Тензорите: историята на откритието, което едва не погуби Айнщайн
Как едно математическо изобретение едвам не довежда до полуда великия физик.
След като разгласява специфичната доктрина на относителността през 1905 година, Алберт Айнщайн посвещава идващите 10 години на създаването на теорията на гравитацията. Той се пробва да потвърди и в действителност потвърждава, че гравитацията е деформиране на геометрията на пространство-времето, породено от съществуването на материя. Но се сблъсква с компликации: времето и дистанцията са относителни и зависят от отправната система. Как тогава да се опише гравитацията обективно, без значение дали човек се движи или стои неподвижно?
Решението идва от една нова геометрична доктрина, създадена от италианските математици Грегорио Ричи-Курбастро и Тулио Леви-Чивита. Тази доктрина поставя математическите основи за основаването на „ тензора “ – разбиране, което се трансформира в основно освен в общата доктрина на относителността на Айнщайн, само че и в области като машинното образование, квантовата механика и биологията.
Използването на тензори във физиката разрешава по-дълбоко схващане на физичните закони и уравнения, като опростява записването им посредством свеждане на доста свързани физични величини до един тензор, както и записване на уравнения във тип, който не зависи от определената референтна рамка.
Тензорите мъчно се дефинират еднопосочно. За компютърните експерти тензорът е масив от цифри, в който се съхраняват значими данни. Така да вземем за пример едно число е тензор от нулев сан, лист от цифри е тензор от първи сан, а матрица от цифри е тензор от втори сан. Но за физиците и математиците тензорите имат по-дълбоко геометрично значение.
Тензорите могат да се преглеждат като резюме на векторите. Един вектор, който може да се преглежда като стрелка в пространството с дължина и посока, е тензор от първи сан. Тензорите от по-висок сан съдържат по-сложна геометрична информация. Например тензорът от втори сан, показан като матрица, се употребява за разказване на всички сили, настоящи върху един железен блок.
Тензорите дават опция на Айнщайн да опише връзката сред масата и кривината на пространство-времето в границите на едно уравнение, което би обединило 16 обособени уравнения. След публикуването ѝ през 1915 година концепцията става незаменима за физиците, математиците и експертите в други области на науката.
Тензорите се употребяват за разказване на придвижването на електроните към атомните ядра, на положенията на заплетените квантови системи, както и за разбор на параметрите на моделите за машинно образование и за проучване на биологичните наследствени характерности. Математиците употребяват тензори, с цел да изследват симетриите, да проучват свойствата на специфичните фигури и да учат връзките сред разнообразни функционалности.
Веднъж Айнщайн признал на собствен другар, че съвсем е полудял, до момента в който се опитвал да разбере тензорите. Въпреки това, справяйки се с това предизвикателство, той слага основите на научното изложение на нашия свят, което се употребява и до през днешния ден.
