日食證明了愛因斯坦是對的

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【博科園-科學科普】愛因斯坦的名字今天是天才的代名詞，但100年前大多數科學家對他的理論嗤之以鼻，一次日全食改變了他們的想法。

阿爾伯特·愛因斯坦。圖片：Oren Jack Turner

當愛因斯坦在1915年提出廣義相對論時，他對艾薩克·牛頓提出了直接挑戰，他的引力理論自1687年起就定義了我們對宇宙的理解。愛因斯坦認為牛頓對重力的實際運動是錯誤的。根據牛頓的理論空間只是一個固定的背景，物體的重力推動並以可預測的方式吸引其他物體。但根據愛因斯坦的說法空間和時間在一起形成了一個四維的東西叫做時空，而物體的引力實際上扭曲了時空本身。這是時空的扭曲使物體的路徑在引力的作用下彎曲。

引力場扭曲時空。圖片：Mysid via Wikimedia Commons

從技術上講有一個簡單的方法來測試這個。牛頓和愛因斯坦的理論都預言光會像太陽一樣在引力場附近彎曲。牛頓所要求的彎曲程度是愛因斯坦的一半，但所涉及的角度非常小，所以在地球上的差異仍然很微妙。沒有一個實驗來確定誰是正確的重力，大多數科學家繼續相信牛頓並否定了愛因斯坦。

但這種情況即將改變，有一個非常重要的人物，他帶著年輕的愛因斯坦和他那狂野的理論:不亞於英國皇家天文學家，弗蘭克·沃森·戴森爵士。他的同事天文學家阿瑟·愛丁頓爵士也對廣義相對論感興趣，1917年兩人發明了一種解決爭論的方法。

在1919年5月29日的日食期間，太陽將從地球和海茲星星系團之間經過，這是一個明亮的球形星團，距離金牛座大約153光年。正常情況下這些恆星在白天是無法觀測到的，但是日蝕的黑暗將使天文學家能夠觀測到它們大約6分鐘，並且到達地球上的觀察者，它們的光將不得不穿過太陽的重力場。恆星的光的彎曲將會在地球上出現，這是他們在天空中通常位置的微小變化。

今天天文學家使用這種方法稱為引力透鏡，研究暗物質，宇宙的形成，以及尋找太陽系外行星。有時它也會產生非常奇妙的圖像。

你能發現多少個的星系？圖片：NASA

1919年愛丁頓和他的同事們希望用這個方法來證明愛因斯坦的理論和廣義相對論的正確性。兩組天文學家聚集在一起，出發前往遙遠的陸地觀察日食。由愛丁頓親自率領的一支隊伍，前往位於非洲西海岸的普林西比島，而另一支隊伍則前往位於巴西東北部海岸附近的索夫拉市。兩隊在日食期間測量了星星的位置。最後數據正好與愛因斯坦的理論所預測的光線在穿過太陽引力場時的曲線一致。

圖註：

這是在1919年5月29日的日食中測量的一顆恆星的照片，以證實愛因斯坦的光偏轉。圖像放大了281倍。紅點顯示恆星的位置應該在太陽不在的位置——美國國家航空航天局。圖片版權：Royal Observatory, Greenwich

愛因斯坦一夜成名，直到1955年去世，這是一個世紀偉人，科學巨匠，人類的驕傲！

作者：K.N. Smith （科學記者）

來自：Forbes

編譯：完美的球

審校：博科園

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