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阿瑟·爱丁顿爵士1919年5月29日拍摄的日全食的一张照片。爱丁顿在这次日食期间的观察证实了爱因斯坦关于光线绕太阳弯曲的预言。请留意靠近日食的恒星周围的刻度标记。正是对这些恒星相对于太阳边缘位置的精确测量证明了爱因斯坦的理论：质量弯曲时空。这次探险标志着物理学的一场革命，使爱因斯坦成了名人。 2019年5月29日，是用于测试阿尔伯特爱因斯坦革命性引力理论（即广义相对论）的日全食100周年纪念日。爱因斯坦本人在当时还不为人所知。他在1915年提出了他的广义相对论，该理论认为引力来自于物质和能量扭曲时空，产生的曲线改变了物体的运动，甚至改变了光的路径。科学家们对引力的全新思维方式很感兴趣，例如，质量导致空间弯曲的想法。但没有人证明爱因斯坦是正确的。然后，在1919年5月29日，一支由阿瑟·爱丁顿爵士率领的英国科学家探险队前往非洲西海岸的普林西比群岛观察日全食。科学家们在日食期间的测量表明，令人吃惊的是，爱因斯坦的预测是正确的。在日食期间，在太阳的边缘可以看到星星，而月亮遮住了太阳的光。恒星的位置出现了偏移，这是因为它们的光不是沿着直线传播给我们的，而是像爱因斯坦所描述的那样，是在围绕太阳的弯曲空间上传播的。 那一年晚些时候，1919年11月6日，在伦敦英国皇家天文学家弗兰克·戴森（Frank Dyson）在皇家天文学会和皇家学会的一次联席会议上介绍了这一结果。戴森说，“毫无疑问，1919年5月29日日食期间的测量结果证实了爱因斯坦的预测。”在最近一篇庆祝这次传奇日食100周年的报道中，加州理工学院的物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)解释说：“广义相对论是一个疯狂的、新的、难以理解的理论的典型代表，它对现实的本质有着戏剧性的影响。然而，你可以看到结果，你可以拍摄它。所以人们被那种兴奋吸引住了。” 因此，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)一举成名，从此在他一直在流行文化中占有一席之地。 图中显示了1919年英国天文学家的测量结果。他们看到了本应隐藏在太阳后面的恒星，这些恒星位于太阳的一侧。为什么？因为就像爱因斯坦的理论所说的那样，光在质量的存在下弯曲，在这个例子中是恒星的质量，我们的太阳。远距离恒星的光不是沿着直线行进，而是被迫在靠近太阳的弯曲空间上行走一条弯曲的路径。 爱因斯坦的广义相对论是我们最基本的现代宇宙学的基础，也是我们看待整个宇宙的方式。在爱因斯坦之前，科学家们依赖于艾萨克·牛顿的引力理论，牛顿看待引力的方法仍然有效，并且仍然教授给物理学生。爱因斯坦的理论是对科学家对引力的理解的一种改进。爱因斯坦提出质量导致空间弯曲，例如，虽然有一种“力”(如牛顿所描述的)使我们的地球被引力拉向太阳，但事实上，并没有这样的力。根据爱因斯坦的说法，地球只是在围绕太阳的弯曲空间中运动。 爱因斯坦的广义相对论不仅解释了地球和太阳系中其他行星的运动。在我们的现代宇宙学中，它还描述了弯曲空间的极端例子，如黑洞周围的弯曲空间。它有助于描述整个宇宙的历史和膨胀。 自1919年日全食以来的一个世纪里，爱因斯坦的相对论在许多不同的方面得到了反复的证明。你可能见过最近第一张黑洞的照片？这也再次证明了爱因斯坦是正确的。 今年4月，事件视界望远镜(EHT)合作发布了第一张黑洞边缘的照片。这张照片再次表明，像黑洞或太阳这样的大质量物体，可以像爱因斯坦预测的那样，改变光的传播方式。 M87星系中心的一个巨大黑洞的第一张真实照片。这幅图像也证明了爱因斯坦的理论，它以无误的精度预测了M87的观测结果。 现在，引力可以弯曲光的想法已经得到了很好的理解，以至于物理学家们都用它来探测时空本身的性质。例如，在2017年事件视界望远镜开始收集数据之前，科学家们已经使用爱因斯坦的方程来精确地了解如果理论没有在极端环境中崩溃，黑洞应该是什么样子。 1912年,阿尔伯特·爱因斯坦 黑洞极大地弯曲了时空，以至于光线被困在黑洞里。所以物理学家不能直接看到黑洞发出的光。但是他们可以在周围明亮的物质上看到黑洞的阴影。在广义相对论下，阴影应该有一个特定的大小和形状：一个宽度与其质量直接相关的圆。这一切都源于爱因斯坦的方程式，如果你有一个不同的引力理论，你可以在天空预测一个不同的环。 皇家天文学会主席迈克·克鲁斯说：一个世纪前，天文学家证实了广义相对论，在这个过程中，我们永远改变了对宇宙的认识。爱因斯坦和爱丁顿的工作是第一次世界大战后国际合作的一个令人惊异的例子，也是科学如何在这个动荡的时代克服障碍的一个明显的证明。 |
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