一百年前的今天,在第一次世界大戰(zhàn)之后,一位英國(guó)天文學(xué)家在一次觀測(cè)日食的記錄中,證明了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論中對(duì)宇宙中光線彎曲的論述,使愛(ài)因斯坦名揚(yáng)天下,成為物理傳說(shuō)。
在相對(duì)論發(fā)表的當(dāng)年,大膽的新理論思想與阿爾伯特?愛(ài)因斯坦(Albert Einstein)畫(huà)上等號(hào),他的姓氏與天才同義。但他的名字并不總能給人產(chǎn)生這種感覺(jué):人們懷疑他的理論是否現(xiàn)實(shí)。
1919年,英國(guó)天文學(xué)家亞瑟?愛(ài)丁頓(Arthur Eddington)和他的研究小組開(kāi)始尋找因大型物體重量造成光線彎曲的跡象,欲證明愛(ài)因斯坦的理論已經(jīng)超過(guò)艾薩克?牛頓(Isaac Newton)的經(jīng)典力學(xué)。
根據(jù)牛頓力學(xué)理論,光沒(méi)有質(zhì)量,不會(huì)受到重力的影響,所以光線能夠始終保持直線運(yùn)動(dòng)。雖然愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論沒(méi)有直接與牛頓理論相悖沖突,但愛(ài)因斯坦把引力描述為時(shí)空的一種幾何屬性(曲率)。愛(ài)丁頓因此假設(shè),如果太陽(yáng)的重力可以使光線彎曲,那么當(dāng)從地球上觀察太陽(yáng)附近的星星時(shí),也能發(fā)現(xiàn)它們的位置已略微不同。
1919年5月29日,愛(ài)丁頓和他的團(tuán)隊(duì)在西非海岸島普林西比島(Príncipe)上,觀察了長(zhǎng)時(shí)間的日食,成功拍攝了一些接近黑暗太陽(yáng)的星星。同一時(shí)間,一些天文學(xué)家也在巴西的索布拉爾鎮(zhèn)進(jìn)行觀測(cè)。
他們使用了可移動(dòng)儀器記錄畢宿星團(tuán)(Hyades)的恒星,圖像顯示它形成了金牛座中公牛的臉。愛(ài)丁頓把這些觀察結(jié)果和先前在夜間看到的星星位置進(jìn)行比較,經(jīng)過(guò)多次計(jì)算,科學(xué)家們計(jì)算出畢宿星團(tuán)的星光在通過(guò)地球的路徑上,經(jīng)過(guò)太陽(yáng)時(shí)確實(shí)發(fā)生了變化。當(dāng)天在普林西比島捕捉到的恒星位置驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的理論。
1919年的這一證明使愛(ài)因斯坦成為明星。在隨后的幾十年中,其它實(shí)驗(yàn)相繼驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的理論。
愛(ài)因斯坦想到了這種可能性:一個(gè)具有足夠質(zhì)量的物體的重力可以彎曲光線,而且結(jié)合數(shù)學(xué)方程式和實(shí)驗(yàn)?zāi)艽_定光線會(huì)以相同速度傳播,這就是狹義相對(duì)論,即光速不變?cè)怼?/span>
羅恩?考恩(Ron Cowen)在他2019年新書(shū)《重力世紀(jì)》(Gravity’s Century)中寫(xiě)道,最明顯的是,調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)星光極大地變化,“距離兩英里遠(yuǎn)處,相當(dāng)于四分之一的角度?!?/span>
考恩認(rèn)為,愛(ài)丁頓的宗教信仰貴格會(huì)(Quaker),加大了他對(duì)愛(ài)因斯坦大膽科學(xué)理論的支持。另一位作家和物理學(xué)家丹尼爾?肯尼菲克(Daniel Kennefick)則推測(cè),愛(ài)丁頓的世界觀讓他的科學(xué)假設(shè)成功。
英國(guó)王室天文學(xué)會(huì)主席邁克·克魯斯(Mike Cruise)通過(guò)聲明表示,“一個(gè)世紀(jì)以前,天文學(xué)家證實(shí)了廣義相對(duì)論,使我們永遠(yuǎn)改變了對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。愛(ài)因斯坦和愛(ài)丁頓的成果是第一次世界大戰(zhàn)后國(guó)際合作的一個(gè)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(yáng),地球月球的位置和大小恰好與太陽(yáng)的位置和大小重合。像火星一樣的行星就沒(méi)有這樣的運(yùn)氣,例如:美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)火星探測(cè)器好奇號(hào)(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(jìn)行各種研究,像是觀察太陽(yáng)日冕(太陽(yáng)的外氣層)、大自然調(diào)光反應(yīng)的好時(shí)機(jī)。
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