David Gross

One Hundred Years of General Relativity - The Enduring Legacy of Albert Einstein

Category: Lectures

Date: 27 June 2016

Duration: 36 min

Quality: HD MD SD

Subtitles: EN DE

David Gross (2016) - One Hundred Years of General Relativity - The Enduring Legacy of Albert Einstein

As we celebrate 100 years of General Relativity I shall discuss Einstein’s enduring legacy. The Einsteinian revolution changed forever the way we think about spacetime and the universe and still shapes current research at the frontiers of fundamental physics and cosmology

Thank you and good morning everyone. It’s a pleasure to be here once again. I thought it would be appropriate this year, when we celebrate 100 years of general relativity, to talk about the enduring legacy of one of our greatest colleagues: fellow Nobel Laureate Albert Einstein. Albert Einstein, of course, is known to us all and around the world. He is after over 100 years still the most famous physicist - with the possible exception of Steven Hawking. And we all know this picture of Einstein, the wise old man, the kind, passionate exponent of peace and harmony. This is Einstein actually 100 years ago when he formulated his laws of gravity and of dynamical space-time. And this is Einstein as a younger man at his office, the patent office, when he shook up the world in 1905 with his works on special relativity and quantum mechanics. Einstein is known for many things - these pictures are iconic. But what you’re perhaps less aware of is how incredibly eloquent he was. His prose was exquisite. His papers in physics are a joy to read. And to all the young students, by the way, I urge you, go back and read the original papers in all parts of physics. They are usually so much better than the text books. And Einstein is known for his quotes - he is one of the most quotable people in the world. He wrote 4 of my favourite quotes. This is quite appropriate after the British (doesn't say "voted for the exit from the EU" – laughter, applause). And then,"Insanity: doing the same thing over and over again and expecting different results." And then physics, "God is subtle but he is not malicious." God for Einstein meant nature - who is indeed subtle but not malicious, we hope. And then the quote which I took as a guidance for making this talk: Now, Einstein burst onto the world scene of physics in 1905 with his theory of special relativity. He actually hated that name. He knew it would give ammunition to the post modernists. He preferred a theory of invariance. Because what he really did in reconciling Maxwell’s theory of electromagnetism – which he regarded as the paradigm of classical physics - and Newton’s laws of motion. Which together were simply inconsistent and had to be reconciled according to him. And he did that by taking as THE principle that there is no privileged observer, no privileged reference frame. All observers have an equally valid description, the same description, of physical reality. And in order to achieve that there must be underlying symmetries of nature that allow one to transform the point of view of one observer to that of another. It’s interesting that this principle, that there’s no privileged observer, Einstein applied to all of life and to politics: There is no privileged nation, there is no privileged religion, there’s no privileged race. What he took as fundamental, was the principle of symmetry. And he wanted to call this theory the theory of invariance. He revolutionised the way we view symmetry in nature. His great advance was to put symmetry first. Not to take the symmetry as a consequence of dynamical laws, as his contemporaries Lawrence and Parker Ray were want to do. But rather to make the symmetry principle as the primary feature of nature that constrains, restricts, inspires the allowable dynamical laws. A profound change of attitude which lead, by and large, to the realisation that symmetries come first and we should search for new symmetries. And use them in our description of nature which has largely guided the development of our understanding of the fundamental laws of nature throughout the 20th century. And that continues today - a profound change of attitude. He also changed the way we think about space and time – as you know, he unified space and time. The symmetry transformations that were the basis of special relativity transformed space and time together. And, consequently, there was no absolute notion of simultaneity. This was perhaps his most radical modification of our preconceptions that 2 events, well, one happens before the other or vice versa. But in reality there can be events which are, we say 'space-like separated', no signal could be transmitted between them, with a velocity less or equal to the speed of light. And therefore no way of telling which came first. And that depends on the observer, it’s relative. In fact, much of the history of elementary particle physics and the development of the standard model and attempts to go beyond it, are looking for new hidden symmetries of nature. They must be hidden because otherwise we would have seen them already. That might explain and enlarge the scope of our theory. One of the most exciting ideas that still has not been ruled out by experiment, is the idea of super-symmetry. Transformations of an enlarged notion of space-time. A space-time which contains extra quantum dimensions. Dimensions measured with numbers that anti-commute. And the symmetry being rotations in superspace. This symmetry is beautiful mathematically and has the potential of answering many of the problems that we face beyond the standard model. And it unifies the kinds of particles we have in nature, bosons on the one hand and fermions on the other. And we can look for it - and we are. My colleagues are looking for it desperately at Cern - the large hadron collider - and they might very well find it. There’s a little bump at 750 Gv - it might be a sign of supersymmetry, it might be nothing, who knows. We will find out. But if it turns out to be supersymmetry, we will have to accept the fact that we live not just in space-time but in superspace-time. After 1905 there were 2 outstanding issues from Einstein’s point of view. The first was that Newton’s theory of gravity was inconsistent with relativity. This was a contradiction, this was impossible. Everyone who accepted Einstein’s special relativity knew that. And many people tried to reconcile the 2 in obvious ways. But Einstein followed his own path based on his other thing that bothered him after special relativity. Namely, he wanted to extend the principle that there’s no privileged observer to accelerated observers as well. What is special about inertial observers, moving with a constant velocity? He wanted there to be no privileged observer in any sense. Many others knew, that one was going to have change Newton’s theory. But Einstein also wanted not only to do that but to extend the principle of relativity. And this led him, after much thought, to a programme which he enunciated in 1907. In which he imagined that it would be conceivable to extend the principle of relativity to systems that are accelerated with respect to each other. And in this famous paper he based his strategy and his goal on Galileo’s discovery that all bodies fall with the same acceleration. Or, we would say that the gravitational mass, that is the source of the force of gravity, is equal to the inertial mass that you must divide the force by to get the acceleration. This principle was enunciated by Galileo who was, of course, known to Newton who did experiments. Newton established that the equivalence principle to 1 part in a 1000. This was improved over the years by Bessel, by Eotvos famously, by my colleague in Princeton, Bob Dicke, and is now being extended. We now know that the equivalence principle is correct to 1 part in a trillion, a million million - it is amazing. This is what we all love about physics. This is the only place in science where we measure quantities to a precision of 1 part in a trillion. And some colleagues will spend their lives heroically trying to extend that by an order of magnitude or 2 – most likely failing, but what a heroic journey. And then, suddenly, in 1907, sitting at his desk in Bern in the patent office, he had an idea based on the equivalence principle. He thought, what would happen if a man falling off a roof did experiments. He would drop something which would fall and accelerate with him with the same acceleration. He would conclude there is no gravity. This latter is now called the 'elevator thought experiment'. Because when questioned by reporters, after Einstein became famous, they would all ask him: Well, what happened to the man who fell off the roof? So Einstein considered 2 systems. Let’s use the elevator: A rocket going upwards with a constant acceleration g and then an elevator at rest in a uniform gravitational field -g. And he said, consider these 2 systems S1 being accelerated with an acceleration g. And S2 at rest in a gravitational field with an acceleration -g. The physicists in each frame of reference, the moving elevator, the stationary elevator, in a gravitational field, do all the experiments they can do. They get exactly the same results. There is a symmetry, a principle of invariance. This was the principle that he based his search for the relativistic laws of gravity on, the equivalence principle. based on the fact that all bodies are accelerated equally in the gravitational field." And then: "At our present state of experience – notice as a good physicist, he qualifies it, who knows there might be a deviation at the trillionth percent point. But "at our present state of experience we have no reason to assume that these systems differ from each other in any respect. And therefore we shall assume a complete physical equivalence of a gravitational field and a corresponding acceleration of the reference system." If this were true it would achieve its goal of extending the principle of relativity to accelerated observables. And, conversely, it would give a way of understanding the origin of gravity. Which you could always transform to a reference frame in which you didn’t feel the force of gravity. And then, going back, you could deduce what gravity looked like. This was what he pursued with stubbornness for the next 8 years. Others tried to construct theories of relativistic gravity but ignoring this principle which he held on to like a bulldog. He knew now which direction to go. And it wasn’t easy, it was very difficult. Equivalence principle was enunciated in 1907. It wasn’t really until 1912 that he realised that the field that transmitted the mediated gravity, the dynamics of space-time, that enabled one to have this equivalence of accelerated observables, was the metric tensor that determines the distance between points in a curved manifold. He had to learn differential geometry with the help of his mathematical friends. And then it was difficult: mistake after mistake, misconception. But finally, in 1915, and in the article published just a little over 100 years ago, he announced Einstein’s equations. Which relate the curvature of space-time, how space-time is a curve manifold, much like the surface of the earth, a sphere is curved, to the source of gravity which is mass - mass is the same as energy of a body at rest. Energy and momentum - the energy momentum tensor, given by the Einstein tensor, which describes the curvature of gravity. This was announced November 25th 1915, in one of 4 talks he gave at the Prussian academy of science that year. Interesting, the 3 other talks are all on experiments. All the time he was finally getting to the final form of his equations, he knew that he had to compare the predictions of this with experiment. He had done so before. In a previous version of his theory, which was incorrect, he had calculated the deflection of light by the sun. The sun would pull on the light, deflect its curve; you could measure that during a solar eclipse. He predicted what you could have derived from Newton’s theory, 0.87 degrees. And that was wrong. There was an expedition set out to measure that deflection of light in 1914, which, lucky for Einstein on the one hand, the war broke out, the expedition was cancelled. Unlucky for him because he was a pacifist living in Berlin and notoriously opposed to the war. In 1915, in his correct theory, he realised that the deflection would be twice that value. And indeed, after the war an English expedition, led by Eddington, confirmed that and made Einstein a worldwide famous figure. The other experimental verification of his theory was a postdiction of a phenomenon that had been observed already in the 19th century, the advance of the perihelion of mercury. A discrepancy with Newtonian gravity, an outstanding puzzle that many scientists had tried to understand. And he knew that his modification of Newton’s theory would change that calculation. And in his previous version he’d calculated the advance of the perihelion and gotten the wrong result. But when he had his final equations, he sat down and rapidly did the calculation again. And got exactly on the nose the deviation. He must have been in 7th heaven. He predicted the red shift of light in the gravitational field, which was only confirmed later by 1959 and is, of course, an essential part of GPS. Makes all these things work. I want to discuss the legacy of Einstein that persists till today. It still shapes the way we work in fundamental physics. Dynamical space-time: the fact that after Einstein’s theory we’ve had to confront the fact that space-time is not just out there, rigid frame. It's dynamical, it moves, it fluctuates. The ability, for the first time ever in physics, to construct a quantitative theory of the universe, of a cosmos. And the goal which he spent the rest of his life trying to achieve, but still guides us: the search for a unified theory. So Einstein’s theory of gravity is based on the fact that space-time is dynamical, the metric of space-time. And its curvature gives rise to what we call gravity. It obviously, at large distance, reduces to Newtonian gravity, as it must because Newton’s theory is still very good. That’s how we plan and send rockets to the moon. So a guiding principle for any advance in theoretical physics is always that it agree with great precision, in some limit, with the previous theory. And Einstein’s theory is like that. But it has something new. It has a field, the metric tensor of space-time. And the field like any other field can fluctuate, can oscillate. Those oscillations are gravitational waves. That’s what makes his theory of gravity consistent with special relativity. Because when you shake the sun it takes some time for the earth to respond: the waves of gravity spread out from the sun with the speed of light. And miraculously this, 1916 is also the year in which we, finally, observed those waves. At least 2 times. Now with the incredible experiment done by LIGO, the Laser Interferometer Gravitation Wave Observatory. This is one of the facilities in - I think this is in Hanford, in Washington - where we have an interferometer, a few miles long. And the gravitational wave, passing by through the earth, changes the lengths of the arms. And you can measure the minute shift in distance and compare with theory, with Einstein’s theory and the theory of black holes, merging to form a bigger black hole. And these are the signals that are observed in the 2 observatories, one in Louisiana and one in Washington. They are right on top of each other. They’re much, much bigger than the ambient noise. And they agree precisely with the predictions of general relativity of Einstein, 100 years before in a sense, so accurately that they can be used to measure the masses of the black holes that merged and the amount of energy that was radiated - which is immense. And this now will give science, Astrophysics, a tool for exploring the universe with new telescopes. These interferometers which can see gravitational waves and measure and observe the properties of compact objects, like black holes, neutron stars and so on. Black holes were discovered 100 years ago, theoretically, by Schwarzschild. They seemed rather strange. Einstein never believed in them, they had strange properties. But now they’ve turned out, as in this example but many others, to be real astrophysical objects. And they continue to be, in addition, subjects of thought experiments, that "kein Gedanke" experiments that Einstein loved to carry out. Especially after Hawkins' realisation that in quantum theory black holes aren’t black. A black hole is a region of space where there’s so much energy density that light can’t escape, so they’re invisible. But quantum mechanically you can tunnel through and light does escape. Black holes radiate and disappear. And the conundrum - I’ll come to the conundrum. These theoretical objects, which were disbelieved by Einstein, many theorists and all observers until recently, are now believed to be abundant throughout the universe at the centre of every galaxy – this is the black hole and the Keplerian orbits around it - that tell us what its mass is: the centre of the Milky Way. They presumably are the fuel of gamma ray bursts. And they raise theoretical conundrums because if you throw information into them, if you throw stuff into them that contains information, like half of a correlated quantum pair, you seem to be forced into a mixed state. You lose information. And this has provided one of the strongest clues or problems, paradoxes, to those of us who have been trying to understand the reconciliation of dynamical space-time and quantum mechanics. Extrapolating Einstein’s theory to very short distances or very high energies provides another, many other paradoxes and problems. Which are often the guiding principles for people in the kind of game that I am involved in of looking for fundamental laws. Since the extrapolation of Einstein’s theory at very short distances gives fluctuations of space-time, quantum fluctuations that are uncontrollable, 'space-time foam' as it’s sometimes called. We are sure that we will have to go beyond Einstein’s theory, as he expected and as he himself tried to do. And we are faced with one of our major challenges today, my opinion, is to understand the true nature of space and time. Einstein taught us that space-time is dynamical. And at very short distances it fluctuates in an uncontrollable way. Many of us believe that it probably will be, in a beyond Einstein theory, best described as an emergent concept. Good at large distances – 'large' compared with 10^-33 centimetres or something like that – but still not a fundamental concept in physics. We’re asking, in a sense, what space-time is made of. Now I briefly want to describe the other legacies. Physical cosmology is perhaps the most important. Before Einstein cosmology was addressed by religion, by philosophy. We have a lot of beautiful stories. But it wasn’t science. But as soon as Einstein wrote down his equations, he realised, and others immediately, that the structure and the history of the universe is the subject of physics. In fact, Einstein feverishly began to work on a mathematical model of the universe, after 1915. And he constructed a model of the universe which he thought should be static - it’s a bad model. But he wrote to the de Sitter in 1917, "From the standpoint of astronomy, of course, I have erected but a lofty castle in the air. For me, however, it was a burning question, whether the relativity concept can be followed through to the finish or whether it leads to contradictions." You see, he had his equations which govern space-time - and the universe is space-time. He had to apply them. And he was worried that he would get nonsense. Nobody had ever in the history of physics tried to construct a mathematical theory of space-time of the universe. So he was worried. And although his models had problems and were soon discarded, he was satisfied that, Now I’m no longer plagued with the problem which previously gave me no peace." But he knew that he perpetuated something in gravitation theory which What he really didn’t like was introducing a parameter in his theory, the cosmological constant, which really was there - his fundamental principles allowed for it - and he used it to construct a static universe. Some people have called that his "biggest blunder". I don’t believe that. His biggest blunder was not predicting the expansion of universe. He was convinced that the universe was static, unchanging. You go out at night there are stars that look today like they looked yesterday. He was convinced that the universe was static. It isn’t. He could have predicted the expansion of the universe - that was his biggest blunder. He also, by the way, developed the tools that allow us – he never believed that one would ever figure out really what the universe was. And now we have, and partly with his aid. He showed how you can use the deflection of light around massive objects to map out the structure of matter to the universe. And this so-called bullet cluster where 2 clusters of galaxy are colliding. This stuff here is dark matter, the blue stuff which is measured, observed by astrophysicists who measure the deflection of light from these quasars behind the dark matter through it. And that’s how you map out, observe, dark matter in the universe. And today - Einstein would never have believed this -, after only 100 years, we have a complete, extremely detailed, quantitatively successful history of the universe. From the very beginning through a period of rapid accelerated expansion, just the normal expansion structure formation of galaxies, of planets and, we now believe, accelerated expansion dictated by his cosmological constant. We still, however, don’t know how it began, the Big Bang. And Einstein taught us that the universe is the history of space-time. And if you’re going to solve this problem, if you have a solution to the theory that explains the dynamics of space-time, it had better give a consistent description of the beginning. Or what happens at the boundary if there is a boundary and/or at the end. And that is an issue that, again, science has never had to address and, until now, was the realm of religion and philosophy. But we can no longer avoid that question. And in discussing the structure of the cosmic microwave background and the theory of inflation, we must address what happened at the beginning. What is the initial condition for the universe? What are the rules? Never asked this question. We don’t even know what the rules are. I will end briefly with the search for a unified theory which was Einstein’s obsession over the years. He always regarded his specific theory as provisional, to be replaced by a more comprehensive unified theory of space-time and matter. He always, looking at his equations, his famous equations, thought the left hand side was beautiful, the consequence of this profound symmetry of space and time. And the right hand side ugly and arbitrary and singular, the structure of matter. And he laboured for decades unsuccessfully to move the left hand side to the right hand side and explain matter from geometry. Didn’t succeed. Today we have an incredibly successful comprehensive theory of the forces and of the elementary constituents of matter, which describes the constituents of matter as made up of quarks and leptons and the forces inside the atom and the nucleus as electromagnetism. My favourite: the strong nuclear force and the weak nuclear force. Together with the Higgs sector, this completes the standard model which is incredibly successful, the most precise quantitative successful fundamental theory we’ve ever had. It could, in principle, work from the Planck length, where things tend to break down, to the edge of the universe. Extrapolating this theory, we have hints that the forces unify at that energy scale, together with gravity. And we pursue ideas of unification, like string theory. But it is very difficult to go from the large to the small, from the standard model to the grand unified theory, from now to the beginning. It’s much easier to go from the small to the large, from unified to broken, from the beginning to now. But Einstein gave us encouragement, and warning. He said, "The successful attempt to derive delicate laws of nature along a purely mental path, by following a belief in the formal unity of the structure of reality, encourages continuation in this speculative direction. The dangers of which everyone vividly must keep in sight who dares to follow it." So we continue in that direction. We ask about space-time, whose properties seem to be disappearing in this investigation to be replaced by something else, whose rules we don’t really know yet. So Einstein’s legacy - dynamical space-time, physical cosmology, unified theory - continue to shape our exploration of the fundamental laws of physics. Dynamical space-time: we now ask, what is space-time made out of? Physical cosmology: we’re faced with a question, what is the initial, and perhaps final, state? And in our attempts to construct a unified theory, we continue to explore how the forces unify. And I will skip to Einstein’s - so at the end of the 20th century, Time Magazine had to choose a person of the century. And, as theoretical physicists, I’m sure we are especially, but all physicists, all scientists, we’re very proud that the person they chose as person of the century was this theoretical physicist. Who not only was a great scientist but a great humanitarian and who used his fame and celebrity for the good of mankind. Thank you. (Applause)

Vielen Dank und guten Morgen. Es freut mich, wieder hier sein zu dürfen. Ich dachte, es wäre angemessen, in diesem Jahr, in dem wir 100 Jahre allgemeine Relativitätstheorie feiern, über das andauernde Vermächtnis eines unserer bedeutendsten Kollegen zu sprechen: den Nobelpreiskollegen Albert Einstein. Jeder hier und auf der ganzen Welt kennt natürlich Albert Einstein. Er ist auch nach über 100 Jahren immer noch der berühmteste Physiker - vielleicht mit der Ausnahme von Steven Hawking. Wir kennen alle dieses Bild Einsteins, den weisen alten Mann, den liebenswürdigen, leidenschaftlichen Vertreter des Friedens und der Harmonie. Dies ist tatsächlich Einstein vor 100 Jahren, als er die Gesetze der Schwerkraft und der dynamischen Raumzeit formulierte. Und dies ist Einstein als jüngerer Mann in seinem Büro, dem Patentamt, als er im Jahr 1905 die Welt mit seinen Veröffentlichungen über die spezielle Relativitätstheorie und Quantenmechanik aufrüttelte. Einstein ist für viele Dinge bekannt - diese Bilder sind natürlich ikonisch. Aber was vielleicht weniger bekannt ist, ist wie unbeschreiblich eloquent er war. Seine Prosa war vortrefflich. Es ist ein Vergnügen, seine Veröffentlichungen in der Physik zu lesen. Und übrigens, ich lege es Ihnen, den jungen Studenten, ans Herz, lesen Sie die Originalveröffentlichungen auf allen Gebieten der Physik. Sie sind meistens so viel besser als die Lehrbücher. Und Einstein ist für seine Zitate bekannt - er ist einer der am besten zitierbare Menschen in der Welt. Er schrieb 4 meiner Lieblings-Zitate. Das ist sehr angemessen nach dem Britischen ... (impliziert Brexit – Lachen, Applaus). Und dann: „Die Definition von Wahnsinn ist, immer wieder das Gleiche zu tun und unterschiedliche Ergebnisse zu erwarten.“ Und dann über die Physik: „Gott ist subtil, aber er ist nicht böswillig.“ Für Einstein bedeutete Gott die Natur - die zwar subtil ist, aber nicht böswillig - hoffen wir zumindest. Und dann das Zitat, das ich als Leitmotiv für das Zusammenstellen dieses Vortrags nahm: Nun, im Jahr 1905 stürmte Einstein auf die Weltbühne der Physik mit seiner speziellen Relativitätstheorie. In Wirklichkeit hasste er diesen Namen. Er wusste, dass er den Vertretern der Postmoderne Munition liefern würde. Er bevorzugte eine "Theorie der Invarianz". Weil das, was er wirklich machte, war, Maxwells Theorie des Elektromagnetismus – die er als das Beispiel der klassischen Physik betrachtete - und die newtonsche Bewegungsgesetze in Einklang zu bringen. Diese zusammengenommen waren einfach inkonsistent und mussten seiner Ansicht nach in Einklang gebracht werden. Und er tat das, indem er als DAS Prinzip annahm, dass es keine bevorzugten Beobachter gibt, keinen privilegierten Bezugsrahmen. Alle Beobachter geben eine gleichermaßen gültige Beschreibung ab, dieselbe Beschreibung der physikalischen Realität. Und um das zu erreichen, muss es zugrunde liegende Symmetrien der Natur geben, die es erlauben, den Bezugsrahmen eines Beobachters in den eines anderen umzuwandeln. Es ist interessant, dass Einstein dieses Prinzip, dass es keinen privilegierten Beobachter gibt, auf alle Dinge des Lebens und die Politik anwendete: Es gibt keine privilegierte Nation, es gibt keine privilegierte Religion, es gibt keine privilegierte Rasse. Als grundlegend nahm er das Symmetrieprinzip an. Und er wollte diese "Theorie der Invarianz" nennen. Er revolutionierte die Art und Weise, wie wir Symmetrie in der Natur betrachten. Sein großer Fortschritt war, Symmetrie als grundlegend zu nehmen und nicht die Symmetrie als Konsequenz der dynamischen Gesetze anzusehen, wie seine Zeitgenossen Lawrence und Parker Ray es zu tun pflegten. Sondern im Gegenteil das Symmetrieprinzip zum primären Merkmal der Natur zu machen, das die zulässigen dynamischen Gesetze einengt, beschränkt, hervorbringt. Das war eine tiefgreifende Einstellungsänderung, die im Großen und Ganzen zur Realisierung führte, dass Symmetrien das Primäre sind. Und wir nach neuen Symmetrien suchen sollten, um sie in unserer Beschreibung der Natur zu nutzen. Dies hat im Wesentlichen die Entwicklung unseres Verständnisses der fundamentalen Naturgesetze im gesamten 20. Jahrhundert geleitet. Und das setzt sich heute fort - eine tiefgreifende Einstellungsänderung. Er änderte auch die Art und Weise, wie wir Raum und Zeit betrachten – wie Sie ja wissen, vereinigte er Raum und Zeit. Die Symmetrietransformationen, die die Basis der speziellen Relativitätstheorie waren, transformierten Raum und Zeit gemeinsam. Und in der Konsequenz gab es keine absolute Vorstellung einer Gleichzeitigkeit. Das war vielleicht seine radikalste Änderung unserer Vorstellung, dass zwei Vorgänge, nun, einer findet vor dem anderen statt oder anders herum. Aber in Wirklichkeit gibt es Vorgänge, die wir ‚raumähnlich getrennt‘ nennen, d. h. zwischen diesen könnte kein Signal übertragen werden, mit einer Geschwindigkeit kleiner oder gleich der Lichtgeschwindigkeit. Und daher auch keine Möglichkeit festzustellen, welcher zuerst war. Und das hängt vom Beobachter ab, es ist relativ. Tatsächlich suchten wir während eines Großteils der Geschichte der Elementarteilchenphysik und der Entwicklung des Standardmodells und suchten, um über es hinaus zu gehen, nach neuen, versteckten Symmetrien der Natur. Sie müssen versteckt sein, sonst hätte man sie schon längst gesehen. Das könnte den Rahmen unserer Theorie erklären und erweitern. Einer der aufregendsten Ideen, die noch immer nicht experimentell ausgeschlossen wurde, ist die Vorstellung der Supersymmetrie. Transformationen einer erweiterten Vorstellung von Raumzeit. Eine Raumzeit, die zusätzliche Quantendimensionen enthält. Dimensionen, die durch Zahlen gemessen werden, die antikommutieren. Und die Symmetrie wird durch Rotationen im Superraum dargestellt. Diese Symmetrie ist mathematisch wunderschön und hat das Potential, viele der Probleme zu beantworten, die uns jenseits des Standardmodells begegnen. Sie vereinigt die Teilchen, die in der Natur vorkommen: Bosonen einerseits und Fermionen andererseits. Wir können danach suchen - und tun es auch. Meine Kollegen am CERN suchen verzweifelt nach ihr mit dem großen Hadron-Speicherring. Und sie haben jede Chance, sie zu finden. Es gibt da eine kleine Beule bei 750 GeV - es könnte ein Anzeichen der Supersymmetrie sein, es könnte auch nichts sein, wer weiß. Wir finden es heraus. Wenn es sich aber als Supersymmetrie herausstellt, werden wir die Tatsache akzeptieren müssen, dass wir nicht nur in Raumzeit leben, sondern in Superraumzeit. Nach 1905 gab es aus Einsteins Sicht noch 2 ungelöste Fragen. Die erste war, dass die newtonsche Schwerkrafttheorie nicht konsistent mit der Relativitätstheorie war. Das war ein Widerspruch, das was unmöglich. Jeder, der Einsteins spezielle Relativitätstheorie anerkannte, wusste das. Und viele Wissenschaftler versuchten, die 2 auf offensichtlichen Art und Weise in Einklang zu bringen. Aber Einstein verfolgte seinen eigenen Weg, der auf dem anderen Problem beruhte, das ihn nach der speziellen Relativitätstheorie umtrieb. Er wollte nämlich das Prinzip, dass es keine privilegierten Beobachter gibt, auch auf beschleunigte Beobachter ausweiten. Was ist so besonders bei ‚trägen‘ Beobachtern, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen? Er wollte, dass es überhaupt keine privilegierten Beobachter gibt. Viele andere Wissenschaftler wussten, dass man dafür die newtonsche Theorie ändern müsste. Aber Einstein wollte nicht nur das tun, sondern das Relativitätsprinzip ausdehnen. Und das führte ihn, nach vielem Nachdenken, zu einem Programm, das er im Jahr 1907 formulierte. In dem er sich vorstellte, dass es denkbar wäre, das Relativitätsprinzip auf Systeme auszudehnen, die gegeneinander beschleunigt sind. Und in dieser berühmten Veröffentlichung gründete er seine Strategie und sein Ziel auf Galileos Entdeckung, dass alle Körper mit dergleichen Beschleunigung fallen. Oder wie wir sagen würden, dass die schwere Masse, das ist die Quelle der Schwerkraft, gleich der trägen Masse ist, durch die man die Kraft teilen muss, um die Beschleunigung zu erhalten. Dieses Prinzip wurde von Galileo formuliert, und Newton, der die Experimente durchführte, natürlich bekannt. Newton bestätigte das Äquivalenzprinzip mit einer Genauigkeit von einem Promille. Über die Jahre wurde das durch Bessel, bekanntermaßen durch Eötvös, durch meinen Princetonkollegen, Bob Dicke, verbessert und wird jetzt erweitert. Wir wissen mit einer Präzision von einem Teil in einer Billion, einer Million Millionen, dass das Äquivalenzprinzip korrekt ist - das ist unglaublich. Das ist es, was wir alle an der Physik so lieben. Es ist die einzige Wissenschaft, wo Größen mit einer Präzision von einem Teil in einer Billion gemessen werden. Und einige Kollegen verbringen ihr Leben heldenhaft damit zu versuchen, dieses um eine Größenordnung oder zwei zu verbessern – und werden wahrscheinlich scheitern, aber was für eine heroische Reise. Und dann plötzlich, im Jahr 1907, er saß an seinem Schreibtisch im Berner Patentamt, hatte er basierend auf dem Äquivalenzprinzip eine Idee. Er dachte, was würde passieren, wenn ein Mann Experimente durchführt, während er von einem Dach fällt. Er würde etwas fallen lassen, das mit derselben Beschleunigung mit ihm fallen würde. Er würde daraus schließen, dass es keine Schwerkraft gibt. Dies ist nun als das ‚Aufzugsgedankenexperiment‘ bekannt. Der Grund ist, dass alle Reporter, die ihn interviewten, nachdem er berühmt geworden war, fragen würden: Was passiert denn mit dem Mann, der vom Dach fällt? Einstein betrachtete daher 2 Systeme. Nehmen wir den Fahrstuhl: Eine Rakete, die sich mit konstanter Beschleunigung g nach oben bewegt, und ein in Ruhe befindlicher Aufzug in einem konstanten Schwerkraftfeld -g. Und er sagte: Betrachten wir diese zwei Systeme. S1, das sich mit einer Beschleunigung g bewegt, und S2 in Ruhe, in einem Schwerkraftfeld mit der Beschleunigung -g. Die Physiker führen alle durchführbaren Experimente in jedem Bezugsrahmen durch – dem sich bewegenden Fahrstuhl, dem stationären Fahrstuhl in einem Schwerkraftfeld. Sie erhalten genau dieselben Ergebnisse. Es gibt eine Symmetrie, ein Invarianzprinzip. Dies war das Prinzip, auf das er seine Suche nach den relativistischen Schwerkraftgesetzen gründete, das Äquivalenzprinzip. basierend auf der Tatsache, dass alle Körper im Schwerkraftfeld gleich beschleunigt werden.“ Und dann: „Soweit unsere Erfahrung derzeit reicht“ - beachten Sie, dass er es als guter Physiker qualifiziert – wer weiß, es gibt vielleicht eine Abweichung bei einem billionstel Prozent -, aber „soweit unsere Erfahrung derzeit reicht, haben wir keinen Grund anzunehmen, dass diese Systeme sich voneinander in irgendeinem Aspekt unterscheiden. Und daher müssen wir eine totale physikalische Äquivalenz eines Schwerkraftfeldes und einer entsprechenden Beschleunigung des Referenzsystems annehmen.“ Wenn das wahr wäre, würde es sein Ziel erfüllen, das Relativitätsprinzip auf beschleunigte beobachtbare Größen auszudehnen. Und umgekehrt lieferte es einen Weg, den Ursprung der Schwerkraft zu verstehen. Was man dann in einen Bezugsrahmen transformieren könnte, in dem man die Schwerkraft nicht fühlt. Und dann, wenn man zurückgeht, kann man darauf schließen, wie die Schwerkraft aussah. Und das hat er hartnäckig über die nächsten 8 Jahre verfolgt. Andere versuchten, Theorien der relativistischen Schwerkraft zu konstruieren, aber ignorierten dieses Prinzip, in das er sich wie eine Bulldogge verbiss. Er wusste jetzt, welche Richtung er einschlagen musste. Und es war nicht leicht, es war sehr schwierig. Das Äquivalenzprinzip wurde im Jahr 1907 formuliert. Erst im Jahr 1912 erkannte er, dass das Feld, welches die Schwerkraft überträgt oder vermittelt, ein metrischer Tensor war, der den Abstand zwischen Punkten auf einer gekrümmten Mannigfaltigkeit bestimmt. Er musste mit der Unterstützung von Freunden aus der Mathematik Differenzialgeometrie lernen. Und dann wurde es schwierig: ein Fehler nach dem anderen, Missverständnisse. Aber endlich, im Jahr 1915, gab er in dem Artikel, der vor gut 100 Jahren veröffentlicht wurde, die einsteinschen Gleichungen bekannt. Die die Krümmung der Raumzeit - wie Raumzeit eine gekrümmte Mannigfaltigkeit ist, etwa wie die Oberfläche der Erde, eine Kugel ist gekrümmt – zur Quelle der Schwerkraft in Beziehung setzen, die die Masse ist - Masse ist dasselbe wie Energie eines ruhenden Körpers. Energie und Impuls – der Energie-Impuls-Tensor, der durch den Einsteintensor gegeben wird und der die Krümmung der Schwerkraft beschreibt. Dies wurde am 25. November 1915 in einem von 4 Vorträgen bekannt gegeben, die er in dem Jahr an der Preußischen Akademie der Wissenschaften hielt. Interessanterweise, sind die 3 anderen Vorträge alle über Experimente. Die ganze Zeit, die er zur finalen Form seiner Gleichungen benötigte, wusste er, dass er die Vorhersagen daraus mit dem Experiment vergleichen musste. Er hatte das schon zuvor gemacht. In einer früheren Version seiner Theorie, die nicht richtig war, hatte er die Ablenkung des Lichts durch die Sonne berechnet. Die Sonne würde am Licht ziehen, seine Bahn ablenken; man könnte das während einer Sonnenfinsternis messen. Er sagte vorher, was man aus der newtonschen Theorie herleiten würde, 0,87 Grad. Und das war falsch. Es gab eine Expedition, die diese Lichtablenkung im Jahr 1914 messen wollte, die, für Einstein einerseits glücklicherweise, abgebrochen wurde, weil Krieg ausbrach. Aber auch unglücklicherweise für ihn, weil er ein Pazifist war, der in Berlin lebte, und er bekanntermaßen gegen den Krieg war. Im Jahr 1915, in seiner richtigen Theorie, erkannte er, dass die Ablenkung das Doppelte des Wertes betragen würde. Und tatsächlich, nach dem Krieg wurde das durch eine englische Expedition unter der Führung von Eddington bestätigt und machte Einstein zu einer weltweit berühmten Persönlichkeit. Die weitere experimentelle Verifizierung seiner Theorie war eine Erklärung eines Phänomens, das schon im 19. Jahrhundert beobachtet wurde, die Perihelbewegung des Merkurs. Eine Diskrepanz zur newtonschen Schwerkraft, ein ungelöstes Rätsel, das viele Wissenschaftler zu verstehen versucht hatten. Und er wusste, seine Modifizierung der newtonschen Theorie würde diese Berechnung ändern. Und in seiner vorherigen Version hatte er die Bewegung des Periheliums berechnet und das falsche Ergebnis erhalten. Aber als er seine endgültigen Gleichungen hatte, setzte er sich daran und machte schnell noch einmal die Berechnung. Und bekam die ganz genaue Abweichung. Er muss sich im siebten Himmel gewähnt haben. Er sagte die Rotverschiebung des Lichts in einem Schwerkraftfeld voraus, was erst später, im Jahr 1959, bestätigt wurde und ein wesentlicher Bestandteil des GPS ist. Das bringt all diese Dinge zum Funktionieren. Ich möchte Einsteins Vermächtnis diskutieren, das bis heute andauert. Es prägt auch heute noch unsere Arbeitsweise in der Grundlagenphysik. Dynamische Raumzeit: Nach Einsteins Theorie müssen wir der Tatsache ins Auge schauen, dass die Raumzeit da draußen nicht nur ein fester Bezugsrahmen ist. Sie ist dynamisch, bewegt sich, fluktuiert. Die Fähigkeit, zum ersten Mal in der Physik überhaupt, eine quantitative Theorie des Universums, eines Kosmos, zu konstruieren. Und das Ziel, das er für den Rest seines Lebens versuchte zu erreichen und das uns immer noch leitet: die Suche nach einer vereinheitlichten Theorie. Einsteins Schwerkrafttheorie basiert also auf der Tatsache, dass Raumzeit dynamisch ist, die Metrik der Raumzeit. Und ihre Krümmung erzeugt das, was wir Schwerkraft nennen. Bei großen Entfernungen reduziert sie sich offensichtlich zur newtonschen Schwerkraft, so wie sie das tun muss, weil die newtonsche Theorie immer noch sehr gut ist. Mit ihr planen und senden wir Raketen zum Mond. Ein Leitprinzip für jeden Fortschritt in der theoretischen Physik ist, dass sie mit großer Präzision, innerhalb irgendwelcher Grenzen, mit der früheren Theorie übereinstimmt. Und Einsteins Theorie tut das. Aber sie hat etwas Neues: Sie hat ein Feld, den metrischen Raumzeittensor. Und das Feld kann wie jedes andere Feld schwanken, kann schwingen. Diese Schwingungen sind Gravitationswellen. Und das macht seine Schwerkrafttheorie konsistent mit der speziellen Relativitätstheorie. Weil es einige Zeit braucht, bis die Erde reagiert, wenn man die Sonne schüttelt: Die Gravitationswellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Sonne aus. Wundersamerweise ist dieses Jahr, 2016, auch das Jahr, in dem wir diese Wellen endlich beobachtet haben - mindestens zweimal –, durch das unglaubliche Experiment mit dem LIGO, dem Laser Interferometer Gravitation Wave Observatory. Dies ist eine der Anlagen in - ich denke das ist Hanford, in Washington - wo wir ein Interferometer haben, ein paar Meilen lang. Und die Gravitationswelle ändert die Länge der Arme, während sie die Erde passiert. Und man kann die winzige Abstandsänderung messen und mit der Theorie vergleichen, mit Einsteins Theorie und der Theorie der schwarzen Löcher, die fusionieren und ein größeres schwarzes Loch bilden. Dies sind die beobachteten Signale der 2 Observatorien, das eine in Louisiana und das andere in Washington. Sie liegen genau übereinander. Sie sind viel, viel größer als das Umgebungsrauschen. Und sie stimmen präzise mit den Vorhersagen der einsteinschen allgemeinen Relativitätstheorie überein, 100 Jahre vorher, so genau, dass sie genutzt werden können, die Masse der schwarzen Löcher zu messen, die verschmolzen sind, und die Energiemenge, die abgestrahlt wurde - und die enorm ist. Und dies wird jetzt der Wissenschaft, der Astrophysik, ein Werkzeug in die Hand geben, das Universum mit neuen Teleskopen zu erforschen. Diese Interferometer nämlich, die Gravitationswellen sehen können und die Eigenschaften von kompakten Objekten, wie schwarzen Löchern, Neutronensternen usw. messen und beobachten können. Schwarze Löcher wurden theoretisch vor 100 Jahren durch Schwarzschild entdeckt. Sie schienen ziemlich merkwürdig zu sein. Einstein hat nie an sie geglaubt, sie hatten merkwürdige Eigenschaften. Aber sie haben sich inzwischen - wie in diesem Beispiel, aber es gibt viele andere – als reale astrophysikalische Objekte herausgestellt. Und zusätzlich sind sie weiterhin das Objekt für "kein Gedanke"-Experimente, die Einstein gerne durchführte. Besonders nachdem Hawkins erkannte, dass schwarze Löcher in der Quantentheorie nicht schwarz sind. Ein schwarzes Loch ist ein Bereich im All, wo die Energiedichte so hoch ist, dass Licht nicht entkommen kann. Sie sind daher unsichtbar. Aber quantenmechanisch kann man durchtunneln und Licht entkommt. Schwarze Löcher strahlen und verschwinden. Und das Rätsel - ich komme noch zum Rätsel. Diese theoretischen Objekte, an die Einstein, viele Theoretiker und alle Beobachter bis vor Kurzem nicht glaubten, existieren, so der derzeitige Stand, vermutlich zahlreich im ganzen Universum im Zentrum jeder Galaxie. Dies ist das schwarze Loch und die Keplerbahnen um es herum, die uns verraten, was seine Masse ist: das Zentrum der Milchstraße. Sie füttern vermutlich Gammastrahlenausbrüche. Und sie werfen theoretische Rätsel auf, weil, wenn man Information in sie hinein wirft dann wird man anscheinend in einen gemischten Zustand gezwungen, Informationen gehen verloren. Und dies liefert einen der stärksten Hinweise - oder Problem oder Paradox - für diejenigen von uns, die versuchen, die Verbindung zwischen dynamischer Raumzeit und der Quantendynamik zu verstehen. Die Extrapolation der einsteinschen Theorie zu sehr kleinen Entfernungen hin oder sehr hohen Energien liefert viele andere Paradoxe und Probleme, die oft das Leitprinzip für Wissenschaftler bei der Art von Arbeit sind, in die ich involviert bin: die Suche nach Naturgesetzen. Da die Extrapolation der einsteinschen Theorie hin zu kleinen Entfernungen Fluktuationen der Raumzeit erzeugt, Quantenfluktuationen, die unbeherrschbar sind - ‚Raumzeit-Schaum‘, wie es manchmal auch genannt wird -, sind wir sicher, dass wir über die einsteinsche Theorie hinaus gehen müssen, wie er es erwartete und es selbst auch versuchte. Und wir stehen meiner Ansicht nach vor einer unserer Hauptherausforderungen, nämlich die wahre Natur von Raum und Zeit zu verstehen. Einstein hat uns gelehrt, dass Raumzeit dynamisch ist. Und auf sehr kurze Entfernungen fluktuiert sie unkontrollierbar. Viele Wissenschaftler glauben, dass es vermutlich, in einer Theorie jenseits der Einsteinschen, am besten als ein aufkommendes Konzept beschrieben wird. Gut bei großen Entfernungen - groß‘ verglichen mit 10^-33 cm oder so -, aber noch immer kein grundsätzliches Konzept in der Physik. Wir fragen sozusagen, woraus Raumzeit besteht. Nun möchte ich kurz die anderen Vermächtnisse beschreiben. Physikalische Kosmologie ist vielleicht das Wichtigste. Vor Einstein wurde Kosmologie durch die Religion, durch die Philosophie betrieben. Es gibt dazu eine Menge schöner Geschichten, aber es war keine Wissenschaft. Aber sobald Einstein seine Gleichungen aufschrieb, erkannten er und andere sofort, dass die Struktur und die Geschichte des Universums ein Thema der Physik sind. Tatsächlich begann Einstein nach 1915 fieberhaft an einem mathematischen Modell des Universums zu arbeiten. Und er konstruierte ein Modell des Universums, das aus seiner Sicht statisch sein sollte - es ist ein schlechtes Modell. Aber er schrieb an de Sitter im Jahr 1917: Für mich war es aber eine brennende Frage, ob das Relativitätsprinzip bis zum Ende durchgeführt werden kann, oder ob es zu Widersprüchen führt.“ Sehen Sie, er hatte seine Gleichungen, die die Raumzeit beherrschen - und das Universum ist Raumzeit. Er musste sie anwenden. Und er war in Sorge, dass Unsinn herauskommen könnte. Niemand hatte je in der Geschichte der Physik versucht, eine mathematische Theorie der Raumzeit des Universums aufzustellen – er war daher besorgt. Und obwohl seine Modelle Probleme hatten und schnell verworfen wurden, war er zufrieden, dass „ich in der Lage bin, die Idee bis zur Vervollständigung durchzudenken, ohne auf Widersprüche zu treffen. Nun quält mich das Problem nicht länger, das mir keine Ruhe ließ.“ Aber er wusste, dass er in der Schwerkrafttheorie etwas weitergeführt hatte, das ihn „der Gefahr aussetzte, in eine Irrenanstalt eingewiesen zu werden.“ Was er wirklich nicht mochte, war, einen Parameter in seine Theorie einzuführen, die kosmologische Konstante, die es tatsächlich gab - seine grundlegenden Prinzipien ermöglichten sie – und er benutzte sie, um ein statisches Universum zu konstruieren. Einige haben das seinen „gröbsten Fehler“ genannt. Für mich ist das nicht so - sein gröbster Fehler war, die Expansion des Universums nicht vorherzusagen. Er war überzeugt, dass das Universum statisch war, sich nicht änderte. Gehen Sie nachts nach draußen, da sind die Sterne und sie sehen heute genauso aus wie gestern. Er war überzeugt, dass das Universum statisch war. Ist es nicht. Er hätte die Expansion des Universums vorhersagen können - das war sein gröbster Fehler. Er entwickelte übrigens auch die Werkzeuge, die es uns erlauben – er glaubte nie, dass man jemals herausfinden würde, was das Universum war. Und jetzt haben wir das gemacht, und teilweise mit seiner Hilfe. Er zeigte, wie man die Lichtablenkung um schwere Objekte herum ausnutzen kann, die Struktur der Materie im Universum zu kartieren. Und dieser sogenannte Geschosshaufen, wo zwei Galaxienhaufen zusammenstoßen, dieses Zeug hier ist dunkle Materie, das blaue, das gemessen wird, beobachtet durch Astrophysiker, die die Lichtablenkung von diesen Quasaren hinter der dunklen Materie durch sie hindurch messen. Und so kartiert und misst man dunkle Materie im Universum. Und heute,Einstein hätte es nie geglaubt, nach nur 100 Jahren, haben wir eine vollständige, extrem detaillierte, quantitativ erfolgreiche Geschichte des Universums, vom Anfang über einer Periode der schnellen, beschleunigten Expansion, nur die normale Expansionsstrukturbildung der Galaxien, der Planeten. Und, so glauben wir heute, einer beschleunigten Expansion, die durch seine kosmologische Konstante diktiert wird. Wir wissen aber noch nicht, wie es anfing, der Urknall. Einstein hat uns gelehrt, dass das Universum die Geschichte der Raumzeit ist. Und wenn man dieses Problem löst, wenn man eine Lösung für die Theorie hat, die die Dynamik der Raumzeit erklärt, muss sie unbedingt eine konsistente Beschreibung des Anfangs liefern. Oder was an der Grenze passiert, wenn es eine Grenze gibt, und/oder was am Ende passiert. Und das ist wieder eine Frage, die die Wissenschaft noch nie ansprechen musste – bis jetzt war es das Gebiet der Religion und Philosophie. Aber wir können dieser Frage nicht länger aus dem Weg gehen. Und wenn wir die Struktur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und die Theorie der Ausdehnung diskutieren, dann müssen wir ansprechen, was am Anfang geschah. Was ist die Ausgangsbedingung für das Universum? Was sind die Regeln? Wir haben diese Frage nie gestellt. Wir wissen nicht einmal, was die Regeln sind. Zum Schluss noch ganz kurz die Suche nach der Vereinheitlichungstheorie, von der Einstein über die Jahre besessen war. Er betrachtete seine spezifische Theorie immer als vorläufig - sie würde durch eine umfassendere, vereinheitlichte Theorie der Raumzeit und Materie ersetzt werden müssen. Er hat immer gedacht, wenn er sich seine Gleichungen, seine berühmten Gleichungen ansah, dass die linke Seite schön sei, die Konsequenz dieser profunden Symmetrie von Raum und Zeit. Und die rechte Seite hässlich, beliebig und singulär, die Struktur der Materie. Er mühte sich jahrzehntelang ohne Erfolg, die linke Seite auf die rechte Seite zu bringen und Materie aus der Geometrie heraus zu erklären. Es ist ihm nicht gelungen. Heute haben wir eine unglaublich erfolgreiche, umfangreiche Theorie der Kräfte und der Elementarbausteine der Materie, die die Materiebausteine als Komposition aus Quarks und Leptonen beschreibt. Und die Kräfte innerhalb des Atoms und des Kerns als Elektromagnetismus. Mein Favorit: die starke Kernkraft und die schwache Kernkraft. Zusammen mit dem Higgsvektor, komplettiert das das Standardmodell, das unglaublich erfolgreich ist. Die präziseste, quantitativ erfolgreichste, grundlegende Theorie, die wir je hatten. Sie könnte prinzipiell ab der Plancklänge, wo Dinge die Tendenz haben zusammenzubrechen, bis zum Rand des Universums funktionieren. In der Extrapolation dieser Theorie haben wir Hinweise, dass die Kräfte sich auf dieser Energieskala zusammen mit der Schwerkraft vereinigen. Und wir verfolgen Ideen der Vereinheitlichung, wie beispielsweise die Stringtheorie. Aber es ist sehr schwierig, von Großen zum Kleinen zu gehen, vom Standardmodell zur großen vereinheitlichten Theorie, vom Jetzt zum Anfang. Es ist viel leichter, vom Kleinen zum Großen zu gehen, vom Geeinten zum Zerbrochenen, vom Anfang zum Jetzt. Aber Einstein ermutigte uns, und warnte uns zugleich. Er sagte: „Der erfolgreiche Versuch, delikate Naturgesetze entlang eines ausschließlich gedanklichen Wegs abzuleiten, der Glaube an die formale Einheit der Struktur der Realität, ermutigt die Fortsetzung in diese spekulative Richtung. Die Gefahren, die jeder klar im Auge behalten muss, der es wagt, dem zu folgen.“ Also machen wir in dieser Richtung weiter. Wir fragen nach der Raumzeit, ihren Eigenschaften, die in dieser Untersuchung zu verschwinden scheinen, um durch etwas anderes ersetzt zu werden, dessen Regeln wir wirklich noch nicht kennen. Also Einsteins Vermächtnis - dynamische Raumzeit, physikalische Kosmologie, vereinheitlichte Theorie – werden weiterhin unsere Erforschung der Naturgesetze der Physik formen. Dynamische Raumzeit: wir fragen derzeit, aus was besteht Raumzeit? In der physikalische Kosmologie sind wir sind mit der Frage konfrontiert, was ist der anfängliche, und vielleicht der endgültige Zustand? Und in unseren Versuchen, eine vereinheitlichte Theorie zu konstruieren, werden wir mit der Untersuchung fortfahren, wie die Kräfte sich vereinen. Am Ende des 20. Jahrhunderts hatte das Time Magazin die Aufgabe, die Persönlichkeit des Jahrhunderts zu wählen. Und als theoretischer Physiker bin ich sicher - alle Physiker, alle Wissenschaftler, dass wir sehr stolz sind, dass die Person, die zur Persönlichkeit des Jahrhunderts gewählt wurde, ein theoretischer Physiker war. Der nicht nur ein großer Wissenschaftler war, sondern auch ein großer Menschenfreund, und der seinen Ruhm und seine Prominenz zum Nutzen der Menschheit eingesetzt hat. Danke sehr.


As we celebrate 100 years of General Relativity I shall discuss Einstein’s enduring legacy. The Einsteinian revolution changed forever the way we think about spacetime and the universe and still shapes current research at the frontiers of fundamental physics and cosmology. I shall review the current status of Einstein’s theory and the ongoing attempts to construct a quantum theory of gravity and to unify all the forces of nature.