星光闪耀时:从“奇迹年”到广义相对论(8)

时间:2015-11-19 11:18:31 

德国哥廷根大学数学家希尔伯特

最后的照片并没有立即给出明确结果。爱因斯坦在经济每况愈下的德国,在无法取暖的公寓中一边瑟瑟发抖,一边等待着英国日食观测的消息。1919年11月6日下午,英国皇家学会的著名会员们与皇家天文学会的同行聚集在皮卡迪利大街的伯林顿会馆,听取关于日食观测的报告。皇家天文学家戴森爵士展示了观测发现。他详细讲解了设备、照片和复杂的计算,最后得出结论:“经过对底片的认真研究,我郑重宣布,它们无可置疑地证实了爱因斯坦的预言。奔赴索布拉和普林西比的远征队所得到的结果令人信服地证明,光在太阳附近的确发生了偏折,而且偏折的量与爱因斯坦广义相对论所要求的一致。”皇家学会和皇家天文学会发表成果之前,柏林报纸的副刊读者及德国学界的同事已经得知爱因斯坦胜过牛顿的消息了。对懂得测定困难的人而言,伦敦所公布的光偏折数值,均已相当接近预测值1.7弧秒。不过,那个1919年的结果还不够清楚,有点模糊,所以信服力其实有限。今天的测试结果显示,爱因斯坦的理论已精确到仅有千分之一的误差。

1919年,大多数天文学家都以为宇宙是我们的银河系,连同其1000亿颗左右的恒星,在空荡荡的太空飘荡。从1924年开始,加州帕萨迪纳市威尔逊山天文台的天文学家哈勃用100英寸反射望远镜做出了一系列惊人的发现。第一项发现是,所谓仙女座星云实际上是大小与银河系差不多的另一个星系,距离我们接近100万光年(我们现在知道这一距离超过200万光年)。不久他又发现了20多个更远的星系(我们现在认为存在着超过1000亿个这样的星系)。哈勃通过测量恒星光谱的红移,意识到这些星系正在远离我们。总体来说,诸星系正在以和我们距离成正比的速度退行,那些两倍之遥的星系退行速度就快两倍,三倍之遥的星系退行速度就快三倍。这些点就像烘烤过程中正在膨胀的蛋糕里的葡萄干,这说明,不仅星系在远离我们,而且整个空间或宇宙都在膨胀。爱因斯坦曾因此放弃了广义相对论公式中的宇宙学常数,但随着宇宙学和天文学的发展,今天,宇宙学家都用宇宙学常数来解释宇宙的加速膨胀了。后来的科学进步和新的天文观测不断证明了爱因斯坦当初在公式中加入宇宙学常数的正确性。

但在1919年,人们还未能像今天的人这样确切地认识广义相对论。这并不妨碍爱因斯坦声名鹊起,一举成名。1919年11月6日,英美报刊竞相推崇爱因斯坦和他的相对论。大家仿效英国皇家学会会长约翰·汤姆森爵士的措辞,评价爱因斯坦的成就“不单是发现一座孤岛,更是扩及整片大陆的科学思维”。大家撰写着“学界革命”,推崇爱因斯坦将与牛顿分庭抗礼。《柏林画报》则用了一个不太谦虚的副标题:“世界史新巨人爱因斯坦,其发现意味自然考察的全新转折,可与哥白尼、开普勒和牛顿等量齐观。”而爱因斯坦突然间登峰造极的显赫名声,也使他在魏玛共和国的柏林很快遭到了反犹和民粹组织的反对甚至威胁。在动荡的德国政局中,1933年10月,爱因斯坦永远离开了柏林,前往美国的普林斯顿,并在那里终老。

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