天文史上最重要的日全食觀測
談到史上最重要的日全食,那就得說說愛因斯坦(Albert Einstein) 在1915年11月所提出的「廣義相對論」了!
廣義相對論是什麼?能吃嗎!?愛因斯坦提出非常創新的想法,認為時間跟空間並不是獨立存在,時間與空間應合成一體,「時空」的概念就這樣迸出新滋味了,重力就是質量所造成「時空扭曲」的結果。愛因斯坦把時空描述成彈床,把小質量的彈珠放在床上任意滾動,小彈珠會穩穩的任意滾動,但此時你拿出大質量的保齡球丟在彈床上,由於質量太大,保齡球直接陷入了彈床,而彈床上的小彈珠會沿著陷入的彈床邊緣滾向保齡球,小彈珠其實不是受到保齡球的萬有引力所吸引,是因為重力扭曲了空間。
這個前衛性的大膽思考,卻沒有受到學術界的認同,因為一方面牛頓的萬有引力論已經解釋很多自然現象,但由於水星近日點反常進動,牛頓理論的預測值卻相差了38弧秒,儘管廣義相對論可以提供更好的解釋,但很多人還是對這個抽象性的理論半信半疑。
愛因斯坦在1911年,在尚未完成廣義相對論前,基於自己的等效原理與理論,曾預測過光線在經過太陽時會因為重力作用,產生0.87角秒的偏折。在1915年發表廣義相對論論文時,他表示之前的數值只是正確值的一半而已。
對於光線偏折的觀測,觀測的目標是要觀察恆星發出的光線,經過太陽重力作用產生的偏折結果,因為太陽光太強烈,所以最好的時機就是「日全食」了!
驗證廣義相對論,最成功的觀測就是英國天文學者愛丁頓(Arthur Stanly Eddington,1882-1944)率領團隊在1919年5月29日的日全食觀測,愛丁頓甚至為避免天氣因素觀測失敗,分一組由格林威治天文臺的克羅梅林(Andrew Crommelin,1565-1939)團隊派往非洲、另一組則是由愛丁頓率隊去巴西,所幸兩組都觀測成功,當年九月才完整比對影像,經嚴謹計算分析的結果,驗證愛因斯坦的廣義相對論預測。
圖一、1919年5月29日愛丁頓所拍攝之日全食影像,驗證光線會受重力偏折。