偉大的驗證
在20年代初,愛因斯坦已經享有任何一位學者都未曾獲得過的盛譽。英費爾德對1919年日蝕觀測和證實廣義相對論之後愛因斯坦的聲譽空前增長的原因,曾發表過一些有趣且有一定道理的看法:
“這件事是在第一次世界大戰結束發生的。人們厭惡戰爭、屠殺和國際陰謀。戰壕、炸彈、屠殺留下了悲慘的餘悸。談論戰爭的書籍沒有銷路和讀者。每個人都在期待一個和平的時代並想把戰爭遺忘。而這種現象能把人類的幻想完全吸引住。人們的視線從布滿墳墓的地麵聚集到滿天星鬥的天空。抽象的思想把人們從日常生活的不幸中引向遠方。日蝕的神秘和人類理性的力量、羅曼蒂克的場景、幾分鍾的黑暗,爾後是彎曲光線的畫麵——這一切和痛苦難熬的現實是多麼不同嗬!”
愛因斯坦瞬間成為公眾偶像的原因很多,但直接的原因則是對全日蝕的觀察中,終於證實了光線在太陽引力場中發生彎曲。
1919年初秋,波林在療養院住院時收到兒子的明信片,第一句話是:
“親愛的媽媽,今天報告你一個好消息。洛倫茲打電報告訴我,英國遠征隊已經實際上證實了太陽的光有偏轉。”
早在幾天之前,洛倫茲打給愛因斯坦的電報中說:“愛丁頓在9/10秒和1 4/5秒之間發現太陽邊緣的恒星位移。恭喜恭喜。洛倫茲。”
大家心裏都明白,有了這個觀測的證明,廣義相對論的意義與價值就會變得無法估量。
愛因斯坦對這一點更清楚,他早就渴望著這一天了。
早在1907年,在伯爾尼專利局當職員的愛因斯坦發現了等效原理,他認識到這個原理本身意味著光有某種彎曲,但是他認為這個效應太小了,觀測不出來。1911年,布拉格的教授發現,這個效應在日全蝕的時候能夠測量出來,並且發現,在日全蝕的情況下變曲度是0''.87。但他那時還不知道空間也是彎曲的,因此,他的結論是錯誤的。他仍然相信牛頓,而牛頓認為空間是平直的,牛頓從他自己的萬有引力和光微粒說中也能計算出這個0''.87。1912年,蘇黎世的教授發現空間是彎曲的。幾年之後他才明白空間的彎曲改變光彎曲。1915年,已是普魯士科學院院士的愛因斯坦發現了自己以前的錯誤,廣義相對論意味著太陽光的彎曲度是1''.74,也就是說,愛因斯坦值是牛頓值的兩倍,因子2使得牛頓和愛因斯坦對立起來。
愛因斯坦到1914年還沒有找到正確的答案,但是他信心堅定,他寫信給貝索說:
“不論日蝕的觀察是否成功,我都堅信整個體係的正確性。”
愛因斯坦也是幸運的,曆史的幾次變故使他幾次免於麵臨錯誤的窘境。
1912年,一支阿根廷日蝕遠征隊開到巴西,計劃檢驗光的彎曲度,因為天下雨取消了試驗。
1914年夏季,由弗羅因德裏希率領,由人們不太熟悉的捐助人克魯普資助的德國遠征隊開往克裏米亞,觀察8月21日的日蝕,也因戰爭沒法完成考察任務。
1915年11月18日,愛因斯坦宣布正確的偏轉數值是1''.74,他更迫切希望得到日蝕觀察的數據。可日蝕觀察依然一再受挫。
1916年,委內瑞拉有一個觀測日蝕的機會,又是因為戰爭而失去了。早先希望在日蝕時拍攝照片尋找偏轉的企圖落空了。
1918年6月,一位美國人對日蝕的觀察也沒有得到任何結果。
一直到1919年5月,兩個英國遠征隊才獲得第一批有用途的照片。而這一重要的觀察成就很大程度上得歸功於愛丁頓。
愛丁頓是英國劍橋大學的天文學教授,又是皇家天文學會的學術秘書。他參加了基督教教友會。就像那些主張“愛自己的敵人”的教友們一樣,對於第一次世界大戰,他隻是搖頭。與愛因斯坦一樣,他也是一個十足的和平主義信徒。1916年春天,從中立國荷蘭的萊頓大學寄來一份《廣義相對論基礎》單行本。皇家天文學會的通訊會員德·西特教授,剛從愛因斯坦那裏收到這篇論文,就把它寄到了劍橋。愛丁頓一眼就看出,這篇論文具有劃時代的意義。他馬上開始研究廣義相對論,同時請德·西特寫三篇介紹廣義相對論的文章,發表在皇家天文學會的會刊上。這三篇文章,引起了英國科學界的廣泛注意。因為這是英國人牛頓發現萬有引力定律以來的兩個半世紀裏,第一次有人向牛頓提出有力的挑戰。
愛丁頓決定用日全蝕觀測來驗證愛因斯坦的新的引力理論。