爱因斯坦和牛顿的争执是如何被一次日全食结束
1919年5月29日,非洲普林西比岛。几个人站在一台口径为33厘米的天体照相仪前,时而抬头望望乌云密布的天空,时而低头看看已经架设好的照相仪器,满脸焦急。为首的是一位三十多岁的男子,静静地等待着,他就是英国天文学家亚瑟・斯坦利・爱丁顿教授。
原来这是一支英国的科学观测队,他们来到非洲,是为了拍摄日全食,从而验证科学家提出的新理论是否正确。
三年前,爱因斯坦发表了一篇论文,其中对牛顿的“万有引力”提出了质疑。牛顿认为宇宙中的任何物体之间都存在着相互吸引的力量,即万有引力。至于万有引力怎么产生的,牛顿回答不了。爱因斯坦认为牛顿之所以回答不了,是因为他孤立地看待时间、空间和引力,但实际上,引力是有质量的物体将时空压弯而导致的。
举个例子太阳之所以能成为太阳系的中心,是因为太阳的质量太大,使太阳系的时间和空间扭曲了,就像一个平坦的床垫上放了一个大铁球,大铁球的周围会变得凹陷,床垫上其他的小铁球自然有往凹陷处滚动的趋势。这个关于时空和引力的理论就是后来广为人知的“相对论”的核心内容。但在当时,牛顿的经典力学已经盛行了两百多年,并没有人认同爱因斯坦的说法。
怎样证明自己的理论正确呢?爱因斯坦想了一个办法恒星射到地球的光线经过太阳时,也会受到太阳引力的影响而发生折射,爱因斯坦根据自己的理论计算出的折射率是1.75弧秒,而按照牛顿的万有引力定律计算的折射率是3.5弧秒。但由于人力、物力有限,爱因斯坦无法证实自己的理论。
幸运的是,爱因斯坦并非一个人在战斗。英国剑桥大学天文台台长爱丁顿教授看了爱因斯坦的论文后,一下子被吸引住了,兴奋地评论说如果能证实这个理论,英国天文学界将获得国际声誉,人类对宇宙的认知也会改变。
机会终于来了。天文学家测算出1919年5月29日南半球将会出现日全食,爱丁顿认为这是验证爱因斯坦理论是否正确的最好机会。因为平时阳光过于强烈,很难拍摄到太阳背后的恒星,而发生日全食的时候,月球运行到了地球和太阳之间,挡住了大部分的阳光,这样就能够拍摄到恒星射来的光线了,然后以此为据,经过计算,就可以知道爱因斯坦和牛顿孰是孰非了。
为保证效果,英国派出了两支观测队,一队是爱丁顿等人前往非洲的普林西比岛,另一队前往巴西的索布莱尔。爱丁顿团队提前一个月就到达了目的地做准备工作,可是眼看发生日全食的时间越来越近,天空偏偏出现了大片乌云。时间一分一秒地过去,大家明显感觉到周围的光线在渐渐变暗,日全食开始了,可是,天空依然乌云密布。正在大家焦急万分之际,乌云错开了缝隙,几乎被月球完全遮盖、只露出细小环形的太阳出现了,众人欢呼一声就赶紧操作天体照相仪进行拍摄。
总算没白忙活。爱丁顿总共拍了16张照片,但只有2张能显示出太阳背后的恒星,他们据此测算出光线的偏折角是1.64弧秒。巴西在日全食发生的时候天气晴朗,观测队拍摄了很多照片,他们据此测出的偏折角是1.98弧秒。
很明显,两支观测队所测的结果都和爱因斯坦的推算更接近。爱丁顿据此写了一篇长达46页的论文,证明爱因斯坦的理论是正确的。从此,爱因斯坦的名声越来越大,“相对论”被越来越多的人所接受。