Aika kummallinen juttu; yhtenäisyys teoria ja avaruuden poimut, ajassa ja paikassa liikkumisen salat

 

Einstein julkaisi fysiikan historian merkittävimpiin teorioihin lukeutuvan yleisen suhteellisuusteorian vuonna 1916.  Pian tämän jälkeen alettiin puhua kaiken teoriasta l. yhtenäisyysteoriasta.  Monet fyysikot olivat siihen aikaan tyytymättömiä kvanttimekaniikan antamaan kuvaan fysikaalisesta todellisuudesta. Tästä syntyi ajatus yhdistää kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria. Tämä oli myös Einsteinin tärkeimpiä tavoitteita suhteellisuusteorian jälkeen. Hän työskenteli asian parissa vuosikymmeniä olematta kuitenkaan tyytyväinen keksimiinsä ratkaisuihin.

Yleisen suhteellisuusteorian mukaan ei avaruuteen voi syntyä tai synnyttää paikallisia poimuja. Vuonna 1928 Einstein julkaisu oman yhtenäisyysteoriansa.  Tässä teoriassa Einstein esittää torsio-vektorin käsitteen, joka kuitenkin muuttaa käsityksen paikallisten aika-avaruusvääristymien mahdollisuudesta.

Merkittävän lisän teorian kehittelyssä antoi saksalainen tohtori Theodor Franz Eduard Kaluza. Hän kykeni ratkaisemaan gravitaation ja elektromagnetismin yhdistämisen ongelman lisäämällä  yhden ulottuvuuden Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian neljään ulottuvuuteen,  joista siis kolme oli avaruuden ulottuvuutta ja  neljäs ulottuvuus aika. Vuonna 1919 Kaluza kirjoitti Einsteinille kertoen mallistaan. Einstein oli hämmästynyt ja kirjoitti Kaluzan teoriaa ylistäviä lausumia. Kaluza oli kirjoittanut Einsteinin gravitaatiolle luomat kenttäyhtälöt viidelle ulottuvuudelle. Nämä yhtälöt pitivät sisällään Einsteinin neliulotteisen mallin, johon lisättynä tärkeä pala, joka oli tarkalleen Maxwellin yhtälöt sähkömagneetisille kentille.  Näin hän oli yhdistänyt kaksi tärkeää teoriaa.

Ruotsalainen matemaatikko Oscar Klein kehitti vuonna 1926 Kaluzan viisidimensionaaliselle teorialle geometrisen mallin.  Ja näin malli sai lopulta nimen Kaluza-Klein teoria. Tämä oli siis ensimmäinen yhtenäisyysteoria, joka yhdisti gravitaation ja sähkömagnetismin. Teoria ei kuitenkaan ole vielä 'kaiken teoria', koska siitä puuttuu kaksi tärkeää voimaa; heikko ja vahva vuorovaikutus.

Joka tapauksessa malli tarjosi mahdollisuuden aika-avaruuden paikallisten vääristymien luomiseen, mikäli siitä pystyttäisiin rakentamaan kone.

Kaluza toisin kuin Einstein pysyi Saksassa toisen maailman sodan aikana. Hänen oli valittu 1936 Göttingenin yliopiston professorin virkaan, jossa hän pysyi kuolemaansa asti 1954.

Huolimatta Kaluza-Klein teorian kytkennöistä juutalaiseen Einsteiniin natsihallinto piti teoriaa aidosti arjalaisena. 1930 luvulla teoriasta pidettiin vähän ääntä. Tämä voi johtua siitä, että natsihallinnossa ymmärrettiin teorian mahdollisuudet aseteollisuudelle ja täten teoria ja sen tekniset sovellutukset julistettiin valtiolliseksi salaisuudeksi.

Mahdollisuudet tehdä teoriasta insinööritiedettä ja sähköinen kone tuli varmasti myös muiden maiden kuten yhdysvaltojen mieleen.

Kaluza-Klein teoria, kun siihen lisätään torsio vektori, antoi teoreettisen perustan luoda kaksi merkillistä projektia, jotka kummatkin ovat luokiteltu sotateollisuudessa huippusalaiseksi. Nimittäin USA:ssa Philadelphia-koe ja Saksassa Bell-projekti.

Nämä saattoivat johtaa kokeisiin, jossa voitiin liikkua paikassa ja ajassa.