愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

(上篇講到了愛因斯坦最初對經過太陽表面光線偏折的錯誤結論,但這個錯誤並沒有被實證揪出,因為愛因斯坦於1915年修正了結論,並且實證觀測是愛丁頓於1919年成功進行的。)

承接上篇:

既然理論上已經提出了,那接下來的事就是去觀測了。最先想到的天體就是太陽,畢竟這顆佔據了太陽系99.86%質量的大天體是最合適了的(不然還能選誰呢),假設一束遙遠的星光傳播到太陽系,並且經過太陽附近再傳播到地球,如果光線發生偏折,那麼那顆遙遠恆星的視方位就會發生變動(直觀理解見下圖)

愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

道理很簡單,但是問題也出現了,想要觀測太陽就必須是白天,而白天的時候咱們的太陽又太亮了,以至於附近的星光都被淹沒了,連星光都看不到,還驗證個啥?還好愛因斯坦腦子轉的快,他想到了日全食,這是在白天觀測星光的絕佳時機。

愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

請注意,提出這樣的想法時,還是1911年,距離後來愛丁頓驗證星光偏折實驗還有8年的時間,而愛因斯坦對這個錯誤數值結論的修正是1915年(也就是廣義相對論完成之後),因此這中間存在了4年的空檔期,難道這四年就沒有天文學家響應愛因斯坦的號召前去觀測驗證嗎?事實並非如此。

就在愛因斯坦那篇關於引力與光的論文發表後兩個月的時間,德國天文學家歐文.芬利.弗洛恩德里希就對其產生了興趣,不過現實的困難卻擺在的面前,日全食可不是說有就有的,而且還不一定就出現在歐洲,即便出現了還得看時長和天氣,但首當其衝問題的就是——“錢”,既然沒希望在本國觀測了,那就得準備經費去其它地方啊。

於是乎,弗洛恩德里希在與愛因斯坦一通信件後,愛因斯坦先建議他找一些過去的日全食相片,看看能否發現什麼,不過很遺憾,那些相片無一例外都不夠格,清晰度太差,畢竟零點幾角秒的差距不是那麼顯而易見的。

愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

無奈,弗洛恩德里希只得挑選了一次將發生於1914年8月21日的日全食,地點位於俄國。就這樣從1911年到1914年,時間過去了三年,弗洛恩德里希等人終於踏上了俄國領土,就在還有十幾天準備觀測時,第一次世界大戰的影響波及到了俄國,德國對俄國宣戰了,弗洛恩德里希這幫人很冤枉的被扣留了起來,觀測日全食的計劃自然是泡湯了。

也是好事多磨吧,原本1914年就能出結果的觀測沒能順利進行,而愛因斯坦本人恰好在1915年的時候重新修正了1911年的結果(將0.83角秒更正為1.75角秒),這是他考慮了時空彎曲效應後得出的結論,實際上在此之前,愛因斯坦已經用才出爐的廣義相對論計算過水星近日點進動問題,並且是完美解決。

愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

隨著愛因斯坦廣義相對論的提出,這一消息很快傳到了英吉利海峽對岸的英國,雖然當時處於第一次世界大戰的籠罩中,並且德國和英國處於敵對方,但這一關係並未對科學界產生過多的影響(但第二次世界大戰中就沒這麼美好了)。

作為英國皇家天文學會秘書的愛丁頓對愛因斯坦以及他的相對論產生了極大的興趣,於是乎,在愛丁頓的推動下,又一次日全食觀測實驗被醞釀了起來。

愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

時間定在了1919 年 5 月 29 號,不過觀測地點卻十分遙遠,分別位於非洲西海岸和南美洲的熱帶雨林,要知道當時正處於一戰,德國潛艇總是在必經之路大西洋神出鬼沒。幸運的是,一戰最後在1918年11月11號劃下了休止符,因此愛丁頓一行人終於能夠安全起航了。

最終在經歷一系列困難之後,得到了兩組有效結論,分別是: 1.61″±0.40和1.98″±0.16,這兩組觀測數據都與愛因斯坦所預言的1.75角秒相當接近,至少是明顯差異於牛頓力學的0.83角秒。

愛因斯坦的成名時刻:星光的引力偏折(下)

而正是愛丁頓的這一實驗,使得愛因斯坦和他的相對論變得廣為人知,各地報紙爭相報道這一事件,用現在的話說,愛因斯坦一夜爆紅,雖然此前他早已在科學界聲名鵲起,但這次是公眾性的榮譽地位。

本篇文章的內容到此結束。

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