阿瑟·斯坦利·埃丁顿爵士(1882-1944),英国天文学家,他的工作为建立阿尔伯特·爱因斯坦的相对论做出了很大贡献。(照片作者©Hulton Deutsch Collection/CORBIS/CORBIS via Getty Images)

阿瑟·埃丁顿:相对论的冠军

阿尔伯特·爱因斯坦的相对论彻底改变了物理学,但它出现在第一次世界大战期间。如果没有阿瑟·埃丁顿的陈述,这个理论可能永远不会成立。

广义相对论是爱因斯坦的杰作。我们喜欢想象1915年11月,他独自一人在办公室,写下那些方程式,永远改变宇宙。但这不是一个时刻——他已经在理论上挣扎了十年——他也不是一个人。爱因斯坦需要很多盟友来革新科学。最重要的是一位英国天文学家:阿瑟·斯坦利·埃丁顿。他的名字通常与爱因斯坦有关,因为他进行了一次探险,提供了第一个证明相对论是正确的(并使爱因斯坦出名)。然而,他对相对论的贡献远远超出了那个实验。

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当爱因斯坦在1915年柏林完成他的理论时,几乎没有人知道它。这是因为,在第一次世界大战的深处,德国被数百英里的战壕和皇家海军封锁。科学论文几乎不可能跨越战线。即使他们这样做了,英国和法国科学家也决心不再与“敌人”的科学打交道。战争的恐怖意味着德国的科学已经变得令人憎恶——制造化学武器的科学家们怎么能得到信任?

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爱因斯坦是一位坚定的和平主义者,他和其他盟友一样憎恨德国军国主义,尽管这没什么区别。他在德国以外的几次接触包括中立荷兰的朋友,其中一人决定尝试在英国传播相对论。幸运的是,那封信是埃丁顿读的。这是幸运的,不仅因为他能理解复杂的数学,而且因为作为一名贵格会教徒,他深深地致力于科学中的和平主义和国际主义。

埃丁顿决定致力于促进相对论和爱因斯坦(仍然很大程度上未知)作为同时推进科学的一种方式,并表明它在战争的民族主义上升的重要性。他的第一批任务是自我学习相对论。此时只有少数人理解这一理论,所有人都能够与爱因斯坦个人亲自工作。埃丁顿在封锁的另一边,没有那种奢侈品。他挣扎着,在他们相互荷兰朋友的偶尔的信件的帮助下,到1918年掌握了它。然后他不得不向其他人解释它。

他发表了广受欢迎的相对论讲座,以激发公众的兴趣,并首次用英语完整阐述了相对论,关于增强性论的报告。他的努力比爱因斯坦所写的任何东西都广为传播。大多数最早了解相对论的人可能是通过埃丁顿而不是爱因斯坦了解相对论的。

阿尔伯特爱因斯坦(1879年 -  1955年),德国瑞士美的数学原子物理学家和诺贝尔奖获光,在他的职业生涯中看到了一个周到的姿势。(照片由hulton archive / getty图片)
阿尔伯特·爱因斯坦,约1910年©霍尔顿档案馆/盖蒂图片

然而,说服积极反对德国的科学家和外行不仅仅需要教育,埃丁顿将目光投向了对相对论的一次惊人的确认。爱因斯坦曾预言,正如埃丁顿所说,轻有重量. 这只能在日全食时通过最精细的测量才能检测到。

爱因斯坦多年来一直试图进行这项试验,但一次又一次失败。在战时的柏林,这是不可能的。埃丁顿决定在1919年5月29日即将到来的日食中亲自进行测试。他是皇家天文学家弗兰克·沃森·戴森的朋友,他获得了格林威治皇家天文台的资助和支持。他们将派出两支队伍观察日食,一支前往巴西,另一支由埃丁顿率领的队伍前往非洲西海岸的一个小岛——普林西比。

准备设备和收集团队成员很难因为战争而难,甚至可能似乎是埃丁顿可能会被抛弃在监狱中,以便他对征兵的尽责。最终,停战处于最终准备的正确时刻,探险队开始探险队蹂躏大西洋航运航线。

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在他离开之前,艾丁顿做了特别的努力,在爱因斯坦带着结果从探险队回来后,让媒体为他最大限度地曝光做好准备。1919年上半年,他和戴森在报纸上安排了一系列文章,解释相对论、爱因斯坦和日食的意义,以激发读者和科学界的胃口。艾丁顿是一位讲故事的大师,他将这项测试定义为爱因斯坦和牛顿之间的测试——这位德国新贵会取代史上最伟大的英国思想家吗?

eclipse探险花了几个月的旅行,不得不坚持恶劣天气、轮船罢工和设备故障。在用珍贵的照片返回英格兰后,埃丁顿和戴森仍然需要几个月的测量和计算,可以宣布结果:“毫无疑问,他们确认爱因斯坦的预测。”响应是巨大的 - 皇家社会的主席宣称它是“人类思想的最高成就之一”。

日食时,太阳、月亮和地球的距离有多远?©盖蒂图片
玻璃正面照片的太阳晕,在巴西拍摄,由埃瑟·埃丁顿爵士组织探险©SSPL / Getty Images

Eddington的准备媒体充分偿还。这时代标题大肆宣扬“科学革命”。世界各地的报纸也纷纷效仿,进行了更加戏剧性的报道。爱因斯坦本人很难到达(柏林仍处于革命的混乱之中),而艾丁顿又是大多数人学习相对论的门户。他在剑桥的演讲不得不拒绝数百人参加。

爱丁顿成功地将爱因斯坦弹射到世界各地,他对相对论的下一个贡献更加平淡无奇,但也同样重要。他写了一些教科书,教了一些课。像相对论这样的新理论要成为科学经典的一部分,年轻的科学家需要学会如何使用它。

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艾丁顿在剑桥的课程指导了新一代研究人员(其中包括未来的诺贝尔奖获得者保罗·狄拉克)如何利用相对论进行自己的研究。他的课程笔记成为两本教科书的基础,数学相对论空间、时间和引力,这允许他的配方在整个英语世界中传播。他们仍然是多年来教学的标准。

他随后出版了一系列畅销科普书籍,如物质世界的性质膨胀的宇宙,这对非科学家解释了相对论。这些成为文化触控声,不仅仅是为了他们清晰和娱乐科学博览会,而且为了帮助人们了解新物理学对日常人生活,自由意志和宗教信仰的影响。他对冠军科学的能力,同时捍卫传统价值观导致他被称为“人类最让宇宙思想家之一。”1930年,他最终会为这项工作而言,并在1938年颁发了优点的秩序。

阿瑟·斯坦利·埃丁顿(1882-1944),英国天文学家、物理学家和数学家。爱因斯坦相对论的支持者和推动者(环球历史档案馆/盖蒂图片社摄)
Arthur Stanley Eddington(1882-1944)©通用历史档案/盖蒂图像

Eddington不仅仅是一个教师和相对论的普促性 - 他是第一个将它应用于整体理解宇宙问题的科学家之一。他是一个我们现在呼叫相对论宇宙学的领域的先驱,它使用爱因斯坦的方程来确定宇宙的结构,历史和起源。虽然他在大多数天文学家之前了解扩大宇宙的可能性,但他驳回了我们现在称之为“大爆炸”(突然,爆炸的开始到宇宙)“太无法出现的突然”。

像爱因斯坦一样,埃丁顿在他生命的最后几年里试图将相对论扩展为一个统一的场论。他们的目标是调和相对论和量子力学,这是一个完全不相容但极其成功的平行物理学分支。和爱因斯坦一样,他的尝试完全失败了。埃丁顿的特殊方法试图将他的新理论建立在一种特殊的哲学立场上,这种立场与人类思维在建构现实中的作用有关。他的同事们对此进行了广泛的抨击,许多科学家对这个失败的项目的记忆超过了他对广义相对论的贡献。

如果没有埃丁顿,相对论从一开始就很难建立起来:他对该理论的经验主义确认,以及他对该理论的大力倡导,对于该理论被物理学家接受至关重要。但除此之外,他对相对论的教学、写作和技术应用坚定地将其作为上个世纪科学教育和思想的重要组成部分。

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