Война, среди нее сотрудничество между батальонами, отличная экспедиция и миссия, которая висит на волоске до последнего момента. Вопреки видимости, это не краткое изложение приключенческой книги, а история первого теста общей теории относительности.
Новая теория гравитации
В 1915 году Альберт Эйнштейн вновь удивил мир науки. После десяти лет интеллектуальных усилий, сломав множество карандашей и разорвав сотни страниц, эксцентричный физик завершил работу, которая должна была привести к расширению его собственной специальной теории относительности. Новая общая теория относительности заменила статическую и скучную вселенную Исаака Ньютона гибким пространством-временем со специфическими свойствами и живой геометрией. В идее Эйнштейна то, что мы воспринимаем как гравитационное притяжение объектов, является просто следствием этой геометрии. Каждый объект с массой давит на четырехмерную сеть, что влияет на движение других тел вокруг себя.
Пересмотр концепции гравитации был смелым и спорным шагом и не сразу привлек поклонников к этой теории, ведь речь идет не о небольшой поправке, а о представлении оригинального, целостного видения физической реальности. Это, несомненно, пробудило воображение многих, но без конкретных доказательств оно оставалось в большинстве своем всего лишь безумной гипотезой. Наблюдение было необходимо, чтобы доказать гибкую природу пространства-времени. Эйнштейн даже знал, как это сделать. И если он был прав, и масса деформируется в близлежащем пространстве-времени, соседний путь световых лучей также должен подвергаться искривлению. Вроде все просто, но есть подвох.
На фото - световой путь огибает массивный объект
Как мы уже говорили, пространственно-временное полотно может быть искажено, но это происходит очень медленно. Таким образом, если мы имеем дело с действительно огромным весом, таким, как черная дыра или, по крайней мере, пульсар, явления, сопровождающие искривление пространства, всегда будут очень не выраженными. Что не означает, что они не могут быть зарегистрированы.
Британский фанат Эйнштейна
Хотя это кажется странным, публикация OTО изначально была едва заметна в мире науки. Обратим внимание на геополитику этого периода: началась Первая мировая война, на двух фронтах столкнулись немцы со странами Антанты, многие ученые оказались на службе у вооруженной промышленности, а переписка с коллегами из-за окопов несла в себе подозрение в измене. Таким образом, когда в Берлине страстно обсуждали общую теорию относительности, гораздо важнее для многих были слухи о предстоящем прорыве в Лондоне и Париже. Мудрецы Кембриджа еще год жили в блаженном убеждении в нерушимости принципов, изложенных в прошлом достопочтенным Ньютоном.
Член Королевского астрономического общества из Голландии Виллем де Ситтер вытащил их из летаргического сна - его родина не участвовала в мировой войне, поэтому он мог довольно свободно путешествовать по Английскому каналу, выступая контрабандистом немецкой научной мысли. Вероятно, именно астроном из Лейдена привез в Англию первый экземпляр статьи, описывающей общую теорию относительности.
На фото - Виллем де Ситтер, 1872—1934 гг, нидерландский астроном.
Чтобы лучше понять новости из Берлина, Королевское общество захотело подготовить англоязычное исследование на эту тему. Комиссия была передана назначенному руководителю отдела астрономии в Кембридже и директору местной обсерватории - Артуру Эддингтону.
Эддингтон был типичным английским интеллектуалом своего времени. Изысканный, надменный, часто высокомерный, со специфическим чувством юмора, он любил проводить свободное время, куря трубку и играя в шахматы или в гольф. Прежде всего, однако, он был замечен как восходящая звезда Кембриджа. На момент образования OTО ему было 33 года, но в то время он уже имел авторитет и достижения - его публикации в области исследования звезд были особенно популярны - которым серые профессора могли позавидовать.
У Эддингтона и Ситтера было как минимум одно общее: оба джентльмена искренне презирали войну, открыто критикуя военные действия своей родины. У англичанина нежелание бороться за силу возникло в результате воспитания в среде квакеров - ортодоксальных пуритан, которые верили в контакт с Творцом без помощи посредников, выражая отвращение к гедонизму, рабству или насилию. Конечно, такое отношение в разгар мирового конфликта вызывало, мягко говоря, противоречие впечатление - когда сотни тысяч мальчиков истекали кровью в окопах Ипра и Вердена, пацифизм считался позором. Благодаря высокому положению наш герой долгое время избегал неприятностей, но в 1918 году его попытались вызвать на фронт. Конечно, никто не мог предсказать, что война продлится всего несколько месяцев. Власти университета опасались, что дело может покончить с ученым, поэтому они бросили ему спасательный круг - Артур Эддингтон должен был покинуть Британские острова, чтобы возглавить важную научную экспедицию на другой континент.
Конечно, со стороны это звучит как хорошее оправдание, но сама идея поездки, а также ее цели были самыми серьезными. Британцы оказались первыми в мире людьми, кто проверил смелую гипотезу Альберта Эйнштейна. Эту возможность они получили в мае 1919 года.
Историческое затмение
План был следующим. Астрономы отправились из Англии в Португалию и там разделились на две группы. Одна во главе с Эндрю Кроммелином отправилась в Собрал, недалеко от северного побережья Бразилии. Вторая, возглавляемая нашим героем, высадилась на маленьком острове у побережья современного Камеруна. Путешествие вокруг экватора должно было предоставить исследователям отличные условия для наблюдения за предстоящим полным солнечным затмением.
Как уже упоминалось, OTО предсказывала, что массивные тела искривляют пространство-время вокруг себя, что должно проявляться в соответствующем изгибе световых лучей. Теперь представьте, что вы смотрите на какой-то отдаленный объект. Затем кто-то помещает дополнительное тело между вами и тем же объектом, край которого почти закрывает обзор. Гравитационное поле будет работать здесь как линза, искажая все изображения позади него.
Это именно тот эффект, который британцы хотели запечатлеть. Во время полного затмения яркое скопление Хиад должно было находиться позади Солнца. Отдаленные звезды, рассеянные вокруг солнечного диска, должны казаться смещенными по сравнению с наблюдениями без влияния Солнца. Поэтому было достаточно сделать четкую фотографию и сопоставить ее с пленкой, снятой в другое время. Если расчеты, основанные на OТО, были правильными, то кривизна должна составлять около 1,74 ″ (секунда дуги). Это половина размера Урана на небесной сфере Земли. Тонкий эффект, но с небольшой точностью его можно зарегистрировать.
Успех миссии висел на волоске до последних мгновений. Каждый, кто любит время от времени повеселиться и ждет интересного явления в небе, знает, как много зависит от капризов погоды. 29 мая 1919 года не предвещало ничего обнадеживающего - утро встретило ученых дождем и таким грозным облачным покровом, которое не давало шансов для достоверных наблюдений. Этот день таким запомнился нашему герою:
"Дождь прекратился около полудня. Около 13.30 мы увидели очертания Солнца. Мы сфотографировались для надежности. Я не видел затмения, потому что был слишком занят изменением записей, я просто взглянул один раз, чтобы увидеть, началось ли оно, и второй раз, чтобы увидеть, сколько было облаков". Артур Эддингтон
Однако судьба улыбнулась Эддингтону. Около 13.30 небо было достаточно ясным, чтобы они могли сфотографировать солнечное затмение. Еще будучи в Африке, взволнованный ученый сделал новую фотографию с фильмом, показывающим распространение Хиад шестью месяцами ранее. Эддингтон уже знал, что OTО попало в яблочко, но дал себе время проанализировать результаты более внимательно.
На фото - одна из пластин с изображением солнечного затмения 1919 года.
Самый важный день в жизни Эддингтона
В ноябре 1919 года участники экспедиции поделились результатами своих исследований на официальном собрании Королевского научного общества, в присутствии крупнейших британских ученых и СМИ. Эндрю Кроммелин сообщил о смещении звезды на 1,98 дюйма, в то время как наблюдения Эддингтона показали отклонение 1,61 дюйма. Принимая это среднее значение и принимая во внимание допустимый предел погрешности, общая относительность оказалась правильной. Таким образом, спорная гипотеза переросла в новый фундамент физики.
"Атмосфера напряженного интереса была именно такой, какой она сопровождала греческие героические эпосы. Мы были хором, комментирующим судьбу судьбы, раскрытую в развитии высшего явления. В самом пейзаже тоже было что-то драматическое: традиционный церемониал, а на заднем плане портрет Ньютона, напоминающий нам, что самое большое из научных открытий теперь, спустя более двухсот лет, должно быть впервые изменено." Альфред Уайтхед
Артур Эддингтон поставил свою подпись под непрекращающейся научной революцией. Как он подчеркнул, это был самый важный день в его жизни. Вскоре он закончил и опубликовал возложенный на него труд, и приступил к созданию первого всеобъемлющего релятивистского учебника физики под названием "Математическая теория относительности". Таким образом, Эддингтон стал главным экспертом и пропагандистом теории относительности к западу от Рейна.
Само собой разумеется, это был также отличный момент для Альберта Эйнштейна. Вероятно, впервые в истории научное событие с таким импульсом пробилось в заголовки СМИ и поп-культуру. Еще в 1905 году блестящий физик стал узнаваемой фигурой, но только положительный тест общей теории относительности сделал его иконой и одним из самых известных людей на планете.