Relativitetsteorins förborgade hemligheter

Professor Hans Ringström får anslag av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, till en postdoktoral tjänst för att rekrytera en forskare från utlandet till Institutionen för matematik, KTH, Stockholm.

Trots att Einsteins allmänna relativitetsteori är drygt hundra år gammal, är dess ökänt svåra ekvationer inte fullt lösta än. Samtidigt har behovet av att förstå ekvationerna på djupet ökat med nya upptäckter som gjorts under de senaste två decennierna.

I slutet av 1990-talet överraskades astronomerna av att universums expansion ökar i tilltagande takt och i september 2015, observerades för första gången någonsin gravitationsvågor från kolliderande svarta hål. Att vågorna skulle finnas förutsade redan relativitetsteorin. Nu kommer de att revolutionera studier av universum främst för att gravitationsvågorna ger en ny och annorlunda bild av de kosmiska skeendena än ljus och all annan elektromagnetisk strålning gett hittills.

Hittills använde fysiker ytterst symmetriska modeller av universum för att lösa Einsteins ekvationer. Även lösningarna till mer avgränsade system, som en planet, en galax eller ett svart hål, har byggt på symmetriska antaganden. På 1970-talet utvecklades ett nytt, geometriskt angreppssätt. Stephen Hawking och andra beskrev singulariteterna, då gravitationen blir oändlig inuti svarta hål och vid big bang, som troligen typiska för Einsteins ekvationer.

De nya beskrivningarna förblev dock endast kvalitativa och begränsade. Därför har intresset under de senaste 30 åren vänt mot andra lösningsmetoder där symmetrikraven är svagare. Dessa tillvägagångssätt ger hopp om att skapa matematiska grundvalar för att bättre förstå Einsteins relativitetsteori och därmed tolka den ständigt växande samlingen av kosmiska observationer.

Foto Jann Lipka