本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
科學可以脫離政治而存在嗎?1919 年 5 月 29 日,英國天文學家亞瑟·愛丁頓正在盡最大努力找出答案。在整個第一次世界大戰期間,愛丁頓一直在為這一天做準備,試圖將當時的偏見與知識的追求分開。就在不到一年前,愛丁頓最終確定了測試一位德國出生科學家提出的一種新的引力理論的計劃,當時德軍正在炮擊巴黎,並進行第一次世界大戰中最血腥的戰役之一。
那位科學家是阿爾伯特·愛因斯坦,他當時還不夠出名,不能成為愛丁頓的免罪金牌——而避免入獄正是愛丁頓一直在努力做的事情。
1918 年,英國軍隊在經歷了三年多的戰鬥後,急需補充兵力,開始審查所有被免除兵役的案件。愛丁頓的豁免完全基於他作為劍橋大學天文臺臺長的研究,但 6 月 14 日,一個軍事法庭告訴他,這個理由不再充分。愛丁頓是一名終身貴格會教徒,他試圖以良心拒服兵役者的身份為自己辯護。法院拒絕考慮這一論點,稱該案件“非常困難——對愛丁頓教授來說很困難”,但給了他 7 月 11 日的最後期限來說服他們。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞工作。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
愛丁頓從未羞於表達他的貴格會信仰,即使他生活和工作在劍橋大學校園,那裡有五名本科生和十五名研究生因拒絕服兵役而被捕。當一位劍橋教授宣稱“德國人在先天上不適合閱讀我們的詩歌;他們器官的結構不允許”,而著名的英國期刊《自然》發表文章譴責德國科學的劣等時,愛丁頓公開敦促英國天文學家將戰時的恐怖與他們的工作分開。
特別是,他支援愛因斯坦關於引力的激進新工作。如果愛因斯坦的理論是正確的,它將用引力就是空間的革命性思想取代艾薩克·牛頓將引力視為在空間中起作用的力。愛因斯坦斷言,空間和時間不是僵硬不變的,而是會因為大質量物體的存在而彎曲或下垂,就像一個重量級的人使床墊下垂一樣。一個彈珠滾向一個重物不是因為一種力,而是因為該物體使彈珠必須穿過的時空凹陷了。
儘管愛因斯坦的理論看起來違反直覺,但愛丁頓知道有一種方法可以檢驗該理論。愛因斯坦自己也提出了這個方法。
如果一個物體足夠大,比如太陽,那麼應該有可能觀察到所有在其附近行進的物體的彎曲或彎曲路徑,甚至包括星光粒子。星光的彎曲將顯示為星星的視在位置與太陽在天空另一部分時的位置相比發生變化。 在正常情況下,太陽盤的耀眼光芒會完全淹沒來自周圍恆星的微弱得多的光芒。但是在太陽系的鐘表運動將月球直接置於太陽和地球之間的那些罕見的時間和地點——日全食期間——恆星會出現在視野中。
當軍事法庭於 1918 年 7 月 11 日再次開庭決定他的命運時,愛丁頓出示了一封來自英國皇家天文學家兼英國皇家學會和皇家天文學會聯合常務日食委員會主席弗蘭克·戴森的信。這封經過精心措辭的信強調了對科學的追求,但也利用了戰時英國的情緒。戴森斷言,1919 年 5 月發生在非洲和巴西的日全食具有非同尋常的重要性,愛丁頓是領導英國考察隊觀察它的最佳人選——戴森補充說,這項實驗將消除“一種廣泛流傳但錯誤的觀念,即最重要的科學研究是在德國進行的。”
這封信奏效了。當地法庭表示,他們確信愛丁頓是一個真正的良心拒服兵役者並且他的工作具有巨大的重要性,“不僅對這個國家,而且對全世界——對普遍的知識而言”。因此,在戰爭最激烈的戰鬥期間,愛丁頓獲得了正式的批准,可以檢驗愛因斯坦的理論。
1919 年的事件有幾個有利之處。日食將持續六分鐘以上,是二十世紀最長的一次日食之一。更重要的是,太陽將位於豐富的恆星背景——畢宿星團——的前方,為測試愛因斯坦的光彎曲預測提供了大量的物體。另一個優點是:這些恆星相對較亮。
當愛丁頓和他的同事們起航觀測日食時,戰爭已經結束了。愛丁頓和一位合作者前往非洲西海岸附近的葡萄牙島嶼普林西比,而第二支英國考察隊前往巴西北部的索布拉爾。在普林西比,雲層幾乎遮擋了觀測。在索布拉爾,主望遠鏡的透鏡顯然由於太陽的熱量而變形,導致拍攝的底片失焦。
然而,當愛丁頓和他的同事回到英國,將他們在日食期間能夠成像的恆星的位置與太陽在天空其他位置時的位置進行比較時,他們發現光彎曲的量與愛因斯坦預測的量相同(最近有人斷言愛丁頓為了支援愛因斯坦而偽造了資料,這已被證明是不正確的)。
1919 年 11 月 6 日,愛丁頓在倫敦皇家學會會議上宣佈結果的第二天,倫敦《泰晤士報》的頭版刊登了關於戰爭和紀念的故事。就在停戰一週年紀念日的前幾天,喬治五世國王剛剛發出邀請,要求所有工人在一天中抽出兩分鐘的沉默來紀念和緬懷“光榮的死者”。但在這些故事的右側出現了一篇關於重生和復興的文章。在三層標題中,通常比較嚴肅的《泰晤士報》寫道:“科學革命 / 宇宙新理論 / 牛頓思想被推翻。”
這個訊息在全球引起了連鎖反應。《紐約時報》也緊隨其後,在 11 月 10 日的頭版上發表了一篇報道:“天上的光線全都歪了……愛因斯坦理論獲勝。”
一個世紀後,愛因斯坦的引力理論繼續為宇宙的誕生和生命開啟新的、意想不到的視窗。引力波的發現——時空中不可見的波動,為了解爆炸的恆星和宇宙中一些最劇烈的碰撞提供了一種新方法——以及黑洞的存在及其陰影,其中一個最近首次成像——都是愛因斯坦的理論預測的。
國際合作現在很普遍,像愛丁頓這樣的考察隊幾乎肯定會包括來自多個國家的科學家。但在今天兩極分化的環境中,這個問題可能比以往任何時候都更重要:科學能否脫離政治而存在?
所有科學家能做的就是繼續努力。
這篇文章改編自作者的新書 引力的世紀:從愛因斯坦的日食到黑洞的影像,由哈佛大學出版社出版。
