100年前,科學家抓住關鍵的6分鐘,證明了光會彎曲

2020-08-31     新晴說科技

原標題:100年前,科學家抓住關鍵的6分鐘,證明了光會彎曲

當飛馳的光束經過一個大質量物體的身旁,會發生什麼呢?它能否仍然沿著原路徑繼續前行?它是否會感受到大質量物體的引力?如果答案是肯定的,那光是有質量的嗎?它受的力是多大?要回答這些問題,在100多年以前,是十分困難的。

1911年,愛因斯坦開始醞釀廣義相對論,到1915年底,終於完成了這一偉大的理論。他推斷,引力場存在於宇宙空間中的每一個角落,沒有任何物質能逃脫引力的束縛。如果引力場足夠強,它就會影響光。光線穿越強大的引力場時,路徑會發生偏轉。只要知道引力場的強度,就可以計算光路偏轉量的大小。

廣義相對論提出之後,一度飽受爭議。人們一時很難接受光是有質量的,而且還會做曲線運動這樣的理念。在現實世界中,只有太陽是最大質量的物體,要驗證廣義相對論只能靠觀察太陽周圍的光線了。然而,在晴朗的白天,我們只能看到太陽自身發出的光,而看不到途徑太陽附近的來自其它遙遠恆星的光。只有發生日全食的時候,尤其是日全食持續的時間比較長,天空變得像夜空一樣黑暗的時候,地球上的研究人員才能觀察到途徑太陽附近的來自其它恆星的光,測量它們在經過太陽附近的時候是否發生了彎曲。

1916年,科學家期待的日全食來臨了,然而第一次世界大戰阻礙了天文觀測活動。1918年又發生了一次日食,然而天空布滿烏雲,破壞了美國海軍天文台的觀測計劃。

1919年這次日食最佳的觀測地點在南美洲和非洲,有兩個研究小組分別前往巴西的索夫拉爾和非洲的普林西比,利用這次難得的機會,分別獨立地觀測這次日食。這次日食的全食階段持續了大約6分鐘,為驗證愛因斯坦的理論提供了絕佳的觀測機會。研究人員使用了代表當時最高水平的技術,獲得了可靠的測量結果,證實了來自太陽系以外的遙遠星系的恆星的光,受到太陽引力的影響而發生彎曲,並且測量了彎曲的程度——正像愛因斯坦預言的那樣,與太陽的質量相關。這是對愛因斯坦廣義相對論的第一次直接的、實驗性的驗證,顛覆了以往人們基於牛頓力學的世界觀。

在經歷了這次重要的實驗之後,英國的愛丁頓爵士創作了一首詩:

歐,讓聰明的人來測量吧

有一件事是肯定的,光有質量

光在靠近太陽時,不走直線

今年,2019年,恰逢實驗驗證廣義相對論100周年紀念,1919年的那次舉世矚目的實驗,經受住了時間和實踐的檢驗。

結語

發生日全食時,普通群眾都忙著吃瓜、發朋友圈,而科學家卻在實驗室里興奮地測量各種天文數據。

是科學擦亮了我們的雙眼,向100年前的科學家們致敬。

文章來源: https://twgreatdaily.com/4cxMQ3QBURTf-Dn5AsTq.html