สุริยุปราคาที่พิสูจน์ไอน์สไตน์

เงาวงกลมสีดำของดวงจันทร์ ล้อมรอบด้วยโคโรนาสุริยะ ระหว่างสุริยุปราคาเต็มดวง

ชัยชนะของไอน์สไตน์. ภาพถ่ายช่วงแรกนี้แสดงสุริยุปราคาเต็มดวงเมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2462 เห็นเครื่องหมายขีดรอบดาวฤกษ์ใกล้ดวงอาทิตย์บดบังหรือไม่? การวัดตำแหน่งของดาวเหล่านี้อย่างแม่นยำซึ่งพิสูจน์ได้ว่าดวงอาทิตย์โคจรแสงดาวตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ รูปภาพผ่านวิกิมีเดียคอมมอนส์.


29 พ.ค. 2462คือวันที่เกิดสุริยุปราคาซึ่งก่อให้เกิดการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ สุริยุปราคามีชื่อเสียงในการทดสอบของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป. ในเวลานั้นไอน์สไตน์ไม่ค่อยมีใครรู้จัก เขาได้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปี 1915 และนักวิทยาศาสตร์รู้สึกทึ่งกับวิธีคิดแบบใหม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง เช่น แนวคิดที่ว่ามวลทำให้พื้นที่โค้งงอ แต่ไม่มีใครมีทดลองพิสูจน์ทฤษฎีว่าถูกต้อง จากนั้นในวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2462 คณะสำรวจของนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ นำโดยเซอร์ อาร์เธอร์ เอดดิงตัน– เดินทางไปยังเกาะปรินซิปีนอกชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกาเพื่อสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวง หากทฤษฎีถูกต้อง แสงจากดวงดาวควรจะเป็นเป็นโดยแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และปรากฏการพลัดถิ่น สุริยุปราคาที่ดวงจันทร์บังแสงอาทิตย์มากพอที่จะเห็นดาวใกล้ดวงอาทิตย์เป็นโอกาสที่ดีที่จะทดสอบสิ่งนี้

การวัดของนักวิทยาศาสตร์ในช่วงสุริยุปราคาแสดงให้เห็นว่าการคาดการณ์ของไอน์สไตน์นั้นถูกต้องอย่างน่าประหลาดใจ ตำแหน่งของดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้ในขณะนี้ดูเหมือนจะเคลื่อนตัว เนื่องจากแสงของพวกมันต้องเดินทางมาหาเราบนพื้นที่โค้งรอบดวงอาทิตย์ซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของมัน ตามที่ไอน์สไตน์อธิบาย


จากการไม่เปิดเผยตัวตนสู่การเป็นดาราผ่านสุริยุปราคา

ต่อมาในปีนั้น – เมื่อวันที่ 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2462 ที่ลอนดอน – ของอังกฤษนักดาราศาสตร์ รอยัลแฟรงค์ ไดสัน ซึ่งจัดการสำรวจได้นำเสนอผลงานในการประชุมร่วมกันของ Royal Astronomical Society และ Royal Society ไดสันกล่าวว่า 'ไม่ต้องสงสัยเลย' ว่าการวัดที่ทำขึ้นในช่วงวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2462 สุริยุปราคา 'ยืนยันการคาดการณ์ของไอน์สไตน์'

ส่วนหนึ่งของการฉลองครบรอบ 100 ปีสุริยุปราคาในตำนานนี้ นักฟิสิกส์ของ Caltech Sean Carrollอธิบายให้ NBCNews ในปี 2019:

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือเด็กโปสเตอร์เนื่องจากเป็นทฤษฎีที่บ้า ใหม่ และเข้าใจยาก โดยมีผลอย่างมากต่อธรรมชาติของความเป็นจริง และคุณยังสามารถเห็น [ผลลัพธ์]; คุณสามารถถ่ายรูปมันได้ ผู้คนจึงจมอยู่กับความตื่นเต้นนั้น

ดังนั้นอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์จึงถูกเลื่อนขึ้นสู่ชื่อเสียงของร็อคสตาร์ สถานะในวัฒนธรรมสมัยนิยมที่เขารักษาไว้ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา




แผนภาพของดวงอาทิตย์ ดาว โลก เส้นตรงจากเราไปยังตำแหน่งที่มองเห็นได้ของดาวและเส้นที่โค้งไปยังตำแหน่งที่แท้จริงของมัน

ในช่วงสุริยุปราคา ปกติแล้วดาวไม่สามารถมองเห็นได้ในแสงแดดจ้าจะปรากฏที่ด้านข้างของดวงอาทิตย์และเคลื่อนตัวออกจากตำแหน่งที่ปกติจะอยู่ ทำไม? เพราะเช่นเดียวกับที่ทฤษฎีของไอน์สไตน์กล่าวไว้ แสงจะโค้งงอเมื่อมีมวล ในกรณีนี้คือมวลของดาวฤกษ์ ดวงอาทิตย์ของเรา แทนที่จะเดินทางในเส้นทางตรง แสงของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลถูกบังคับให้เดินทางเป็นทางโค้งไปตามพื้นที่โค้งใกล้ดวงอาทิตย์ โปรดทราบว่าภาพนี้มีการหักเหของแสงดาวมากเกินไป ในความเป็นจริง ดวงดาวถูกแทนที่มากถึง1.75อาร์ควินาที(ประมาณ 0.0005องศา). ภาพจาก GSFC/ NASA/DiscoverMagazine.com.

มุมมองใหม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและจักรวาล

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์สนับสนุนจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ขั้นพื้นฐานที่สุดของเรา ซึ่งเป็นวิธีการมองจักรวาลโดยรวม ก่อน Einstein นักวิทยาศาสตร์พึ่งพาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอแซก นิวตัน. วิธีการดูแรงโน้มถ่วงของนิวตันยังคงใช้ได้และยังคงสอนให้กับนักศึกษาฟิสิกส์ แต่ในขณะที่สูตรแรงโน้มถ่วงของนิวตันเป็นกรณีพิเศษมากกว่าภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ทฤษฎีของไอน์สไตน์เป็นการขัดเกลาความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงที่ครอบคลุมภาพรวม … และเป็นภาพใหญ่ที่น่าทึ่งจริงๆ! ไอน์สไตน์เสนอว่ามวลทำให้พื้นที่โค้ง ตัวอย่างเช่น แม้ว่าจะมี 'แรง' (ตามที่นิวตันอธิบายไว้) ที่ทำให้โลกของเราถูกแรงโน้มถ่วงดึงโลกของเราเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยแรงโน้มถ่วง แรงนั้นสามารถ 'อธิบายง่ายๆ' ว่าโลกกำลังเคลื่อนที่ไปในอวกาศโค้งรอบดวงอาทิตย์ ตามที่ไอน์สไตน์กล่าว

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ไม่เพียงแต่อธิบายการเคลื่อนที่ของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะของเราเท่านั้น ในจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ของเรา ยังอธิบายตัวอย่างสุดโต่งของพื้นที่โค้ง เช่น รอบหลุมดำ และช่วยอธิบายประวัติศาสตร์และการขยายตัวของจักรวาลโดยรวม

สุริยุปราคาเป็นข้อพิสูจน์ครั้งแรกของหลาย ๆ คน

ในศตวรรษและอีกเล็กน้อยตั้งแต่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงในปี 1919 ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ได้รับการพิสูจน์ครั้งแล้วครั้งเล่าในหลาย ๆ ด้าน คุณอาจเคยเห็นภาพถ่ายหลุมดำครั้งแรกเมื่อเร็วๆ นี้?. มันยังพิสูจน์อีกครั้งว่าไอน์สไตน์พูดถูก


อ่านเพิ่มเติม: ภาพหลุมดำยืนยันทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

อ่านเพิ่มเติม: นาฬิกา แรงโน้มถ่วง และขีดจำกัดของสัมพัทธภาพ

โดนัทสีส้มประกายวิ้งๆ ตรงกลางสีดำ

ภาพนี้จับภาพจินตนาการของผู้คนเมื่อเปิดตัวในปี 2019: ภาพจริงครั้งแรกของหลุมดำขนาดยักษ์ในใจกลางกาแลคซี M87 นอกจากนี้ยังพิสูจน์ทฤษฎีของไอน์สไตน์ซึ่งทำนายการสังเกตจาก M87 ด้วยความแม่นยำที่ไม่ผิดพลาด รูปภาพผ่านการทำงานร่วมกันของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์.

ตอนนี้และหลังจากนั้น

ราชสมาคมดาราศาสตร์ (RAS)อธิบายไว้การประยุกต์ใช้ทฤษฎีของไอน์สไตน์ในทางปฏิบัติในปัจจุบัน:


ทฤษฎีนี้เปลี่ยนความเข้าใจของเราในด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์โดยพื้นฐาน และสนับสนุนเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่สำคัญ เช่น ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลกบนดาวเทียม (GPS)

ทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่ถูกต้องของระบบ GPS ซึ่งในทางกลับกันก็มีการใช้งานทั่วไปหลายอย่าง รวมถึงระบบนำทางด้วยดาวเทียมในรถยนต์ (SatNav) การพยากรณ์อากาศ และการบรรเทาภัยพิบัติและบริการฉุกเฉิน อย่างไรก็ตาม โลกต้องรอหลายสิบปีกว่าที่การใช้ท้องฟ้าสีครามเช่นนี้จะเกิดขึ้นจริง

ย้อนกลับไปในวันสุริยุปราคาปี 1919 เซอร์อาร์เธอร์ เอดดิงตันเข้าร่วมงานเลี้ยงอาหารค่ำขององค์กรเดียวกัน – RAS – ไม่นานหลังจากการสำรวจที่ประสบความสำเร็จ จากนั้นเขาก็แสดงด้านตลกของเขาด้วยการท่องดูเขาได้เขียนเกี่ยวกับความสำเร็จ:

โอ้ปล่อยให้คนฉลาด มาตรการของเราที่จะเปรียบเทียบ
อย่างน้อยสิ่งหนึ่งที่แน่นอนคือแสงมีน้ำหนัก
สิ่งหนึ่งที่แน่นอนและการอภิปรายที่เหลือ
รังสีของแสงเมื่ออยู่ใกล้ดวงอาทิตย์อย่าไปตรง

ภาพขาวดำของคนใส่แว่น .

เซอร์ อาร์เธอร์ เอดดิงตัน เป็นผู้นำคณะสำรวจซึ่งเป็นการพิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์เป็นครั้งแรก รูปภาพผ่านวิกิมีเดียคอมมอนส์.

ชายผมสีเข้มมีหนวดและมีท่าทางสง่างามในชุดสูท

อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในปี ค.ศ. 1912

บรรทัดด้านล่าง: สุริยุปราคาเมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2462 เป็นวันที่นักดาราศาสตร์เซอร์อาร์เธอร์เอดดิงตันตรวจสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์โดยสังเกตว่าดาวที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์เคลื่อนตัวออกจากตำแหน่งปกติอย่างไร การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่ชัดเจนนี้เกิดขึ้นเพราะตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ เส้นทางของแสงจะโค้งงอโดยแรงโน้มถ่วงเมื่อมันเคลื่อนที่เข้าใกล้วัตถุขนาดใหญ่อย่างดวงอาทิตย์ของเรา

RAS ของคุณ

ทาง NBCNews

ผ่าน DiscoverMagazine.com