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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(1198)

  正是由于爱丁顿对广义相对论的积极投入与热情,使得他的好友与同 事,天文学家戴逊也被广义相对论所牢牢吸引住了。广义相对论的理论精彩 而深奥,它的许多内容只有在一些特定的条件下才能得到验证。例如:在日 食特别是日全食的条件下,通过实地观测就可以解释相对论的部分理论。然 而日全食是一种非常罕见的天文现象,有的人终其一生也未必能亲眼见到一 次日全食。

  但令人感到幸运的是,1919年5月29日就有一次日全食发生,它的范 围是在南半球的中纬度地区。所以爱丁顿以及戴逊等科学家不顾潜在的危 险,决定利用这次好机会进行多项科学考察活动;当然,最重要的一项就是 验证广义相对论的理论。在爱丁顿的科学日志中,对于这次考察做了如下的 一段论述:

  “光线的弯曲影响到出现在太阳附近的恒星,因而,只有当月亮把太阳 耀眼的光辉完全遮去之时,也就是日全食期间才能进行这种观测。即使在那 时候,还是有大量的太阳日冕光线伸展到离日面很远的地方。因此,在观测 时还是需要在太阳附近有一些足够亮的星,它们不会被日冕的光芒所淹没, 这样就可以以它们为参考点进行观测了。

  在迷信时代,希望完成一项重要实验的自然科学家往往会去请教占星家 为他的实验确定一个黄道吉日。今天,向星星请教的天文学家则有更充分的 理由宣布:一年中考察光线的最佳日期是5月29日。其原因是太阳沿着黄道 作周年运动,在它所经过的地方恒星的密集程度是不同的,但是在 5月29 日这一天,太阳正好位于非常少有的一片亮星——毕宿星团之中,这是它最 好的星场,比其他的任何地方都要好得多。那么如果是在历史上另外某个时 期提出这一问题的话,也许要等上几千年才能在这个幸运的日子里发生一次 日全食。但我们的运气真是好极了,就在1919年5月29日将发生一次日全 食……

  1917年3月,皇家天文学家戴逊爵士就已意识到这个大好的时机,在他 的建议下,由皇家协会与皇家天文学会组成的一个委员会开始为进行观测做 准备工作……

  ……计划始于一战时的1918年,而人们直到最后时刻还在怀疑是否存在 着能使考察队出发的任何可能性,但事实否定了这种怀疑。戴逊爵士在格林 尼治组织了两支考察队,一支奔赴巴西的索布拉尔,另一支则开到西非的普 要西比岛。索布拉尔考察队由克洛梅林博士与戴维逊先生带领;普林西比考 察队则由科丁汉先生和我带领。

  在停战之前要仪器制造商完成全部工作是不可能的,而且因为考察队必 须在2月份启航,大量的准备工作急待完成。巴西组日食时的天气是理想的, 最终是由他们提供了最有决定性意义的证明。而普林西比的情况则相当糟, 日食那天层云密布,天上还下着雨,几乎是没有任何希望了。直到接近全食 阶段时,太阳才开始隐隐约约地露面;我们的工作按计划进行,希望情况也 许不会像看上去那么坏。全食终了之前云层一定是变薄了,因为在多次失败 中我们还是得到了两张有我们所需要星像的底片,将它们与太阳处于其他位 置上时对同一星场所拍摄的底片进行比较,这样它们的差异就表示了因光线 在太阳附近经过时的弯曲现象所造成的恒星的表观位移。

  以当时我们面前的问题来看,存在着三种可能性。也许光线没有发生任 何偏折,这就是说光线可能不受引力的影响。也许光线出现“半偏折”,这 表示如牛顿所以为的那样光线要受到引力的影响,它服从于简单的牛顿定 律。也可能是“全偏折”,从而证实了爱因斯坦定律而并非牛顿定律。

  到底是哪一种呢!为了能够尽快得到问题的答案,我们就立即对其中一 张成功的底片进行了仔细的研究。在天文量度中需要寻找的星数往往是很大 的,所以根据一张底片实际上就应当对问题作出判定;不过当然还要通过其 他底片来加以证实。日食后的第三天,计算工作最终完成了,是“全偏折”, 我知道爱因斯坦的理论经受住了这次考验,这种崭新的科学思想一定会被大 家所接受的。”

  1919年11月6日,在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上,戴逊 与爱丁顿就这次考察的科研成果作了报告。会议经过讨论之后,由皇家学会 的会长汤姆逊发表了如下的意见:

  “事实上,牛顿确已在他的《光学》一书中就光线弯曲现象,以提问的 形式指出了这一点,而根据他的看法大体上应当得出偏值的一半。但是这项 结果并非是一个孤立的结果;它是由许多科学观念构成的某种整体结构的一 部分,并且影响到物理学中的一些最基本的概念。我们这次科学考察的研究 成果,可以称得上是牛顿时代以来,在引力理论方面所取得的最重要结果, 因而把它们放在和牛顿密切有关的皇家学会的会议上来加以宣布,无疑是十 分恰当的……

  如果爱因斯坦的理论是正确的,那就会使我们以一种全新的观点去认识 引力。如果事实能够证明爱因斯坦的推理完全成立——它已经经受了与水星 近日点及这次日全食有关的两次极为严峻的考验——那么它将是人类思想的 一项最高成就的结晶。然而,这一理论也有着它的不足,那就是不易表达出 来。看来,任何一个人要是对不变量理论和变量微积分学没有透彻的了解, 那就无法理解这一新的理论。”


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