gravitatsiooniväljaga aegruumi ja selle struktuuri. Või Einsteini enda sõnadega: „Inimesed arvasid enne mind, et kui universumist kõrvaldada kogu mateeria, siis aeg ja ruum jäävad alles. Minu teooria selgitab, et aeg ja ruum kaovad koos mateeriaga.“

Jäi veel vastata ja öelda, mis on see aegruumi loov mass. Juba 1905. aasta erirelatiivsusteoorias jõudis Einstein esialgse seletuseni, kui sõnastas energia ja massi samasuse ja seose valguse kiirusega. Mass on energia ja seda seost väljendab võrdus E = mc2. Kuid Einsteini ajastu eksperimentaalfüüsika ei olnud suuteline määratlema, mis on mass reaalselt. Alles 1964. aastal püstitab Peter Higgs hüpoteesi, et massi kandjaks on bosonite klassi kuuluv kvantvälja elementaarosake. Naljatamisi sai see Higgsi boson nimetuseks „jumala osake“, sest see osake ongi mass ise. Mass aga on see, mis Einsteini kohaselt loob oma gravitatsioonilise vastasmõjuga aegruumi ja kõik, mis on olemas.

Arvatakse, et osake, mis tuvastati Šveitsi suures hadronite põrgutis 4. juulil 2012 ongi Higgsi boson, see „jumala osake“. Kui see oletus tõeks osutub, siis on see Einsteini 1916. aastal ilmavalgust näinud üldrelatiivsusteooria lõplik eksperimentaalne tõestus.

Pärast kuulsuse tippu ja Nobeli auhinda peab Einstein loenguid üle maailma. Jätkub tema teaduslik tegevus. Ta käsitleb üldrelatiivsusteooriast tulenevaid arendusi: ajarände, kosmilisi musti auke, aegruumi ussiauke, gravitatsioonilaineid ja universumi kui terviku teket. Kuid samal ajal avastatakse terve elementaarosakeste maailm – on saabunud kvantfüüsika ajastu. Füüsika ei huvitu mitte kõige suuremast, vaid kõige pisemast. Uus ajastu toob uued nimed: Niels Bohr, Max Born, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli. Nemad tõusevad teaduses autoriteetseks, sest just kvantmaailmast loodetakse leida vastused ka makrokosmost seletavatele probleemidele.

Einstein jääb nendest füüsika arengutest kõrvale. Ta püüab järgnevatel aastakümnetel üha uuesti luua talle nii olulist ühendväljateooriat, mis seletaks ära kogu olemise nii makrokosmose kui elementaarosakeste tasandil ja lõpetaks tema elutöö. Kuid ta pole edukas. Ta ei suuda omaks võtta kvantfüüsikale olemuslikku määramatust. Oma skepsist väljendab ta kuulsa lausega: „Jumal täringuid ei mängi.“ Aastate möödudes tõmbub ta üha enam eraldatusesse.

Einsteini mõte reformis kogu füüsikateaduse, kuid selle mõju ulatus kaugele üle aja ja ruumi piiride – tema relativistlik maailmapilt oma perfektse matemaatika ja eksperimentaalse tõendusmaterjaliga sundis inimkonda ümber hindama senised silmnähtavad tõed. Einsteini mõte puudutas inimolemise ja enesetunnetuse sügavust, sest tema käsitlused tõid kaasa põhimõttelised muutused inimkonna maailmapildis ja eneseteadvuses. Einstein muutis arusaamu maailmast meie ümber, muutes seeläbi meid kõiki. 

Harri Kingo "24 tarka.Suurmehed, kes muutsid meie mõtlemist". Ajakirjade Kirjastus 2015