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□ 卞毓麟
开栏语 “梦天杂札”谓之“杂”,指文章题材不拘一格;然其旨则一,所述古今人、物、事,无论远近巨细,皆不离科学二字。
“梦天”系作者笔名,始用于1982年10月《天文爱好者》杂志刊出的“‘月亮骗局’及其他”一文。友人猜度这是借用了李商隐的“梦天”诗,其实不然,它还是缘于作者对天文学之钟情。
“杂札”的初衷是写得“短小、充实、漂亮”,果若如此,庶几可不负本报与读者之期许也。
“爱因斯坦创立的广义相对论是理论家的天堂,也是实验家的地狱”,有人如是说乃因其理论表述十分优美,但实验验证却非常困难。
当广义相对论的第一项检验——阐明水星轨道近日点的反常进动——大获成功时,爱因斯坦在给好友、著名物理学家埃伦费斯特的信中情不自禁地写道:广义相对论的“方程给出了水星近日点进动的正确数字,你可以想象我有多么高兴!有好几天,我高兴得不知怎样才好。”
广义相对论的另一项天文学验证——光线在引力场中的偏转,是本文的主题。按照广义相对论,光线经过太阳引力场后其行进方向会偏转一个角度,其数值为1.75″/r,这里r为光线离太阳中心的最短距离(以太阳半径为单位)。例如在太阳表面处r=1,则偏转角度为1.75″。
先前在1911年,爱因斯坦已运用牛顿的引力理论推算出,光线在太阳表面处该有多大的引力偏转。1914年8月,德国天文学家弗罗因德利希率队前往俄国的克里米亚半岛,打算利用那里发生日全食的良机,来测量天穹上太阳附近的恒星位置,并与同一些恒星在几个月之前或之后的位置进行比较;根据这些位置的差异,便可以检验理论预言是否可靠。
然而,第一次世界大战爆发了,俄德两国进入交战状态。爱因斯坦在致埃伦费斯特的一封信中写道:“我亲爱的天文学家弗罗因德利希会在俄国成为战俘,而不是去那里观测日食。我为他担忧。”果然,倒霉的弗罗因德里希到俄国不久就被抓了起来,直到交换战俘时被遣送回国。
1916年,爱因斯坦运用广义相对论重新计算光线经过太阳引力场后的偏转角度(约1.75″),这依然需要利用日全食的良机进行验证。1919年,大战结束不久,英国一马当先,派出了两支日食考察队。
英国能如此急迫地派人去验证一位战时敌国科学家的理论,应该归功于20世纪最重要的科学家之一阿瑟·斯坦利·爱丁顿。当时30多岁的爱丁顿是英国剑桥大学天文学教授、剑桥天文台台长,兼英国皇家天文学会学术秘书。他研究爱因斯坦新理论的巨大热情,深深打动了皇家天文学家弗兰克·沃森·戴森,后者遂决定立即采取行动。
1919年5月29日的日全食带横越大西洋两岸。戴森派出的远征队,一支前往南美洲的索布腊尔;一支前往非洲西部的普林西比岛,后者由爱丁顿亲自带队。
(下转第三版)