1919年日食是檢驗廣義相對論的第一個實驗，確認愛因斯坦巨星地位

• 1919年的日食是第一個檢驗廣義相對論的實驗，並確認了愛因斯坦科學巨星地位（太陽和月亮確認過眼神，確定是對的人）

一百年前，愛因斯坦（Albert Einstein）並不是家喻戶曉的名字。他是柏林的一位教授、以科學家、知識分子、他的離婚妻子和堂姐而聞名，她很快將成為他的第二任妻子，但並不為世人所知。他的巨星崛起始於1919年5月29日，當時月亮和太陽正好對準，形成日食。天文事件的照片顯示出一些奇怪的現象：日食期間可見的一些星星位於錯誤的位置。愛因斯坦已經預見到這一點。利用廣義相對論，他做出了看似瘋狂的賭注，即日食期間恆星在天空中的位置會發生變化，甚至可以計算出多少。劍橋大學天文研究所的部門圖書管理員馬克·赫恩（Mark Hurn）說：「恆星精確地移動了廣義相對論預測的數量。」 「這是廣義相對論在正確軌道上的第一個實驗證據。」

• 愛因斯坦理論的恆星位置（來源GSFC / NASA）

自從埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）預言以他名字命名的彗星出現以來，科學預測就如此驚人地實現了。但是，儘管哈雷為艾薩克·牛頓對宇宙的看法辯護，但愛因斯坦試圖推翻它。在歷史的轉折中，使這位德國出生的物理學家成為超級巨星的天文學家（愛丁頓）來自英格蘭————牛頓的出生地和第一次世界大戰期間德國的敵人，這場戰爭在日食之前就已結束。他們測試愛因斯坦理論的科學探索將超越戰爭恐怖而受到讚揚。

盯著太陽

廣義相對論拋棄了牛頓關於重力是將物體拉在一起的力量的想法。它把重力重新想像成時間和空間的扭曲，即宇宙結構的扭曲。根據相對論數學，通過這種畸變傳播的光將改變其路徑，從而適應宇宙的經紗和緯紗。物體越重，變形越大，其重力會使光彎曲的越多。

• 引力是時間和空間的扭曲，即時空結構扭曲。

愛因斯坦花了十年的時間發展他的理論，他意識到太陽的質量足以使這種影響引人注目。他說，隨著太陽在天空中向背景恆星移動，它應該使恆星的光線彎曲。星將出現移動。當然，要進行此預測並不容易，因為白天看不見星星。它們被太陽的光衝淡了。到了晚上，當確實有星星出現時，太陽就不會繞著它們的光線彎曲。只有當太陽熄滅，光線被大部分遮擋時，愛因斯坦的工作才能得到檢閱。這就是為什麼在1911年研究其理論的缺陷時，他要求天文學家在日食期間開始仰望天空。

第一個回答這個問題的人是年輕的德國天文學家埃爾溫·弗倫德裡希Erwin Finlay-Freundlich，他是一個悲劇人物，他一生的大部分時間都在證明愛因斯坦的光線彎曲正確與否，但從未成功。他首先分析歷史日食的照片，但這些星星還不夠清晰，無法檢驗愛因斯坦的想法。因此，弗倫德裡希籌集了資金（幾乎是從愛因斯坦本人那裡借來的一筆款項）前往今天的烏克蘭Freundlich，預計在1914年會發生日食。第一次世界大戰爆發時，他的團隊帶著望遠鏡，照相機和玻璃照相照相板來到了這裡。俄羅斯士兵攻佔了Freundlich並沒收了他的儀器。

在1914年，並非只有烏克蘭Freundlich才能觀看到日食。加利福尼亞利克天文臺的天文學家也試圖拍攝俄羅斯基輔附近的日食，他們的情況略有改善。儘管由於是美國人而免於入獄，但科學家們天生就受挫：烏雲遮住了他們的視線。

這些失敗實際上可能是愛因斯坦的幸運。在查看他的計算時，他自己發現了錯誤。他對恆星應該移動多少的預測不成立。愛因斯坦總是比數學家更好的物理學家（儘管流行的故事說他在高中數學失敗，但這並不正確）。當愛因斯坦糾正錯誤並發表完整的廣義相對論時，第一次世界大戰已全面展開。戰爭結束後，德國陷入混亂，破爛不堪，無法遠徵世界各地，在那裡1919年的日食可能會發生。

愛丁頓的遠徵

幸運的是，愛因斯坦理論的副本被奎克大學劍橋天文臺主任亞瑟·愛丁頓爵士所掌握。他相信愛因斯坦，並與天文學家皇家弗蘭克·沃森·戴森爵士合作，說服他的國家將相對論納入考驗。赫恩說：「愛丁頓是少數幾個對廣義相對論有透徹了解的科學家之一。」 愛丁頓和戴森非常清楚拍攝日食的難度，因此計劃進行兩次探險。愛丁頓前往非洲西海岸的一個島嶼普林西比，另一支隊伍前往巴西的索布拉爾。計劃是將日食期間拍攝的恆星圖像與幾個月後夜間出現在正常位置的相同恆星圖像進行比較。根據愛因斯坦現在糾正的數學計算，被遮擋住的太陽邊緣的恆星將偏離其通常位置僅1.75弧秒，大約是幾英裡外一角硬幣的厚度。

幸運來自大西洋的另一端嗎？索布拉爾的天氣更適合合作嗎？戴森在分析這些印版時遇到了自己的問題。他的主要16英寸望遠鏡拍攝的照片沒有清晰對焦，提供的值與牛頓理論預測更為一致。命運的一天在五月到來時，愛丁頓的團隊面臨惡劣的天氣。雷暴滾滾而來，烏雲遮住了陽光，除了兩張攝影膠片外，其他所有照片都毫無價值。一位英國耶穌會牧師借來的4英寸備用望遠鏡挽救了這一天；它證實了愛丁頓的觀察。 消息傳到德國後，愛因斯坦寫信給他的母親了。 「今天是個好消息...實際上，英國探險隊已經證明了太陽附近的光偏轉。」

• 在1919年的日食期間，備用望遠鏡拍攝了這張具有決定性意義的背景恆星圖像（圈出）。該照相底盤是1919年製作的原版的許多副本之一，並已發送給世界各地的研究人員以驗證愛因斯坦的結論。 （圖片來源：F。Dyson，A。Eddington等人/ Phil。Trans。皇家學會A，1919年；尼爾·玻爾研究所/哥本哈根大學的圖像掃描）

愛因斯坦超級科學巨星地位的確立

11月6日，愛丁頓和戴森在英國皇家學會和英國皇家天文學會的聯席會議上展示了他們的研究結果。新聞界度過了愉快的一天，公眾發瘋了。《倫敦時報》頭版宣稱「科學革命」。 「宇宙新理論：牛頓思想被推翻。」

• 《紐約時報》 1919年有關廣義相對論的確認消息迅速傳播開來，使愛因斯坦成為國際名人。 （來源：時代機器/紐約時報）

雖然很少有人真正了解愛因斯坦的新理論，但他對從火星上的外星生命（不存在）到禁酒令（無意見）的所有觀點都圍繞著論文。人群歡迎他訪問日本。女孩們排著隊在美國見他，高呼「愛因斯坦，愛因斯坦，愛因斯坦」。作為一個英俊的年輕人，愛因斯坦在女人中很受歡迎，但這與日蝕後他對女人的影響相比並沒有什麼。據說至少有一個女人在他面前昏倒了。隨著身價的增長，他發現自己的籤名甚至可以傳給總統。

當然，相對論並不是僅從愛因斯坦的思想中產生出來的。他建立在以前的科學家工作的基礎上，得到了數學家的幫助，甚至還面臨著其他緊跟其後的競爭。但是，愛因斯坦才成為科學的公眾面孔。愛因斯坦的名字將成為天才的代名詞。愛因斯坦（Einstein）經常出現在歷史上最著名的人物名單上。

廣義相對論本身仍未被立即接受。一些科學家很難理解它。美國天文學家喬治·埃勒裡·黑爾（George Ellery Hale）在一封信中仍然讚揚了1919年日食的結果，他說：「相對論的複雜性對我來說太過分了。」其他人則緊貼牛頓對宇宙的視野，尋找其他有關動星的解釋。但是，進一步的日食觀測繼續為愛因斯坦奠定了基礎。裡克天文學家在1922年澳大利亞和墨西哥1923年月食期間再次確認了相對論。同時，對天狼星B的觀測似乎支持了另一種預測，即恆星的引力擴展了它們發出的光波。到1920年代末，相對論已站穩腳跟。幾十年來，日食繼續證實了愛因斯坦的預言，最終（可以說）由於類星體觀測的出現而黯然失色。這些令人難以置信的明亮物體，最初被誤認為是恆星，可以發出強大的無線電波。關於太陽如何彎曲這些無線電波的測量結果已經高度肯定了相對論的彎曲光線的怪異表現。即便如此，1919年日食愛丁頓的原始實驗仍保持著魅力。相對論現已為科學界所接受，從使用原子鐘的實驗到碰撞中子星的觀測，它的許多預測都以古怪的方式繼續得到檢驗。1919年日食的媒體熱議可能使愛因斯坦（Einstein）成為超級明星。但是他的理論的持久力量才是使他一直是巨星的原因。

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亞瑟·愛丁頓爵士的詩

噢，明智地採取措施進行核對一件事至少可以肯定，光具有重量，一件事可以確定，其餘的爭論——光線，當靠近太陽時，不要直行。

A Poem by Sir Arthur Eddington

Oh leave the Wise our measures to collate One thing at least is certain, LIGHT has WEIGHT, One thing is certain, and the rest debate — Light-rays, when near the Sun, DO NOT GO STRAIGHT.

（備註：光具有質量是愛丁頓在1919年代對相對論的錯誤理解，光沒有質量，光線在日食時發生彎曲是因為時空結構自身在大質量物體附件發生了扭曲，不是光有質量導致的。由此可見，1919年《紐約時報》說全世界只有12個人能理解相對論也並不算吹牛。）

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