1919年5月29日,非洲普林西比岛。几个人站在一台口径33厘米的天体照相机前,有时抬头望着乌云密布的天空,有时低头看着已经安装好的照相仪器,脸上充满了焦虑。他是英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿教授。
事实证明,这是一支英国科学观察队,他们千里迢迢来到非洲拍摄日全食,以验证科学家爱因斯坦提出的新理论是否正确。
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三年前,爱因斯坦发表了一篇论文,质疑牛顿的“万有引力”。牛顿认为宇宙中的任何物体都有相互吸引的力量,即万有引力。至于万有引力是如何产生的,牛顿无法回答。爱因斯坦认为牛顿无法回答,因为他孤立地看待时间、空间和引力,但事实上,引力是由优质物体弯曲时空造成的。
例如:太阳能成为太阳系的中心,太阳的质量太大,扭曲了太阳系的时间和空间,就像一个大铁球放在一个平坦的床垫上,大铁球周围会变得凹陷,床垫上的其他小铁球自然有滚动到凹陷的趋势。关于时空和引力的理论是后来广为人知的“相对论”的核心内容。但在当时,牛顿的经典力学已经流行了200多年,没有人同意爱因斯坦的说法。
如何证明你的理论是正确的?爱因斯坦想出了一种方法:当恒星射入地球的光通过太阳时,它也会受到太阳引力的影响。爱因斯坦根据自己的理论计算的折射率为1.75弧秒,而牛顿万有引力定律计算的折射率为3.5弧秒。然而,由于人力物力有限,爱因斯坦无法证明其理论。
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幸运的是,爱因斯坦并不孤单。剑桥大学天文台台长爱丁顿教授读完爱因斯坦的论文后,突然被吸引,兴奋地评论道:如果这一理论得到证实,英国天文学界将获得国际声誉,人类对宇宙的认知也将发生变化。
机会终于来了。日全食将出现在1919年5月29日的南半球,爱丁顿认为这是验证爱因斯坦理论是否正确的最佳机会。通常阳光太强,很难拍摄太阳背后的恒星,当日常食物发生时,月球运行到地球和太阳之间,阻挡大部分阳光,这样你就可以拍摄恒星的光,然后在此基础上,经过计算,你可以知道爱因斯坦和牛顿是对是错。
为了保证效果,英国派出了两支观测队,一支是爱丁顿和其他人到普林西比岛,另一支是索布莱尔到巴西。爱丁顿团队提前一个月到达目的地做准备,但看到日全食越来越近,天空中出现了大片乌云。随着时间的推移,每个人都明显感觉到周围的光线在逐渐变暗,日全食开始了,但天空依然乌云密布。就在大家焦虑的时候,乌云错开了缝隙,几乎被月球完全覆盖,只露出一个小环形的太阳。大家欢呼起来,赶紧操作天体照相机拍摄。
最后,这并不是徒劳的。爱丁顿拍了16张照片,但只有两颗恒星能显示太阳背后,他们计算出光线的偏转角为1.64弧秒。当日全食发生时,巴西天气晴朗,观察队拍了很多照片,他们测量的偏转角为1.98弧秒。
显然,两支观察队的结果更接近爱因斯坦的计算。爱丁顿写了一篇46页的论文,证明爱因斯坦的理论是正确的。从那时起,爱因斯坦的声誉越来越大,“相对论”被越来越多的人所接受。
日全食是如何结束爱因斯坦和牛顿之间的争执的?