被譽(yù)為“20世紀(jì)最佳物理學(xué)家”的阿爾伯特.愛因斯坦的成就之一是“廣義相對論”。1919年5月29日發(fā)生的“日食”證明了這種廣義相對論,并讓這種理論廣為人所接受。Vox的一部網(wǎng)絡(luò)視頻解釋了“日食”是如何證明愛因斯坦的相對論的。
日食是太陽被月亮遮擋的現(xiàn)象。
導(dǎo)致日食的條件是月亮穿過太陽和地球之間。
從地球的角度來看,當(dāng)月亮經(jīng)過太陽前方并發(fā)生日食時,天空變得像晚上一樣黑暗,周圍的星星變得更加明顯。
盡管日食的照片仍然很多,但1919年5月29日在巴西索布拉爾拍攝的日食照片具有其他照片所沒有的特殊意義。
這意味著重新定義重力…
這意味著讓愛因斯坦名垂千古。
艾薩克·牛頓奠定了對宇宙的物理理解的基礎(chǔ)。
牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》(Mathematical Principal of Natural Philosophy,Principia)中把引力定義為“吸引恒星等巨大物體的力量”它正在發(fā)揮作用,這種力使地球保持運(yùn)動?!?/p>
自牛頓發(fā)表聲明以來,200多年來,重力一直被定義為“引力”。
然而,愛因斯坦對引力的看法與牛頓完全不同。
愛因斯坦在1915年發(fā)表的一篇關(guān)于廣義相對論的論文將引力定義為“物體對空間本身形狀的影響”,而不是“空間中物體之間發(fā)生的力”。
在廣義相對論中,像太陽這樣質(zhì)量巨大的物體被認(rèn)為會扭曲周圍的空間。
因此,可以解釋,即使一個小物體試圖在扭曲的空間中線性移動,由較大物體的質(zhì)量引起的扭曲也會導(dǎo)致它以曲線而不是直線移動。
如果這個理論是正確的,那么經(jīng)過巨大物體附近的光也應(yīng)該在其行進(jìn)方向上彎曲。
換言之,當(dāng)觀測出現(xiàn)在太陽附近的恒星時,恒星發(fā)出的光應(yīng)該被太陽的質(zhì)量彎曲,因此實(shí)際位置會從看到的位置偏移。
這個想法在當(dāng)時是劃時代的,但愛因斯坦要證明這個理論的正確性還有一個大問題。
愛因斯坦在第一次世界大戰(zhàn)期間提出了廣義相對論。
盡管愛因斯坦當(dāng)時住在德國,但在英國的物理學(xué)家阿瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)也在研究愛因斯坦的理論。
愛丁頓和英國天文學(xué)家弗蘭克·戴森計(jì)劃進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),以證實(shí)愛因斯坦廣義相對論的正確性。
這個實(shí)驗(yàn)使用日全食來比較恒星的位置。
首先,拍一張正常的星空照片…
即使在日全食期間,也會拍攝相同的星空。
在日全食期間,太陽遮擋了恒星,因此您可以拍攝太陽附近的恒星。如果與普通的星空照片相比,可以拍攝到的太陽附近可以被日全食拍攝的恒星的位置被移位,則意味著恒星的明顯位置由于太陽的引力而發(fā)生了變化。然后,愛丁頓和戴森認(rèn)為“相對論是正確的”可以被證明。
最適合這個實(shí)驗(yàn)的是1919年5月發(fā)生在南半球的日食。
原因是太陽經(jīng)過海德斯星團(tuán)附近。在這種情況下,可以在太陽附近觀測到許多亮度不同的恒星,以便進(jìn)行位置比較。
1919年,觀察小組從英國分為兩個小組,然后離開。由愛丁頓率領(lǐng)的隊(duì)伍前往非洲西海岸的普林西比島,另一隊(duì)前往巴西索布拉爾。之所以選擇這兩個地點(diǎn),是因?yàn)橛锌赡芘臄z到日食的美麗照片,而且人們認(rèn)為氣候條件良好。
用于攝影的望遠(yuǎn)鏡可以拍攝詳細(xì)的天文照片,在拆卸狀態(tài)下攜帶,并在戶外精心組裝。
這是一張用這種方式拍攝的日食照片。這是1919年5月在索布拉爾拍攝的少數(shù)成功的日食照片之一。
這張照片拍攝的是“日全食”,其中月球的陰影完全覆蓋了太陽。
日冕和紅色火焰是日全食的特征,它們被清晰地投射出來。
照片中還包括了太陽附近的恒星,這也是實(shí)驗(yàn)的目的。
當(dāng)返回英國的愛丁頓用顯微鏡比較照片時,他發(fā)現(xiàn)恒星的明顯位置在日食期間發(fā)生了變化。
愛丁頓還計(jì)算出一顆恒星的光在太陽附近彎曲,但和愛因斯坦的預(yù)測有較小的偏差誤差。
愛丁頓等人的實(shí)驗(yàn)成功首次報道于1919年11月7日出版的《倫敦時報》。
從那時起,這一消息在世界各地的各種報紙上被廣泛報道……
愛因斯坦,以前只在物理學(xué)界出名,現(xiàn)在已經(jīng)成為一個舉世聞名的人物。
在愛丁頓等人的實(shí)驗(yàn)之后,日食在1936年的蘇聯(lián),1952年的蘇丹和1973年的毛里塔尼亞不斷拍攝。
愛因斯坦的預(yù)言已被證明是相當(dāng)準(zhǔn)確的。
廣義相對論導(dǎo)致了對宇宙觀點(diǎn)的進(jìn)步。
如今,類似的研究正在利用黑洞進(jìn)行。