Ekvivalensprinsippet

For hundre år siden arbeidet Albert Einstein utrettelig gjennnom mange år for å utforme den generelle relativitetsteorien. Hans utgangspunkt, hans drivkraft og hans håp om at han en dag måtte få på plass matematikken i teorien, var det såkalte ekvivalensprinsippet: Hvis man ikke gjennom sansing og målinger kan skille mellom det å være i akselerert bevegelse og det å være i et gravitasjonsfelt, må de fysiske forholdene i bunn og grunn være de samme. Eller mer presist - likeverdige, altså ekvivalente. Det samme gjelder det å være i fritt fall i et tyngdefelt, og det å være vektløs uten akselerasjon. Vi vet at Einstein i 1915 til slutt lykkes å formalisere teorien, og at dens mange konsekvenser i tur og orden er blitt bekreftet av måledata.
Noe av det virkelig nye i Einsteins verdensanskuelse var at selve rommet krummer seg der det er gravitasjonsfelter. Man erkjente at man ikke lenger kunne se på verdensrommet som en beholder for de objektene som finnes der, og formulerte det gjerne slik: Masse vekselvirker med rommet og får det til å krumme seg. En vanlig illustrasjon har vært en biljarkule som får en gummiduk til å krumme. Krummingen kan blant annet medføre at lyset fra en stjerne endrer retning når den passerer nær et massivt himmellegeme, noe som ble bevist av astronomen Arthur Eddington under en solformørkelse i 1919.
Men erkjennelsen så ut til å stoppe der** - masse (gravitasjon) får rommet til å krumme seg, og krumming får masse til å endre retning (akselerere).
Hvis man derimot tar ekvivalensprinsippet fullt ut på alvor, vil man erkjenne at masse like gjerne kan anses som et fellesbegrep for den krumming av romtiden som er knyttet til de mekaniske egenskapene gravitasjon og treghet.
Dette med krumning og masse er kanskje ikke så fjernt fra vår erfaring som først antatt. Hvis man sitter i en båt på vannet og møter en bølge, kan man egentlig ikke vite om båten ble truffet av noen tonn med vann eller om det var en spesiell krumning av vannets overflate. Bølger vil vi helt naturlig forstå som krumning, mens begrepet masse synes fremmed. I vår forståelse av masse og rom er det omvendt - der synes vi masse er naturlig og håndgripelig, mens krumning virker fremmed.
Vår oppfatning av masse som et objekt som er adskilt fra rommet er etablert ved det faktum at mange av de konstellasjoner av materie som vi omgir oss mest med kombinerer egenskapene gravitasjon og treghet med ugjennomsiktighet, fasthet (faste stoffer) og avgrensethet. Men kosmologene forteller oss at størstedelen av massen i kosmos er usynlig, og da skjønner vi at vår forestilling om masse kan måtte komme til en revisjon.

** Etterskrift 16.12.2010: I 1938 tok Einstein til orde for en enda mer radikal forståelse av masse og rom enn den nye erkjennelse kollegaer fikk ved gjennombruddet for den generelle relativitetsteorien.