Scopul nostru în această carte este să descriem teoria lui Einstein despre spațiu și timp în cel mai simplu mod posibil și, în același timp, să dezvăluim frumusețea sa profundă. În cele din urmă, acest lucru ne va permite să ajungem la celebra sa ecuație E = mc² folosind matematică nu mai complicată decât teorema lui Pitagora. Și nu trebuie să vă faceți griji dacă nu vă amintiți teorema lui Pitagora, deoarece o vom descrie și pe aceasta. Un alt obiectiv la fel de important este ca fiecare cititor care va parcurge această mică carte să înțeleagă cum gândesc fizicienii contemporani despre natură și cum construiesc teorii care se dovedesc extrem de utile și, în cele din urmă, ne schimbă viața. Construind un model al spațiului și timpului, Einstein a pregătit terenul pentru a înțelege cum strălucesc stelele, a dezvăluit motivul profund pentru funcționarea motoarelor electrice și a generatoarelor și, în ultimă instanță, a pus temelia pe care se sprijină toată fizica modernă. Această carte își propune, de asemenea, să fie provocatoare și solicitantă. Subiectul nu este fizica în sine: așa cum vom constata pe parcursul cărții, teoriile lui Einstein sunt foarte bine documentate și susținute de numeroase date experimentale. Trebuie, desigur, să subliniem că, în timp, este posibil ca Einstein să cedeze în fața unei imagini și mai precise a naturii. În științele naturale nu există adevăruri universale, ci doar concepții despre lume care încă nu au fost dovedite a fi greșite. Singurul lucru pe care îl putem spune cu certitudine este că, pentru moment, teoria lui Einstein funcționează. Provocarea menționată anterior constă în modul în care știința ne invită să gândim despre lumea din jurul nostru. Fiecare dintre noi, indiferent dacă a studiat sau nu o știință naturală, are o percepție intuitivă și toți tragem unele concluzii despre lume din experiențele noastre zilnice. Dar dacă supunem observațiile noastre luminii reci și precise a metodei științifice, adesea descoperim că natura răstoarnă intuiția noastră. Pe parcursul acestei cărți, vom descoperi că atunci când lucrurile se mișcă cu viteze mari, conceptele de bun simț despre spațiu și timp se prăbușesc și sunt înlocuite de ceva complet nou, neașteptat și elegant. Lecția care rezultă este benefică și trezitoare și lasă mulți oameni de știință cu un sentiment de uimire: Universul este mult mai bogat decât ne-ar putea face să credem experiențele noastre cotidiene. Poate cel mai minunat dintre toate este faptul că noua fizică, în ciuda bogăției sale, este guvernată de o eleganță matematică fascinantă.
Oricât de dificilă ar părea uneori, știința fizică, în esență, nu este un domeniu complicat. S-ar putea spune că este o încercare de a elimina prejudecățile noastre înnăscute pentru a observa lumea cât mai obiectiv posibil. Deși în acest scop poate avea mai mult sau mai puțin succes, puțini pot contesta succesul său în a ne învăța cum „funcționează” universul. Cu adevărat dificil este să învățăm să nu avem încredere în ceea ce poate ne place să considerăm bun simț. Învățându-ne să acceptăm natura așa cum este, și nu așa cum prejudecata noastră ar putea sugera că ar trebui să fie, metoda științifică a modelat lumea tehnologică modernă.
Pe scurt, funcționează.
În prima jumătate a cărții vom deduce ecuația E = mc². Când spunem că o „deducem”, înțelegem că vom arăta cum a ajuns Einstein la concluzia că energia este egală cu masa înmulțită cu pătratul vitezei luminii, ceea ce ne spune ecuația. Dacă vă gândiți pentru o clipă la această relație, vi se va părea foarte ciudată. Poate cel mai cunoscut tip de energie este energia mișcării; dacă cineva ne aruncă în față o minge de cricket, când ne lovește ne va durea. Un fizician ar spune că motivul este că aruncătorul a transmis energie mingii de cricket, iar această energie se transferă feței noastre atunci când aceasta oprește mingea. Masa este o măsură a câtă materie conține un obiect. O minge de cricket are o masă mai mare decât o minge de ping-pong, dar mai mică decât o planetă. Ceea ce spune relația E = mc² este că energia și masa pot fi interschimbabile, cam așa cum dolarii pot fi schimbați în euro, iar „factorul de conversie” este pătratul vitezei luminii. Cum a reușit Einstein să ajungă la această concluzie și cum este posibil ca viteza luminii să apară într-o ecuație care privește relația dintre energie și masă? Pe parcursul drumului nostru spre această ecuație nu presupunem nicio cunoaștere științifică anterioară și evităm matematica cât de mult putem. Totuși, scopul nostru este să oferim cititorului o explicație autentică (și nu doar o descriere) a științei. Din această perspectivă, în special, sperăm să oferim ceva nou.
În ultima parte a cărții, vom vedea cum ecuația E = mc² stă la baza înțelegerii noastre asupra mecanismelor universului. De ce strălucesc stelele? De ce energia nucleară este mult mai eficientă decât cărbunele sau petrolul? Ce este masa? Această întrebare ne va conduce în lumea fizicii particulelor moderne, la Marele Accelerator de Hadroni de la CERN din Geneva și în căutarea particulei Higgs, care probabil va conduce la o explicație pentru însăși originea masei [vezi Nota redacției la pag. 162]. Cartea se încheie cu uimitoarea descoperire a lui Einstein că structura spațiului și a timpului este, în cele din urmă, responsabilă pentru forța gravitației și cu ideea ciudată că Pământul cade „în linie dreaptă” în jurul Soarelui.
