Dagblaðið Vísir - DV - 27.07.1999, Qupperneq 4

ÞRIÐJUDAGUR 27. JÚLÍ 1999
Stærðin skiptir máli:
Einstæður heili
Einsteins
- vísindamenn tengja gáfur snillingsins við gerð heila hans
Spurningin um
hvort „stærðin
skipti máli“ hefur
verið manninum
hugstæð í langan
tima og í ýmsu
samhengi. Menn
hafa ekki hvað síst velt því fyrir sér
hvort þetta geti einnig gilt um sam-
band heilastærðar og gáfna og hver
gæti verið betra rannsóknarefni að því
leyti en stórsnillingurinn Albert Ein-
stein. Á síðustu 20 árum hafa þijár
rannsóknir verið gerðar á heila hans
og allar hafa þær leitt í ljós mun á
heila hans og annarra. Nýverið birtust
niðurstöður síðustu rannsóknarinnar
sem benda sterklega til þess að ein-
hver tengsl geti verið þama á milli.
„Týndur“ heili
Lengi vel var það hulin ráðgáta
hvað orðið hefði um heila Einsteins.
Eftir dauða hans árið 1955 nam
meinafræðingurinn dr. Thomas
Harvey við Princeton-háskólann í
Bandaríkjunum, þar sem Einstein
starfaði eftir að hann fluttist til
Bandaríkjanna, heilann burt til þess
að hægt væri að rannsaka hugsan-
leg tengsl gáfna og heilastærðar,
a.m.k. í tilviki Einsteins. Eftir það
hvarf heilinn af sjónarsviðinu þar
til blaðamaður í Bandaríkjunum
heimsótti Harvey og fékk hann til
þess að deila hnossinu með öðrum
en fram að því höfðu rannsóknir dr.
Harveys ekki leitt í ljós neinn mun
á heila Einsteins og annarra.
„Fundurinn" á heila Einsteins
leiddi til þess að fleiri vísindamenn
höfðu tækifæri á rannsóknum. Sú
fyrsta leiddi í Ijós 73 prósent meira
magn svokallaðra taugatróðs-
frumna sem styrkja og taka þátt í
viðhaldi taugunga. Önnur könnun
Niðurstaða þeirra er að
þessi óvenjulega bygg-
ing heilans, sem er
einstök fyrir Einstein,
gæti verið ástæðan
fyrir því hvernig
Einstein hugsaði.
gaf til kynna mikinn þéttleika taug-
unga í heilaberki nóbelsverðlauna-
hafans en ekki er hægt að fúllyrða
um samhengi milli þess og gáfha.
Stærri þar sem
það skipti máli
í þriðju og síðustu rannsókninni,
en niðurstöður hennar komu út fyrr
í sumar, var heili Einsteins borinn
Einstein stundaði tónlistarnám í fjölda ára sem barn og spilaði á fiðlu.
saman við heila 91 meðalgreinds
manns og kvenna. Heili Einsteins
mældist ósköp venjulegur að þyngd
og stærð en hvirfilsvæðið, sem er
m.a. miðstöð rökhugsunar, graflskr-
ar hugsunar, tónlistar og rúmfræði-
legrar skynjunar, reyndist vera 15
prósentum breiðara en venjulegt
telst. Ekki kemur á óvart að tónlist-
in tengist þessu svæði þvi Einstein
stundaði tónlistarnám í fjölda ára
sem bam og spilaði á fiðlu.
Einnig vantaði heilann skor sem
venjulega gengur í gegnum þe'tta
svæði. Telja vísindamennirnir að
það hafl getað hjálpað fleiri taugung-
um að tengjast og á auðveldari hátt.
Niðurstaða þeirra er að þessi
óvenjulega bygging heilans, sem er
einstök fyrir Einstein, gæti verið
ástæðan fyrir því hvernig Einstein
hugsaði enda kemur hún heim og
saman við lýsingar hans á eigin
hugsanaferli. Að hans sögn komu
orð lítið við sögu i hans vísindalegu
hugsun heldur hugsaði hann fyrst
og fremst í myndum af ýmsu tagi.
Þeir benda þó á að frekari rann-
sókna sé þörf áður en nokkuð er
hægt að fullyrða og meðal annars
þurfi að bera heilann saman við
heila annarra snillinga eða óvenju
gáfaðra manna til að fá betri saman-
burð. -fin
Afstæðiskenning Einsteins:
Sköpunarverk sem dáðst er að
- kemur þó lítið við sögu í daglegu lífi
8 sinnum umhverfis jörðina
á 1 sekúndu
Kenning Einsteins er í tveimur
hlutum. Annars vegar er takmarkaða
afstæðiskenningin, sem Einstein setti
fram árið 1905, en hún lýsir hreyfingu
hluta. Þó mörgum fmnist mikill hraði
í lífi nútímamannsins er það hæga-
gangur frá sjónarhóli afstæðiskenn-
ingarinnar þar sem allt miðast við
ljóshraðann en á einni sekúndu fer
ljósið vegalengd sem nemur 7 1/2
sinni umhverfis jörðina.
Ef farartæki okkar gætu nálgast
slíkan ógnarhraða myndum við þurfa
að venjast ýmsu óvenjulegu. Til dæm-
is myndu vegalengdir á ferðalögum
styttast frá því sem hægfara vegfar-
endur mæla, sem hljómar ekki sem
verst. Jafnframt myndu klukkur
ferðamanna ganga hægar en þeirra
sem heima sitja en það myndi óneit-
anlega flækja fyrir okkur allt tímatal.
Eins og áður sagði eru þessi afstæðis-
áhrif ekki áberandi í okkar daglega
amstri en þau eru vel mælanleg í ein-
fóldum tiiraunum og reyndar væru
ýmsar framfarir i nútíma eðlisfræði
óhugsandi ef ekki væri fyrir hendi
skilningim á takmörkuðu afstæðis-
kenningrmni.
Klukkan gengur hægar í
kjallaranum
Það tók Einstein rúman áratug frá
því að hann setti fram takmörkuðu af-
stæðiskenninguna að fullkomna verk-
ið þannig að það tæki líka til hreyf-
ingu hluta í þyngdarsviði en það er
viðfangsefni almennu afstæðiskenn-
ingarinnar. Hana setti hann fram í
endanlegri mynd árið 1916.
Það á ekki siður við almennu kenn-
inguna að við verðum litið vör við
áhrif hennar í daglegu lífi. Þó að okk-
ur finnist oft þyngdarafl jarðarinnar
toga helst til fast í okkur eru þyngdar-
svið jarðarinnar alls ekki sterkt á
mælikvarða almennu afstæðiskenn-
ingarinnar. Menn hafa engu að siður
mælt ýmiss konar afstæðisáhrif í
þyngdarsviði en slíkar tilraunir krefj-
ast mun meiri nákvæmni en þær sem
nota má til að staðfesta réttmæti tak-
mörkuðu kenningarinnar.
Sem dæmi má nefna nákvæmnisat-
huganir á göngu reikistjarnanna um
sólina, þar sem afstæðiskenningin
skýrir vel frávik frá þvi sem hin hefð-
bundna þyngdarfræði Newtons gerir
ráð fyrir. Sömuleiðis hefur verið mælt
hvemig ljós frá flarlægum stjörnum
tekur beygju þegar það fer fram hjá
sólinni. Mælingar hafa einnig staðfest
að tíminn liður örlítið hægar niðri í
kjallara en á efstu hæð í húsi.
Almenna afstæðiskenningin kemur
helst að notum í stjameðlisfræði og er
í lykilhlutverki á ýmsum sviðum þar.
Stærð heimsins
Dæmi um vettvang þar sem áhrifa
afstæðiskenningarinnar gætir vem-
lega er þegar við skoðum alheiminn í
heild sinni sem eðlisfræðikerfi. Áður
en afstæðiskenningin kom til skjal-
anna var spumingin um rúmfræði-
lega gerð alheimsins vart innan vé-
banda eðlisfræðinnar en nú er talið að
skera megi úr því með mælingum
hvort heimurinn hafi endanlega stórt
rúmmál eða sé óendanlega stór.
Kenning Einsteins hefur getið af
sér heila fræðigrein, heimsfræðina,
sem er afar virkt rannsóknasvið og
hefur verið í örum vexti undanfarin
ár samfara tækniframfórum við at-
huganir á Qarlægum fyrirbæmm í
geimnum.
Sameinuð kenning?
Hin meginkenning 20. aldar eðlis-
fræði, skammtafræðin, hefur haft
mun meiri áhrif á umhverfi okkar
allra. Hún liggur til grundvallar há-
tækni nútímans, svo sem tölvum og
geislaspilurum.
Eitt af mikUvægustu viðfangsefn-
um eðlisfræðinga á þessari öld hefur
verið að samræma lýsingu skammta-
fræðinnar sem lýtur að hinum smá-
sæja heimi og afstæðiskenningarinn-
ar, sem annars vegar snýr að hraðfara
hlutum og hins vegar að stórum kerf-
um og sterku þyngdarsviði. Það hefur
gengið vel með takmörkuðu afstæðis-
kenninguna en verr með þá almennu
en nú eru margir eðlisfræðingar bjart-
sýnir á að það takist með svonefndum
strengjakenningum, sem er það sem
ég fæst aðallega við í mínum rann-
sóknum.
Einstein helgaði siðari hluta ævi
sinnar einmitt leitinni að sameinaðri
kenningu og varð því miður lítið
ágengt. Líklegast var hann þó á réttri
leið eins og svo oft áður en það var
ekki enn komið að vitjunartíma sam-
einaðrar kenningar þegar hann dó
árið 1955 . Síðan þá hafa orðið
stórstígar framfarir í öreindafræði
sem gefa von um að „kenningin um
allt“ sé loksins innan seilingar.
Fýrirgefðu, Newton
- sagði Einstein við fyrirrennara sinn
Lárus Thorlacius, prófessor í eðlisfræði.
Tveir eðlisfræðingar bera höfuð og
herðar yfir kollega sína í greininni.
Annar þeirra, Isaac Newton, fann
upp eðlisfræðina. Hinn, Albert Ein-
stein, fann hana upp aftur.
Bylting Newtons var í því fólgin að
setja fram kenningar byggðar á ná-
kvæmum athugunum á gangi og eðli
náttúrunnar sem síðar mátti prófa
með tilraunum. Hann hefur verið
kallaður „heppinn" af því „aðeins er
til einn heimur til að uppgötva - og
Newton uppgötvaði hann.“ Hitt er
annað mál að afrek hans höfðu ekk-
ert með heppni að gera og eflaust
hafa margir, fyrr og síðar, fengið epli
í hausinn [sic] án þess að nokkuð
hlytist af annað en kannski nokkur
vel valin blótsyrði.
En lögmálum og heimsmynd
Newtons var bylt af afrekum Alberts
Einsteins í byrjun þessarar aldar og
það segir sitt um hinn hógværa Ein-
stein að honum fannst hann jafnvel
skulda Newton afsökunarbeiðni fyrir
vikið.
Kraftaverkaárið
Eftir að hafa fallið á inntökuprófi
í tækniháskóla í Zúrich sextán ára
að aldri stundaði hann nám við skóla
í Arau og útskrifaðist þaðan sem
kennari í stærðffæði og eðlisfræði
árið 1900. Næsta árið vann hann
fyrir sér sem kennari í
hlutastarfi og sótti á
meðan um stöður við
hina og þessa háskóla
en var ávallt hafnað.
Árið 1902 fékk hann
stöðu á einkaleyfisskrif-
stofu í Bem og vann þar
allt til ársins 1909. Á þessu ára-
bili gerði hann ótrúlegustu uppgötvan-
ir í fræðilegri eðlisfræði - og það í frí-
tíma sínum án nokkurra samstarfs-
manna eða aðgangs að nýjustu útgáf-
um rita í faginu.
Árið 1905 hafa sagnfræðingar siðan
nefnt annus mirabilis, eða krafta-
verkaárið, sakir þess hve miklar og
merkilegar uppgötvanir Einstein gerði
það ár.
E = mc2
Meðal þeirra var takmarkaða
afstæðiskenningin þar sem
Einstein endurtúlkaði hið sí-
gilda lögmál um afstæði,
þ.e. að lögmál eðlis-
fræðinnar væm
alltaf eins óháð við-
miði. Síðar á árinu
víkkaði hann
kenningima út
og sýndi fram á
tengsl orku og
massa með
frægustu jöfnu
allra tíma, E = mc2
(sjá nánar stuttan pistil eftir Lárus
Thorlacius eðlisfræðing annars staðar
á síðunni).
Rannsóknir og uppgötvanir Ein-
steins á árinu 1905 (og auðvitað einnig
síðar) eru viðurkenndar sem einir
mikilvægustu homsteinar nútímaeðl-
isfræði og em grundvöllur ört vaxandi
skilnings okkar á alheiminum og öllu
sem í honum er. -fln
Lárus Thorlacius, prófessor í eðlis-
frϗi, skrifar:
Eðlisfræðingar minnast Einsteins
einkum fyrir af-
stæðiskenning-
una, sem er önn-
ur af tveimur höf-
uðkenningum 20.
aldar eðlisfræði.
Hann kom reynd-
ar víðar við í eðlisfræðinni og þegar
hann fékk Nóbelsverðlaunin var það
ekki fyrir afstæðiskenninguna heldur
fyrir framlag til skammtafræðinnar,
sem er hin meginkenning eðlisfræði
20. aldar.
Afstæðiskenningin kemur tiltölu-
lega lítið við sögu í daglegu lifi. Það er
kannski einmitt þess vegna sem fólk
hefur dáðst svo mjög að þessu sköpun-
arverki Einsteins. Þær vísbendingar
sem vora fyrir hendi þegar hann vann
að gerð kenningarinnar vora langt frá
því að vera augljósar en með fijórri
hugsun náði hann engu að síður að
umbylta heimsmynd eðlisfræðinnar.
iþtt