又可以看日全食了,1919年日全食觀測讓愛因斯坦名揚天下

2020-12-06 歡樂荒野

愛因斯坦是二十世紀最偉大的物理學家,他提出了狹義相對論、廣義相對論和質能方程,其中質能方程的提出為核能的開發奠定了理論基礎。二戰期間,為了對抗納粹德國,愛因斯坦曾致信羅斯福總統,直接促成了著名的曼哈頓計劃(原子彈研發計劃)。

光電效應的應用-太陽能電池板

愛因斯坦的每一項成果都足以震驚世界,但讓他獲得諾貝爾獎的卻只是他26歲時就成功解釋的「光電效應」。為什麼愛因斯坦在物理領域有如此多的成就,而且理論提出時也在世,卻只獲得了一次諾貝爾獎呢? 這恰恰是體現了他的偉大之處,愛因斯坦的理論過於超前,例如廣義相對論,以至於當時全世界幾乎沒幾個人能理解,儘管廣義相對論與1919年被驗證,但出於科學的審慎和嚴謹,愛因斯坦還是沒能再獲得諾貝爾獎。

愛因斯坦

那麼,是什麼驗證了愛因斯坦的理論,並讓他名揚天下的呢?這就得從今天的主角——日全食說起。

日全食是一種比較罕見的天文現象,屬於日食的一種,當某一地區太陽光全部被月亮遮擋的時候就會出現日全食。

日全食原理

今天下午我國大部分地區都可以觀測日環食哦(記得上一次日食還是在我上高一的時候),這次日環食的特別之處在於某些地區太陽和月亮的視直徑僅相差千分之三,幾乎一樣大,非常罕見。如果大家觀測日食,一定要戴好護目鏡保護眼睛哦。

日環食

是怎麼能讓愛因斯坦名揚天下呢?這就得說一說,愛因斯坦為了解決《狹義相對論》的缺陷而提出的《廣義相對論》。廣義相對論的部分內容可以簡單描述為:引力會造成時空彎曲,如果空間是彎曲的,彎曲的空間中穿過一條光線,那麼光線就是彎曲的。該怎麼來驗證這個大膽的理論呢?生活中的物體質量實在太小了(根據牛頓萬有引力方程,引力也超級小),根本無法令光線彎曲。

太陽的引力使得經過周圍的光線彎曲

究竟什麼有可能讓光線彎曲呢?它必須是一個質量超級大的物體,對,就是太陽!如果太陽背後的星體發出來的光線經過太陽周圍時被彎曲了,這就表明理論是正確的。(原本地球上是看不見被太陽遮擋的恆星的,但太陽的引力很大,使得經過它周圍的光線發生彎曲,這樣我們就看到了太陽背後的恆星,並誤以為它在另外一個位置,上圖紅線右上所指位置)

但是該怎麼觀察呢,太陽實在是太亮了,除非有物體遮住太陽,因此愛因斯坦認為只有日全食的時候才有可能證明自己的理論。

日全食過程

因斯坦提出有質量的物體可以彎曲時空是在1912年,據此最近的日全食是在1914年8月21日,這次日全食最佳觀測地段在俄國的克裡米亞半島,於是德國天文學家歐文芬利和美國天文學家威廉坎貝爾去了俄國。但是很不幸,在日全食將要來臨的前一個月,第一次世界大戰爆發了,德國人歐文芬利被逮捕入獄,只留下來自中立國的威廉坎貝爾繼續觀測日全食。而且日全食當天,天空中布滿了烏雲,最後所有觀測儀器還被俄國人沒收了,就這樣,第一次驗證廣義相對論的嘗試以失敗告終。

聰明人總是被上天眷顧

上天還是眷顧愛因斯坦的,很快,愛因斯坦發現自己的理論存在數學錯誤,如果上次日全食觀測成功,那麼自己理論算出來的光線偏折只是觀測數據的一半。就這樣,愛因斯坦因禍得福。

第二年,愛因斯坦發表了完整的廣義相對論,並預測了太陽背後天體光線的偏移程度。接下來就是尋找下一次日全食。天文學家發現,下一次日全食將在1919年5月29日的西非上演。第二次驗證廣義相對論的觀測由著名天文學家愛丁頓帶隊。1919年5月29日,愛丁頓成功拍攝了日全食及其背後天體光線的照片。經過艱苦的數據分析,愛因斯坦廣義相對論預測的太陽周圍光線偏移數據完全符合觀測數據。

愛因斯坦VS牛頓

就這樣,兩次日全食觀測,愛因斯坦一鳴驚人,名揚天下!這一爆炸消息也得到了媒體的瘋狂報導,有人高呼「牛頓錯了!」。

相關焦點

  • 日全食如何讓愛因斯坦的相對論名揚天下?
    本文來自:百度知道日報在愛因斯坦的廣義相對論問世之初,公眾幾乎還不知道這位德國物理學家,而且他的新理論還遭到了科學界的極大質疑和正面對抗。直到4年之後,一位英國天文學家主導的一項歷史性實驗才讓愛因斯坦和他的相對論名揚天下。
  • 1919年兩支遠徵隊觀測日全食,證實了愛因斯坦時空彎曲理論
    別看這只是往前延伸一步層次,但得出的結論卻可以完全改變人類對世界的認知。愛因斯坦廣義相對論認為,質量才是引力的根源,產生引力的原因是質量對周邊時空的扭曲。就像一塊石頭丟進水裡,或者一條魚在水裡遊動,就會對水產生漣漪或漩渦,由此影響周邊的物質。
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  • 100年前的一次日全食證實愛因斯坦的廣義相對論
    據外媒報導,一個世紀以前,亞瑟·愛丁頓領導一組天文學家前往西非海岸附近的一個小島上觀測日全食。他們的目標是觀測太陽附近的星星位置。 該實驗在100年前證實了愛因斯坦的廣義相對論,並使愛因斯坦名揚天下。雖然愛因斯坦1915年的廣義相對論理論並沒有直接與牛頓相悖,但愛因斯坦將引力視為時空扭曲。他假設太陽的重力會使光線彎曲,太陽附近的星星視位置會變化。愛丁頓開始通過在日食期間觀測恆星來驗證愛因斯坦的理論。1919年5月29日,愛丁頓成功地拍攝了一些最接近黑暗太陽的星星。經過多次計算,當天從普林西比島捕獲的這些恆星在天空中的位置將表明愛因斯坦的理論通過了驗證。
  • 日全食現象今日起將橫跨美國 全程直播2017日全食發生、時間
    屆時,日全食將沿對角線移動,從美國西北岸的俄勒岡州到東南岸的南卡羅來納州,跨越14個州。這是99年來日全食首次橫跨美國。  相關推薦:美國2017日全食中國哪裡可以看 8.21日全食具體開始觀看時間當地時間8月21日北美日全食的觀測區域示意圖。
  • 103年前,日全食驗證廣義相對論,因一戰打斷!卻拯救了愛因斯坦
    所以愛因斯坦認為只有日全食的時候才能證明自己理論的正確性。愛因斯坦提出有質量的物體可以彎曲周圍的時空這一結論是在1912年,而下一次日全食則是在1914年8月21日。於是愛因斯坦給全球著名的天文臺寫信尋求幫助,希望他們可以去拍攝日全食的照片,然後分析日全食時太陽背後的天體光線的偏移位置以驗證自己的理論。幾個月過去了,天文臺對愛因斯坦的來信保持了沉默,或許天文學家都太忙了。
  • 2017年日全食「追蹤」指南
    美國航天局和戈達德航天中心聯合發布指南說,2017年的日全食只在美國可見。美國當地時間8月21日,一次罕見的日全食現象將橫貫美國大陸,這是1918年以來首次發生僅在美國可見且美國東西兩岸皆可觀測的日全食。
  • 科學家研究日全食,可以給人類帶來什麼樣的科學信息?
    一百多年前,阿爾伯特·愛因斯坦創立了廣義相對論,提出光線會在引力作用下發生偏折,偏折的角度與產生引力場的物體的質量大小有關。愛因斯坦在其1911年的論文中呼籲大家通過太陽附近恆星光線的偏折來驗證他的理論。那麼什麼時候可以在太陽附近看到星星呢?
  • 2019年唯一一次日全食登陸南美!日全食有何價值?
    本文綜合自《知識就是力量》雜誌、科技日報北京時間7月3日清晨,今年唯一一次日全食在南美洲上演,整個過程大約持續2分多鐘,成千上萬遊客聚集在智利、阿根廷兩國欣賞。日全食非常罕見,平均來說,地球上每18個月才會出現一次日全食。而同一個地方,將近 400年才能看見一次。
  • 愛因斯坦的1919,廣義相對論是如何一步步被證明的
    從1919年的日全食為廣義相對論提供了第一個觀測證據,到2019年事件視界望遠鏡拍散到第一張黑洞的照片,廣義相對論經受住了所有最嚴峻的考驗。 「科學革命:牛頓的思想被推翻了!」 「宇宙的新理論!」
  • 2019日全食時間什麼時候 日全食最佳觀賞時間+地點
    這次日全食將從南太平洋開始,90%的全食帶都在海面上,在日全食即將結束前,南美洲的智利和阿根廷可以觀賞到,但是可見區域也都不大。預計,日全食的全食帶將從智利首都聖地牙哥以北約200多千米的地區穿過,由於那裡空氣乾燥,晴天較多,因此那裡是適合觀測的地區之一。
  • 日全食怎樣證明愛因斯坦對了,牛頓錯了?
    新的引力理論到了1915年,為了解決引力無法納入狹義相對論框架的問題,愛因斯坦創立了另一種引力理論——廣義相對論。愛因斯坦認為,引力其實是由物體彎曲時空之後產生的幾何效應。質量越大的物體會更加劇烈彎曲時空,使得經過其附近的任何東西(包括光)都要在彎曲的空間中運動,這樣就會表現出引力效應。
  • 日全食形成原因詳解
    最寬的日全食帶為167英裡。在日全食經過的地區,可以看到偏食的範圍最高達3,000英裡。日全食帶一般經過的地區是在海洋或荒無人煙的地方。  (2)日全食的意義價值  日全食之所以受重視,更主要的原因是它的天文觀測價值巨大。科學史上有許多重大的天文學和物理學發現是利用日全食的機會做出的,而且只有通過這種機會才行。
  • 日全食即將在美國上演 全程直播你會熬夜觀看嗎?
    簡單來說,日食的發生是由於月球從地球與太陽之間經過,三個天體大體處在同一條直線上,因此月球會遮擋部分或全部的日面,形成日食,整個日食過程從開始到結束最長可以達到3小時左右。而此次日食過程中,月球完全遮擋日面,也就是日全食的持續時間大約是2分40秒左右,而上一次在美國大陸本土發生日全食還要追溯到1979年。
  • 2019年唯一一次日全食在南美發生,要想再看?可能要再等五年
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  • 日全食是什麼?天文愛好者應該在哪裡觀測日全食?
    日全食是什麼?天文愛好者應該在哪裡觀測日全食?來源:新華網時間:2020-12-15 08:52:33 北京時間15日凌晨,南美洲將迎來一次日全食。這是2020年最後一次日全食。那麼,日全食是什麼?
  • 日全食給科學帶來的那些事
    觀測到引力場中光線彎曲 廣義相對論預言是真的阿爾伯特·愛因斯坦的大名家喻戶曉。1916年愛因斯坦發表了名為《廣義相對論的基礎》的論文,文中假定引力並不是一種力,而是時空連續體中彎曲的場,質量存在正是造成彎曲的原因。
  • 日全食觀測方法:不能「盯倒看」(圖)
    市天文科普教育協會理事長吳志倫教授昨日特別提醒,市民在觀賞日全食時,一定要選擇好正確安全的觀測方式,而即使觀測方法正確,連續觀看也不宜超過一分鐘,否則極易給眼睛帶來永久傷害。  六種錯誤觀測方式  1.不少人認為可使用墨鏡或太陽鏡觀賞,這其實是最危險的觀測日全食方法之一,墨鏡或太陽鏡不是專門為觀測日全食設計,直接用其觀測日全食一樣會傷害眼睛;2.使用曝光過的相片底片觀測,會由於底片製作水平不一樣,底片曝光程度不一樣,不能完全保證觀測安全;3.蠟燭燻黑玻璃這種土方法,由於燻黑程度、玻璃片厚薄等不均勻的問題,不能完全保證觀測安全
  • 上海日全食觀測地圖手冊
    2009年7月22日上午,三百年一遇的罕見日全食現象將在申城上空精彩上演。此次日全食持續時間可能為本世紀最長的一次,堪稱21世紀中國人可以看到的最壯觀天象。日全食在某地上空發生的概率非常小,距今最近的上海日全食還得追溯到1575年,而下一次日全食再臨上海將是三百多年後的2309年。
  • 美國日全食很多科學家要去看,為何它很重要?
    美國當地時間8月21日,寬度為112公裡的日全食帶將掃過美國北部的14個州,全食帶地區的天空將暫時變得如同有滿月的夜晚一般。這是時隔近40年後,日全食再度「光顧」美國本土。  這是讓許多人嚮往的場景。而在天文學家眼裡,它不僅僅是一場難得而又壯觀的天象。在日食期間,科學觀測可以得到許多平時看不到的、有趣而重要的現象。歷史上,科學家正是利用這個難得的機會,更新了人類對自己母恆星的認識。