一百年前的今天,在第一次世界大戰(zhàn)之后,一位英國天文學家在一次觀測日食的記錄中,證明了愛因斯坦廣義相對論中對宇宙中光線彎曲的論述,使愛因斯坦名揚天下,成為物理傳說。 在相對論發(fā)表的當年,大膽的新理論思想與阿爾伯特?愛因斯坦(Albert Einstein)畫上等號,他的姓氏與天才同義。但他的名字并不總能給人產生這種感覺:人們懷疑他的理論是否現(xiàn)實。 1919年,英國天文學家亞瑟?愛丁頓(Arthur Eddington)和他的研究小組開始尋找因大型物體重量造成光線彎曲的跡象,欲證明愛因斯坦的理論已經超過艾薩克?牛頓(Isaac Newton)的經典力學。 根據(jù)牛頓力學理論,光沒有質量,不會受到重力的影響,所以光線能夠始終保持直線運動。雖然愛因斯坦廣義相對論沒有直接與牛頓理論相悖沖突,但愛因斯坦把引力描述為時空的一種幾何屬性(曲率)。愛丁頓因此假設,如果太陽的重力可以使光線彎曲,那么當從地球上觀察太陽附近的星星時,也能發(fā)現(xiàn)它們的位置已略微不同。 1919年5月29日,愛丁頓和他的團隊在西非海岸島普林西比島(Príncipe)上,觀察了長時間的日食,成功拍攝了一些接近黑暗太陽的星星。同一時間,一些天文學家也在巴西的索布拉爾鎮(zhèn)進行觀測。 他們使用了可移動儀器記錄畢宿星團(Hyades)的恒星,圖像顯示它形成了金牛座中公牛的臉。愛丁頓把這些觀察結果和先前在夜間看到的星星位置進行比較,經過多次計算,科學家們計算出畢宿星團的星光在通過地球的路徑上,經過太陽時確實發(fā)生了變化。當天在普林西比島捕捉到的恒星位置驗證了愛因斯坦的理論。 1919年的這一證明使愛因斯坦成為明星。在隨后的幾十年中,其它實驗相繼驗證了愛因斯坦相對論的理論。 愛因斯坦想到了這種可能性:一個具有足夠質量的物體的重力可以彎曲光線,而且結合數(shù)學方程式和實驗能確定光線會以相同速度傳播,這就是狹義相對論,即光速不變原理。 羅恩?考恩(Ron Cowen)在他2019年新書《重力世紀》(Gravity’s Century)中寫道,最明顯的是,調查結果發(fā)現(xiàn)星光極大地變化,“距離兩英里遠處,相當于四分之一的角度。” 考恩認為,愛丁頓的宗教信仰貴格會(Quaker),加大了他對愛因斯坦大膽科學理論的支持。另一位作家和物理學家丹尼爾?肯尼菲克(Daniel Kennefick)則推測,愛丁頓的世界觀讓他的科學假設成功。 英國王室天文學會主席邁克·克魯斯(Mike Cruise)通過聲明表示,“一個世紀以前,天文學家證實了廣義相對論,使我們永遠改變了對宇宙的認識。愛因斯坦和愛丁頓的成果是第一次世界大戰(zhàn)后國際合作的一個驚人例子?!?/span> 日食 日食,每隔幾年從地球上看,月亮總能夠完全精確地遮擋整顆太陽,地球月球的位置和大小恰好與太陽的位置和大小重合。像火星一樣的行星就沒有這樣的運氣,例如:美國國家航空航天局(NASA)火星探測器好奇號(Curiosity)在2019年3月拍攝到的照片顯示,火星的兩顆自然衛(wèi)星“火衛(wèi)一”(Phobos)和“火衛(wèi)二”(Deimos)分別在3月25日和3月17日發(fā)生日食,但是僅有部分遮蔽。 除了作為奇觀之外,日食也是專家們進行各種研究,像是觀察太陽日冕(太陽的外氣層)、大自然調光反應的好時機。 |
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