آلبرت اینشتین به عنوان یک نابغه شناخته می‌شود، اما حتی او هم اعتراف کرد که کارش بی‌نقص نبوده است. پس او چه اشتباهی کرده است؟

آلبرت اینشتین (۱۸۷۹ تا ۱۹۵۵) یکی از مشهورترین دانشمندان تاریخ است. اما آیا او تا به حال اشتباه کرده است؟

(منبع تصویر: Bettmann via Getty Images)

آلبرت اینشتین نظریه نسبیت را ارائه داد، اثر فوتوالکتریک را توضیح داد و وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی کرد. او درک ما از فضا، زمان و گرانش را دگرگون ساخت. به‌قدری شهرت یافت که نام «اینشتین» در فرهنگ عامه مترادف با «نبوغ» شد. اما نابغه بودن به‌معنای خطاناپذیری نیست. پس آیا اینشتین تا به حال اشتباه کرده است؟

نیکلاس یونس، فیزیکدان نظری در دانشگاه ایلینوی اوربانا-شمپین، در گفت‌وگو با لایو ساینس (Live Science) می‌گوید: «قطعاً در خیلی چیزها اشتباه می‌کرد. اما او را بیشتر به خاطر درست هایش به یاد می‌آوریم، چون چنان جهان علم را تکان دادند که اثراتش به تمام زمین رسید.»

یکی از معروف‌ترین پیش‌بینی‌های او، دست‌خوش یک اشتباه ریاضی شد. در سال ۱۹۱۶، اینشتین به‌درستی دریافته بود که شتاب ماده می‌تواند موج‌هایی در فضا-زمان ایجاد کند – همان چیزی که امروز امواج گرانشی می‌نامیم. اما وقتی او و فیزیکدان ناتان روزن خواستند این امواج را با فرمول‌های ریاضی توصیف کنند، به مشکل خوردند: به‌گفته یونس، هر جوابی برای معادلات نسبیت عام که شامل امواج گرانشی می‌شد، «تکینه» می‌گردید. «این جواب‌ها تکینگی داشتند... واگرا می‌شدند. و راه‌حلی که واگرا شود، نمی‌تواند نمایش‌دهنده واقعیت فیزیکی باشد.»

به همین دلیل، اینشتین نظر قبلی خود را کنار گذاشت و نتیجه گرفت که امواج گرانشی احتمالاً وجود ندارند. یافته‌هایش را نوشت و برای مجله Physical Review فرستاد – مجله‌ای که تازه فرایند داوری همتا (ارسال مقاله به متخصصان ناشناس برای بررسی) را آغاز کرده بود. یک داور ناشناس به یک خطای ریاضی در کار اینشتین پی برد. وقتی اینشتین از این موضوع باخبر شد، آن‌قدر برآشفت که مقاله را پس گرفت و به مجله دیگری فرستاد. با این حال، داور درست می‌گفت: آن بینهایت‌های ریاضی، در واقع یک مسئله مختصاتی بود – درست مانند خطوط طول جغرافیایی که در قطب شمال به هم می‌رسند و در ظاهر «تکینگی» دارند، در حالی که خود قطب شمال پدیده غیرعادی ندارد. ریاضیات اینشتین را می‌شد با انتخاب دستگاه مختصات دیگری اصلاح کرد.

بی‌آنکه اینشتین بداند، همان داور با دستیار اینشتین دوست شد و اشکال را به او توضیح داد؛ دستیار هم موضوع را برای اینشتین روشن کرد. اینشتین اشتباه را تصحیح کرد و مقاله را با نتیجه‌گیریِ کاملاً مخالف – یعنی اثبات وجود امواج گرانشی – دوباره منتشر نمود.

محاسبه «بی‌نهایت‌های غیرممکن»

نکته جالب این است که اینشتین دو بار به یک نوع اشتباه برخورد کرد – یا دست‌کم چنین به نظر می‌رسید. او هنگام بررسی ریاضیات مربوط به سیاه‌چاله‌ها، بار دیگر با بینهایت‌های ریاضی مواجه شد؛ این بار در مرز یک سیاه‌چاله. و باز هم نتیجه گرفت که چنین چیزی نمی‌تواند در جهان واقعی وجود داشته باشد.

جان دی. نورتون، استاد گروه تاریخ و فلسفه علم در دانشگاه پیتسبورگ، در ایمیلی به لایو ساینس (Live Science) توضیح داد: «اینشتین همواره نسبت به وجود سیاه‌چاله‌ها تردید داشت. او مصمم بود که یک تکینگی در فضازمان، پیش از آنکه به افق رویداد برسیم، ظاهر می‌شود – در حالی که امروز افق رویداد را صرفاً نقطه‌ی بی‌بازگشت برای هر چیزی که درون سیاه‌چاله سقوط می‌کند می‌دانیم.»

اما این بار، اینشتین قانع نشد که اشتباه کرده است. نورتون معتقد است که این تنها سرسختی نبود؛ بلکه ریشه در باور فلسفی اینشتین درباره نسبت ریاضیات و فیزیک داشت. به‌گفته نورتون: «تحلیل‌های جایگزینی که نشان می‌دادند آن بینهایت‌های ریاضی صرفاً زاییده روش‌های خاص ریاضی‌اند که خودش ترجیح می‌داد، نتوانستند او را متقاعد کنند.»

اینشتین و مکانیک کوانتومی

مقاومت اینشتین در برابر مکانیک کوانتومی، شاید مشهورترین اشتباه او باشد. اصلی‌ترین نقطه‌ی اختلاف او، پدیده‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی بود: این ایده که دو ذره می‌توانند چنان به هم وابسته شوند که اندازه‌گیری یکی، بی‌درنگ بر دیگری تأثیر بگذارد – فارغ از هر فاصله‌ای که میانشان باشد. او در نامه‌ای به همکارش ماکس بورن در سال ۱۹۴۷ نوشت: «نمی‌توانم بطور ‌جدی به این باور برسم، چون این نظریه با این تصور که فیزیک باید بازنمودی از واقعیت در زمان و مکان باشد – فارغ از هرگونه کنشِ شبح‌وار از فاصله – همخوانی ندارد.»

اینشتین گمان می‌کرد این اثر آنی، نسبیت خاص را نقض می‌کند؛ نسبیتی که می‌گوید هیچ چیز سریع‌تر از نور حرکت نمی‌کند. از این رو، نتیجه گرفت که مکانیک کوانتومی باید ناقص باشد و باید توصیفی عمیق‌تر و ناشناخته از واقعیت وجود داشته باشد که نظم را به آن بازگرداند.

یونس گفت: «اینشتین در حالی که از مکانیک کوانتومی خوشش نمی‌آمد، از دنیا رفت». تا سال ۱۹۶۴، یعنی نزدیک به یک دهه پس از مرگ او، جان بل نبود که ثابت کند درهم‌تنیدگی واقعیت دارد. یونس افزود: «امروزه بسیاری از فناوری‌های ما بر مکانیک کوانتومی استوارند، بنابراین می‌دانیم که این نظریه درست است. اما همچنان با نسبیت عام و نظریه کلاسیک [اینشتین] سازگاری کامل ندارد.»

به‌گفته یونس: «ممکن است نسبیت عام اشتباه باشد. همچنین ممکن است مکانیک کوانتومی وقتی از سامانه‌هایی با گرانش بسیار قوی صحبت می‌کنیم – مانند دینامیک در مقیاس پلانک، یعنی فواصل فوق‌العاده کوچکی که اثرات کوانتومی در آنها غالب است – توصیف درستی ندهد. برای نمونه، مرکز یک سیاه‌چاله، هم در مقیاس کوانتومی فشرده است و هم در دل شدیدترین میدان گرانشی جهان قرار دارد؛ جایی که نسبیت عام تکینگی را پیش‌بینی می‌کند، اما مکانیک کوانتومی هیچ ابزاری برای توصیف آن ندارد.»

با این همه، بسیاری از اشتباهات اینشتین در نهایت علم را به پیش راندند. نورتون می‌گوید: «نسبیت عام خود مثال خوبی است. اینشتین آن را بر پایه دو ایده بنا کرد: تعمیم اصل نسبیت به حرکت شتاب‌دار، و چیزی که بعدها اصل ماخ نامید. اما هیچ‌کدام از این دو، با نظریه نهایی نسبیت عام او سازگار در نیامدند.»

شاید اشتباهات اینشتین برای دیگران غافل‌گیرکننده باشد، اما برای خودش نه. یک بار، وقتی با همکارش لئوپولد اینفلد مشغول نوشتن کتابی بود، اینفلد به او گفت که به خاطر اسم اینشتین روی جلد، دقت مضاعفی به خرج خواهد داد. اینشتین خندید و گفت: «مقاله‌های نادرستی هم به نام من وجود دارد».

منبع خبر:

Was Einstein wrong about anything?

انتخاب خبر و مترجم:

محسن خدادی- پژوهشگر پژوهشگاه دانش های بنیادی