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验证理论的远征队

爱因斯坦的引力理论虽然在数学上兼具优美的形式和简单的逻辑，但仅有这些是不够的。天文学观测者们仍然怀疑新理论能否做出正确的预测。牛顿理论已经足以解释天文学观测的数据，而爱因斯坦理论究竟是华而不实的数学空壳，还是比牛顿理论更实用的工具呢？接下来的一场日食将会见证这个问题的答案。爱因斯坦本人常把新理论比喻成一件礼服，美丽的礼服能吸引所有女性的目光，但当一位女士把这件礼服买回家后，她只有穿上它去参加宴会，才能知道礼服是否适合她、能否衬托出她的美丽。爱因斯坦理论就是这样一件华服，而日食实验则是女士身着这件礼服亮相的首场社交宴会。

在世界大战期间，爱因斯坦的论文流传到了英国。虽然他的思想很难被英国人接受，但是不列颠人民还是以令人钦佩的胆识，不惜改变英格兰的骄傲——艾萨克·牛顿所建立的宇宙秩序，第一次筹备了一个详尽的计划以验证爱因斯坦的理论。对于重视实验验证的英国人来说，毫无疑问，很多自然观测中的实验事实可以对爱因斯坦理论的有效性做出结论性的评估。这些观测实验包括爱因斯坦之前提出的太阳表面引力场能够弯折光线的著名预言。通过在日全食中测量恒星位置的移动，可以同时检验爱因斯坦1911年在布拉格提出的理论和1916年在柏林提出的理论。而早在1917年3月，皇家天文学家已指出，1919年3月29日将会发生日全食，届时变暗的太阳位于亮度极高的毕宿星团之间，那将是检验爱因斯坦理论的完美时机。

尽管当时战争还未结束，人们不知道能否在日食时派远征队到地球上合适的位置进行观测，伦敦皇家学会（theRoyalSociety）和皇家天文学会（theRoyalAstronomicalSociety）还是着手为这场远征作准备。1918年11月11日停战协议签署后，学会立即宣布了将在3月27日进行的科考计划细节。英国天文学家、物理学家、数学家亚瑟·爱丁顿爵士（1882—1944）作为当时少有的能完全理解爱因斯坦理论的天文学家，率领了这次远征科考。他是首位用英语宣讲相对论的科学家，也是一个贵格会教徒、和平主义者，在战争期间他始终没有参军。他认为对于宇宙新理论的探索和建立也是一种巩固宗教信仰，将人们的注意力从个人和民族仇恨中转移出来的途径。

在月球遮挡住太阳时，地球上只有少数几个区域能观测到足够暗的日全食。万一观测地点天气不好，整个计划将付诸东流。因此，为了保险起见，皇家学会派出两支科考队，一支前往巴西北部的索布拉尔，另一支前往非洲西部几内亚湾的普林西比岛。亚瑟·爱丁顿带领前往普林西比的科考队并同时负责领导协调两支队伍。

当远征队到达巴西时，造成了强烈的轰动。英德之间的战争刚刚结束，新闻媒体仍然没有从战争的气氛中走出，大环境下并没有足够的经费投入到科学研究中，而英国竟然花费巨资派出科考队不远万里来验证一个德国人的理论！一家巴西帕拉的新闻社写道：“比起验证德国人的理论，远征队的成员更应该为这个国家求雨，因为他们熟悉天象而这里已经干旱很久了。”幸运的是，科考队到达不久，索布拉尔就开始下雨。这些学者们证明了公众对于科学的信心。

但是我们这里将不再赘述巴西科考队的观测，而集中讲一讲普林西比岛远征队的经历。他们在日食的前一个月抵达那里，以忐忑不安的心情进行着日食观测的准备工作。日食即将到来之时，紧张的情绪笼罩了科考队，他们担心是否能够顺利拍摄太阳周围的恒星，因为天空中的乌云可能会遮住恒星的光，使几个月的准备化为乌有。亚瑟·爱丁顿爵士对这一时刻作了如下描写：

日食当天天气不好。日全食开始时，月球在太阳投下的阴影被日冕所包围。日冕透过云层发光，就像多云夜晚的月亮仍能被人所见。而星星却不能。我们无能为力，只能按照制定好的计划行事，盼望事情出现转机。一个观测人员忙着换底片，同时另一些人员在曝光并扶住物镜筒，防止天文望远镜晃动。

里里外外，上面，周围，下面，不过是一只走马灯一般，太阳便是灯里的蜡烛，我们便是人影，围绕着团团转。

（欧玛尔·海亚姆《鲁拜集》梁秋实译）

我们的注意力全部都在投影面遮盖器上。面对着如此宏伟的自然景观，壮丽的日珥在太阳边缘几万英里的上空升腾，宛如静止的火焰，我们却无暇以顾，完全沉浸于眼前古怪而幽暗的场景中，感受着自然的肃穆，直到观测人员的惊叫和节拍器的拍打声预示着302秒的日全食已经结束，我们才突然惊醒。

我们一共获得16张照片，曝光时间从2秒到20秒不等。最初拍摄的照片中完全看不到恒星……但是在日全食即将结束的时候，云彩不知为何开始散去，后面几张底片上逐渐拍摄到一些影像。在大多数底片上，会有一颗或者几颗很重要的恒星被遮挡住，使底片作废；但是有一张底片，五颗恒星的像非常清晰，很适合用来测量。

怀着激动紧张的心情，爱丁顿和同事们选取拍摄照片中效果最好的一张，将上面恒星的位置与在伦敦测量的同一些恒星的位置比较。在伦敦观测的恒星发出的光受太阳引力场影响很小，因此没有偏折。而日食中拍下的照片，恒星的位置有一定的偏折角度，这与爱因斯坦1916年理论预言的偏折角很接近。

远征队回到英国之后，花费了数月的时间在实验室中仔细测量恒星的位置，并考虑到种种误差。尽管在天文学家的圈子里，测量误差的问题确实是个困扰，但是公众显然更关心结果。这些观测是证明了“光有重量”，还是证明了“空间的弯曲”。如果后者得到证明，事情将会更有趣，因为没人能够想象出“空间的弯曲”到底是什么。

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