Einstein selitti universumin

Vuonna 1895 tuolloin 16-vuotias Einstein osallistui Zürichin teknillisen korkeakoulun pääsykokeisiin. Tie yhteen Keski-Euroopan arvostetuimmista yliopistoista tyssäsi tuolloin kokeen kirjallisuuden ja yhteiskuntatiedon osioon.

Töissä ehtii ajatella suuria

Vastoinkäyminen ei lannistanut kunnianhimoista nuorukaista. Hän yritti uudestaan seuraavana vuonna. Silloin opiskelupaikka irtosi, ja jo vuonna 1900 Einsteinilla oli yliopistotutkinto fysiikassa ja matematiikassa.

Tutkintotodistuksella ei kuitenkaan ollut suurtakaan arvoa työmarkkinoilla. Einstein haki turhaan opetustehtäviä monesta yliopistosta ja joutui elättämään itsensä vakuutusmyyjänä ja tekemällä opettajan sijaisuuksia.

Yksi syy työllistymisvaikeuksiin oli Einsteinin juutalainen tausta. Tuohon aikaan juutalaisvastaisuus oli Euroopassa kovassa nousussa.

Einstein oli jatkuvasti rahapulassa, ja itsetunto oli koetuksella. Eräässä kirjeessä perheelleen hän totesi masentuneena, että ”olisi parempi, että en olisi syntynyt ollenkaan”. Työelämän epäonnen vastapainoksi Einsteinilla oli kuitenkin kosolti menestystä seuraelämässä.

Tylsäksi haukutusta ujosta ja sisäänpäin kääntyneestä lukutoukasta oli kasvanut sanavalmis ja keimaileva nuorimies. Naisten kerrotaan olleen heikkoina kaunispiirteiseen Albertiin, jolla oli ilmeikkäät silmät.

Einstein itse tosin katseli sillä silmällä vain yhtä naista: opiskelutoveriaan Mileva Maricia, joka oli hänen laillaan innostunut fysiikasta, matematiikasta ja musiikista.

Toimeentulovaikeuksiin tuli pieni helpotus, kun ystävän isä auttoi Einsteinia saamaan hakemuskäsittelijän paikan Bernin patenttivirastosta. Tuolloin 23-vuotias fyysikko oli innoissaan ja alkoi paiskia töitä tarmokkaasti.

Pian Einstein huomasi, että hän sai päivän työt hoidettua muutamassa tunnissa. Loput päivästä hän työskenteli ”teoreettisen fysiikan osastolla”, kuten Einstein kutsui pohdiskelujaan.

Työpaikalla Einstein pääsi siis jalostamaan niitä ajatuksia, jotka olivat mietityttäneet häntä jo vuosia. Vähitellen työpöydän laatikko alkoi pursuilla tieteellisiä kirjoituksia, joissa Einstein teki selkoa aivoituksistaan.

Pitkillä päänsisäisillä tutkimusmatkoillaan Einstein tuli vakuuttuneeksi siitä, että koko fysiikka piti ajatella aivan uudesta näkökulmasta. Hän lähti selvittämään muun muassa kysymyksiä atomin rakenteesta, valon ominaisuuksista, ajan ja avaruuden luonteesta ja energian ja massan välisestä suhteesta.

Fysiikan suuria kysymyksiä aprikoidessaan Einstein vaipui tilaan, jossa ympäristö menetti merkityksensä. Usein matkalla töistä kotiin hän oli niin uppoutunut ajatuksiinsa, että hän tuli kävelleeksi kauas kaupungin ulkopuolelle ennen kuin havahtui taas todellisuuteen.

Einstein itse kuvaili olleensa noina hetkinä psykologisessa kriisissä, mutta todennäköisesti hänen aivonsa vain kävivät ylikierroksilla ratkoessaan fysiikan ongelmia.

Vuonna 1905 Einstein julkaisi aivotyönsä tulokset neljänä artikkelina, joista jokainen oli aikansa fysiikan tutkimuksen näkökulmasta mullistava. Yksi niistä käsitteli erityistä suhteellisuusteoriaa, jota Einstein myöhemmin laajensi ja josta tuli tieteen kulmakivi.

Tiedemaailma syttyi hitaasti. Kesä ehti muuttua talveksi, ennen kuin kukaan reagoi. Lopulta yksi aikakauden kuuluisimmista tutkijoista, saksalaisfyysikko Max Planck kehui kirjoituksia ja totesi, että varsinkin suhteellisuusteoria ”herätti heti suurta mielenkiintoa”.

VIDEO: Albert Einstein saapui Yhdysvaltoihin hyväntuulisena:

Einstein pani ajan ja avaruuden kaarelle

V aikka Einstein oli lähestulkoon mullistanut koko 1900-luvun fysiikan neljällä kirjoituksellaan ja saavuttanut tohtorin arvon, hän sai turhaan hakea leipätyötä tiedemaailmassa. Häntä ei huolittu edes lukion opettajaksi.

Onneksi sentään patenttivirasto palkitsi hänet palkankorotuksella ja ylensi hänet kolmannen luokan teknisestä asiantuntijasta toiseen luokkaan. Einstein jatkoi entiseen tapaan uurastusta virastossa maanantaista lauantaihin.

Vaikka hänellä oli nyt perhekin huollettavanaan – hän ja Mileva olivat saaneet pojan vuonna 1904 – hän löysi aikaa myös jokaviikkoisille soittoharjoituksille jousikvartetin kanssa. Kaiken työn ja vapaa-ajan puuhastelun lomassa häntä sapetti jatkuvasti hänen suhteellisuusteoriansa vajavaisuus.

Einstein ei ollut saanut sisällytettyä teoriaansa painovoimaa. Ratkaisu alkoi yhtäkkiä kajastaa, kun hän oli uppoutuneena muistiinpanoihinsa eräänä syksyisenä päivänä 1907. Hän sai oivalluksen, jota hän myöhemmin kuvaili elämänsä parhaaksi päähänpistoksi.

Einsteinin mieleen välähti ajatus, että kun ihminen on vapaassa putoamisessa, hän ei tunne omaa massaansa vaan kokee olevansa painoton. Tämä välähdys johdatti Einsteinin kokonaan uudenlaisen painovoimateorian jäljille. Teoria tuli tunneksi nimellä yleinen suhteellisuusteoria.

Älynvälähdyksen jälkeen kului kuitenkin monta uuvuttavan aivovoimistelun täyteistä vuotta, ennen kuin teoria voitiin esitellä koko komeudessaan.

Mileva vaihtui serkkuun

Einstein sai ensimmäisen professorin paikkansa neljä vuotta sen jälkeen, kun hän oli pannut fysiikan opit uuteen uskoon. Syksyllä 1909 hän aloitti työt Zürichin yliopistossa. Siitä lähtien hänellä oli kysyntää lähes kaikkialla.

Einsteinin kirjoitukset olivat vähitellen tulleet tunnetuiksi maailman tiedepiireissä, ja hänelle sateli työtarjouksia, kun arvostettu opinahjo toisensa jälkeen halusi saada hänet joukkoihinsa.

Zürichistä Einstein siirtyi 1911 Prahaan, mistä hän palasi Zürichiin. Vuonna 1914 silloin 34-vuotias Einstein houkuteltiin professorin virkaan Berliiniin ja Preussin tiedeakatemian jäseneksi.

Berliinissä Einstein saattoi ensimmäistä kertaa keskittyä painovoimateoriansa kehittelyyn. Tutkimusrauha ja kunnollinen palkka eivät kuitenkaan olleet Berliinin ainoita vetovoimatekijöitä. Siellä myös asui Elsa Löwenthal, joka oli Einsteinin serkku ja rakastettu.

Avioliitto Milevan kanssa oli säröillyt jo pitkään. Eräässä kirjeessä Einstein oli luonnehtinut vaimoaan kovin sanoin. Mileva oli saanut kuulla olevansa ”epäystävällinen, huumorintajuton olento, joka ei ole saavuttanut elämässään mitään ja joka tukahduttaa muiden elämänilon pelkällä läsnäolollaan”.

Milevalla ja Albertilla oli kaksi lasta, jotka olivatkin ainoa liittoa yhdessäpitävä side. Muutoin heitä yhdistivät vain jatkuvat riidat. Einsteinin mielestä Mileva oli mustasukkainen hänen menestyksestään, ystävistään ja työstään.

Elsa Löwenthal sen sijaan oli pikemminkin huolehtivainen ja ylpeä ihailija, joka osasi silittää Einsteinia myötäkarvaan. Hän hoivasi Einsteinia tämän ollessa sairas ja muun muassa lahjoitti tälle hiusharjan, jotta fyysikon villi kuontalo saatiin kuriin.

Hän myös pyykkäsi ja silitti Einsteinin vaatteet, jotta tämä oli siivon näköinen hienoilla illallisilla.

Löwenthal yritti myös huolehtia Einsteinin terveydestä. Kun Einstein uppoutui tutkimukseensa, hän patisti tätä liikkumaan, lepäämään ja syömään terveellisesti. Hyvät neuvot eivät kuitenkaan menneet perille.

Einstein totesi: ”Aion sauhuttaa kuin korsteeni, raataa kuin hevonen, syödä mitä sattuu ja ulkoilla ainoastaan käydessäni kävelyllä todella miellyttävässä seurassa.”

Newtonin opit romukoppaan

Einstein piti sanansa. Hän teki töitä yötä päivää yrittäessään laajentaa suhteellisuusteoriaansa, ja saattoi mennä viikkoja ilman, että hän kävi ulkona. Erään Einsteinin luona käyneen tuttavan mukaan hän ”tuijotti poissaolevan näköisenä ja hänen tukkansa sojotti joka suuntaan kuin sähköiskun saaneen leijonan harja”.

Usein Einstein ei malttanut syödä eikä nukkua, ja hänen ison mutta niukasti kalustetun asuntonsa lattiat olivat täynnä tiuhaan kirjoitettuja paperilappuja, joihin oli tuherrettu matemaattisia laskelmia ja mutkikkaita yhtälöitä.

Teorian esittäminen matemaattisesti osoittautui Einsteinin kompastuskiveksi. Hänen oli pakko myöntää, että hänen kykynsä eivät riittäneet.

”Olen oppinut kunnioittamaan valtavasti matematiikkaa, vaikka ennen ymmärtämättömyydessäni pidin sen hienostuneempia osia silkkana ylellisyytenä”, hän kirjoitti tuttavalleen.

Klassinen geometria ei riittänyt kuvaamaan maailmaa sellaisena kuin Einstein sen näki. Niinpä hän päätyi tuon tuosta yhtälöineen umpikujaan.

Lopulta Einstein onnistui ratkaisemaan ongelmat muun muassa ystävänsä matemaatikko Marcel Grossmannin avulla.

Vuonna 1913 Einstein oli valmis esittelemään luonnoksen teoriaksi, joka syrjäytti vanhan maailmankuvan: avaruus ei ollutkaan tasainen ja muuttumaton, kuten luonnontieteiden suurmies Isaac Newton oli esittänyt.

Sen sijaan kaikkeus taipuili ja painovoima oli avaruuden kaareutumista. Einstein myönsi, että hänen teoriansa oli toistaiseksi pelkkä olettamus ja ehkä lennokkaan puoleinen. Jälkimmäisestä arviosta useimmat fyysikkokollegat olivat samaa mieltä.

Kun Einstein esitteli teoriaansa, osa kuulijoista oli haltioissaan, mutta suurin osa tutkijoista tyrmäsi sen. Sitä pidettiin terveen järjen vastaisena, ja se myös soti kaikkea sitä vastaan, miten liike, avaruus ja aika oli totuttu ymmärtämään.

Vaikka Einstein oli vakuuttunut teoriastaan, hän ehdotti koetta, jotta epäilykset voitaisiin selvittää. Jos teoria piti paikkansa, kaukaisista tähdistä tuleva valo taipuisi kulkiessaan läheltä Aurinkoa. Tämä voitaisiin todeta kuvaamalla Auringon tuntumassa olevia tähtiä täydellisen auringonpimennyksen aikana.

Maailmansota tuli väliin

Mahdollisuus testiin oli jo lähellä, sillä seuraava täydellinen auringonpimennys olisi tarkkailtavissa Etelä-Venäjällä 21. elokuuta 1914. Einstein kannusti tähtitieteilijöitä panemaan teorian koetukselle.

”Teoreetikot eivät voi tehdä tämän enempää, mutta te, tähtitieteilijät, voitte ensi vuonna tehdä mittaamattoman arvokkaan palveluksen teoreettiselle fysiikalle”, Einstein kirjoitti syyskesällä 1913.

Nuori berliiniläinen tähtitieteilijä Erwin Freundlich oli valmis ottamaan haasteen vastaan. Ensin oli tosin ratkaistava käytännön ongelma: hänellä ei ollut rahaa matkaan.

”Tilaa valokuvauslevyt äläkä hukkaa aikaa rahasta murehtimiseen”, Einstein vastasi ja lupasi maksaa matkakulut vaikka omasta pussistaan.

Einsteinin ei tarvinnut kaivaa kuvettaan, sillä yksityisiä lahjoittajia ilmaantui sankka joukko. Kesäkuun 19. päivänä 1914 Freundlich ja ryhmä muita tutkijoita lähti matkaan kohti Krimin niemimaata.

Maailmanpolitiikka kuitenkin jyräsi tieteen. Kaksikymmentä päivää ennen auringonpimennystä, 1. elokuuta 1914, Saksa julisti sodan Venäjälle ja Freundlich kollegoineen joutui vangiksi.

Heidät vapautettiin parin viikon kuluttua, mutta juuri silloin, kun Kuu peitti Auringon, tähtitieteilijät olivat telkien takana.

Teoria valmistui sodan keskellä

Pieleen mennyt tutkimusmatka jätti Einsteinin yksin viimeistelemään mullistavaa teoriaansa. Loppuvuoden 1914 ja ison osan seuraavasta vuodesta, kun Euroopassa riehui suursota, Einstein kamppaili työhuoneessaan hermoromahduksen partaalla.

Marraskuun viimeisellä viikolla 1915 hän lopulta sai valmiiksi yhden nykytieteen tärkeimmistä saavutuksista: yleisen suhteellisuusteorian.

”Tämä teoria on mittaamattoman kaunis”, totesi Einstein kainostelematta eräälle ystävälleen. Toiselle hän kuvaili sitä elämänsä suurimmaksi saavutukseksi.

Teoria oli kuitenkin edelleen vailla kokeellisia todisteita. Sitä varten Einstein tarvitsi auringonpimennyksen.

Auringonpimennys teki Einsteinista tähden

Einstein oli kerta toisensa jälkeen pyytänyt tähtitieteilijöitä testaamaan auringonpimennystä kuvaamalla, taivuttaako Auringon painovoima tähtien valoa. Kun brittiläinen Arthur Eddington sai tilaisuuden, hän otti haasteen vastaan epäröimättä.

Tutkijapiireissä Eddingtonia pidettiin yhtenä niistä harvoista, jotka oikeasti ymmärsivät, mistä Einsteinin ajatuksissa oli kysymys. Hän oli ottanut suhteellisuusteorian omakseen suurella innolla. Hän oli myös ensimmäisiä, jotka kirjoittivat teoriasta englanniksi.

Vuonna 1919 Eddington lähti laivalla Lontoosta Principen saarelle Afrikan länsirannikon edustalle valokuvatakseen auringonpimennystä, jonka oli laskettu tapahtuvan 29. toukokuuta kello 15.13.

Kun suuri päivä koitti, näytti pahasti siltä, että Eddington joutuu palaamaan tyhjin käsin. Hän oli asettanut kuvausvälineet asemiin 150 metrin korkuiselle mäelle saaren pohjoispuolelle, mutta vielä muutama tunti ennen H-hetkeä taivas oli pilvien peitossa ja Eddingtonin mieli oli yhtä synkkä kuin sääkin.

Harvinainen kosminen näytös uhkasi mennä sivu suun. Juuri ennen kuin Kuu lipui Auringon eteen, pilvet kuitenkin väistyivät.

Eddington itse ei ehtinyt ihailla taivaankappaleiden kohtaamista. Koko viisiminuuttisen pimennyksena ajan hän vaihtoi kameraan valokuvauslevyjä, jotta tapahtumasta saataisiin mahdollisimman monta kuvaa. Sitten piti vielä asetella levyt turvaan kuljetuslaatikkoon.

Sen jälkeen oli edessä kuukausien työ kuvien analysoinnissa. Eikä ollut varmaa, saisiko kuvista mitään tolkkua.

Valo teki mutkan

Berliinissä Einstein odotti kärsimättömänä viestiä Eddingtonilta. Hän yritti tosin näyttää välinpitämättömältä, mutta pinnan alla kuohui. Jopa kirjeessä äidilleen 2. syyskuuta 1919 hän valitteli, ettei ollut kuullut mitään auringonpimennyksestä.

Viikkoa myöhemmin hän kyseli alankomaalaiselta tutkijakollegaltaan, oliko tämä mahdollisesti kuullut jotain Eddingtonin tutkimuksista.

Eddingtonin tulokset julkaistiin lopulta Lontoon kuninkaallisen luonnontieteellisen seuran Royal Societyn kokouksessa 6. marraskuuta 1919. Sen jälkeen Einstein oli tieteen supertähti.

Kokouksen esityslistalla oli vain yksi kohta: auringonpimennyskuvauksen tulokset. ”Tutkittuani valokuvat tarkkaan voin todeta, että ei ole pienintäkään epäilystä siitä, että ne vahvistavat Ein­steinin teorian”, totesi tähtitieteilijä ja auringonpimennysten tutkija Frank Dyson.

Seuraavina päivinä pörrötukkainen fyysikko oli etusivun uutinen lähes kaikkialla maailmassa. Brittiläinen The Times -lehti otsikoi: ”Tieteen vallankumous. Uusi teoria maailmankaikkeudesta. Newtonin opit on kumottu.”

New York Times totesi: ”Valo teki mutkan taivaalla.”

Royal Societyn vahvistus oli myös suuri henkilökohtainen saavutus Einsteinille itselleen, vaikka hän olikin ollut alusta asti vakuuttunut teoriansa paikkansa­pitävyydestä. Vain hyvin harva varsinaisesti ymmärsi, miten merkittävästä asiasta suhteellisuusteoriassa oli kysymys, mutta Einsteinista tuli oitis kuuluisa.

Superjulkkista tarvittiin. Miljoonia uhreja vaatineen maailmansodan jälkeen ihmiset kaipasivat hyviä uutisia.

Lehdistö ja yleisö rakastivat boheemia harottavatukkaista neroa, joka osasi soittaa viulua, laukoi vuoroin viisauksia ja vitsejä ja piirteli matemaattisia yhtälöitä pöytä­liinaan.

Einsteinin epämuodollinen käytös ja vaatimaton luonne olivat valovuosien päässä siitä, mitä saattoi odottaa ihmiseltä, joka oli mullistanut koko tieteellisen maailmankuvan.

Einstein natsien tappolistalla

Vuonna 1922 Einstein sai Nobelin fysiikanpalkinnon – ei kuitenkaan suhteellisuusteoriastaan vaan valosähköilmiötä koskevasta tutkimuksesta, jonka hän oli tehnyt jo vuonna 1905.

Kunnianosoituksilla ei tuntunut olevan loppua. Einstein liikkui samoissa piireissä kuin hallitsijat, huippupoliitikot ja muut julkkikset. Hän tapasi muun muassa Yhdysvaltojen presidentin, Japanin keisarin ja Charlie Chaplinin.

Aikaa jäi kuitenkin myös tutkimustyölle. Lisäksi Einstein toimi aktiviisesti rauhanliikkeessä ja ajoi juutalaisen yliopiston perustamista Palestiinaan.

Kun Hitler nousi valtaan tammikuussa 1933, saksalaiset lehdet kirjoittivat, että natsit ovat luvanneet 20 000 markan palkkion Einsteinin tappamisesta.

”En tiennytkään, että olen niin arvokas”, Einstein kommentoi lehtijuttuja. Natsit suhtautuivat Einsteiniin yhtä vihamielisesti kuin muihinkin juutalaisiin.

Vastalauseeksi natsien politiikalle Einstein katkaisi kaikki suhteensa Saksaan ja muutti keväällä 1933 Princetonin yliopistokaupunkiin Yhdysvaltoihin, missä hän asui kuolemaansa saakka.

Einstein oli koko loppuikänsä maailmantähti. Hänelle tarjottiin myös presidentin virkaa, kun Israelin ensimmäiselle valtionpäämiehelle Chaim Weizmannille etsittiin seuraajaa tämän kuoleman jälkeen vuonna 1952.

”En ole oikea ihminen siihen”, Einstein vastasi ja vetosi muun muassa korkeaan ikäänsä. Einstein oli tuolloin 73-vuotias ja oli jo pitkään kärsinyt monista vakavista sairauksista, muun muassa sydän- ja verisuonitaudeista.

Einstein menehtyi Princetonin sairaalassa 18. huhtikuuta 1955 kello 1.15 yöllä Kuolinsyy oli aortan pullistuman puhkeamisen aiheuttama sisäinen verenvuoto.

Einstein jatkoi tutkimustyötään kuolemaansa saakka. Hänen työpöydälleen jäi läjäpäin papereita, joissa oli muistiinpanoja ja keskeneräisiä laskelmia.