二 偉大的驗證

在二○年代初,愛因斯坦已經享有任何一位學者都未曾獲得過的盛譽。英費爾德對一九一九年日蝕觀測和證實廣義相對論之後,愛因斯坦的聲譽空前增長的原因,曾發表過一些有趣且有一定道理的看法:

「這件事是在第一次世界大戰結束發生的。人們厭惡戰爭、屠殺和國際陰謀。戰壕、炸彈、屠殺留下了悲慘的餘悸。談論戰爭的書籍沒有銷路和讀者。每個人都在期待一個和平的時代並想把戰爭遺忘。而這種現象能把人類的幻想完全吸引住。人們的視線從佈滿墳墓的地面聚集到滿天星斗的天空。抽象的思想把人們從日常生活的不幸中引向遠方。日蝕的神秘和人類理性的力量、羅曼蒂克的場景、幾分鐘的黑暗,爾後是彎曲光線的畫面——這一切和痛苦難熬的現實是多麼不同呵!」

愛因斯坦瞬間成為公眾偶像的原因很多,但直接的原因則是對全日蝕的觀察中,終於證實了光線在太陽引力場中發生彎曲。

一九一九年初秋,波林在療養院住院時收到兒子的明信片,第一句話是:

「親愛的媽媽,今天報告你一個好消息。洛倫茲打電報告訴我,英國遠征隊已經實際上證實了太陽的光有偏轉。」

早在幾天之前,洛倫茲打給愛因斯坦的電報中說:「愛丁頓在九/一○秒和一又四/五秒之間發現太陽邊緣的恆星位移。恭喜恭喜。洛倫茲。」

大家心裡都明白,有了這個觀測的證明,廣義相對論的意義與價值就會變得無法估量。愛因斯坦對這一點更清楚,他早就渴望著這一天了。

早在一九○七年,在伯爾尼專利局當職員的愛因斯坦發現了等效原理,他認識到這個原理本身意味著光有某種彎曲,但是他認為這個效應太小了,觀測不出來。

一九一一年,布拉格的教授發現,這個效應在日全蝕的時候能夠測量出來,並且發現,在日全蝕的情況下變曲度是○.八七<註一>。但他那時還不知道空間也是彎曲的,因此,他的結論是錯誤的。他仍然相信牛頓,而牛頓認為空間是平直的,牛頓從他自己的萬有引力和光微粒說中也能計算出這個○.八七。

一九一二年,蘇黎世的教授發現空間是彎曲的。幾年之後他才明白空間的彎曲改變光彎曲。

一九一五年,已是普魯士科學院院士的愛因斯坦發現了自己以前的錯誤,廣義相對論意味著太陽光的彎曲度是一.七四,也就是說,愛因斯坦值是牛頓值的兩倍,因數二使得牛頓和愛因斯坦對立起來。

愛因斯坦到一九一四年還沒有找到正確的答案,但是他信心堅定,他寫信給貝索說:

「不論日蝕的觀察是否成功,我都堅信整個體系的正確性。」

愛因斯坦也是幸運的,歷史的幾次變故使他幾次免於面臨錯誤的窘境。

一九一二年,一支阿根廷日蝕遠征隊開到巴西,計劃檢驗光的彎曲度,因為天下雨取消了試驗。

一九一四年夏季,由弗羅因德里希率領,由人們不太熟悉的捐助人克魯普資助的德國遠征隊開往克里米亞,觀察八月二十一日的日蝕,也因戰爭沒法完成考察任務。

一九一五年十一月十八日,愛因斯坦宣佈正確的偏轉數值是一.七四,他更迫切希望得到日蝕觀察的資料。可日蝕觀察依然一再受挫。

一九一六年,委內瑞拉有一個觀測日蝕的機會,又是因為戰爭而失去了。早先希望在日蝕時拍攝照片尋找偏轉的企圖落空了。

一九一八年六月,一位美國人對日蝕的觀察也沒有得到任何結果。

一直到一九一九年五月,兩個英國遠征隊才獲得第一批有用途的照片。而這一重要的觀察成就很大程度上得歸功於愛丁頓。

愛丁頓是英國劍橋大學的天文學教授,又是皇家天文學會的學術秘書。他參加了基督教教友會。就像那些主張「愛自己的敵人」的教友們一樣,對於第一次世界大戰,他只是搖頭。與愛因斯坦一樣,他也是一個十足的和平主義信徒。

一九一六年春天,從中立國荷蘭的萊頓大學寄來一份《廣義相對論基礎》單行本。皇家天文學會的通訊會員德.西特教授,剛從愛因斯坦那裏收到這篇論文,就把它寄到了劍橋。愛丁頓一眼就看出,這篇論文具有劃時代的意義。他馬上開始研究廣義相對論,同時請德.西特寫三篇介紹廣義相對論的文章,發表在皇家天文學會的會刊上。這三篇文章,引起了英國科學界的廣泛注意。因為這是英國人牛頓發現萬有引力定律以來的兩個半世紀裏,第一次有人向牛頓提出有力的挑戰。

愛丁頓決定用日全蝕觀測來驗證愛因斯坦的新的引力理論。

一九一九年五月二十九日將發生日全蝕。剛好,金牛座中的畢宿星團在太陽附近,如果天氣晴朗,用照相的辦法,至少可以照出十三顆很亮的星。這是天賜良機,到時候將給愛因斯坦的廣義相對論,也就是向牛頓挑戰的新的引力理論,來一個判決。如果星光掠過太陽表面的時候,像愛因斯坦預言的那樣拐彎了,這就證明愛因斯坦是正確的,否則……。

不,作為自然科學家的愛丁頓,堅信愛因斯坦的廣義相對論是正確的。星光將會拐彎,拐過一.七四,和愛因斯坦預言的一樣。要用照相機照出這一.七四的偏轉角,就像在十幾米外照出一根火柴棍那樣困難。不過,愛丁頓也仔細研究過了,這是辦得到的。

在愛丁頓的熱情倡導下,皇家天文學會開始了日全蝕觀測的準備工作。當時,德國潛水艇封鎖著英國的海岸線,英國人民正在挨餓,每天都有英國士兵犧牲在前線。德國是英國的頭號敵人,花費大量的金錢和人力,去證明一個德國科學家的理論,遭到不少英國人反對。可是,愛丁頓和愛因斯坦一樣,是和平主義者,他執著地認為科學是沒有國界的。愛丁頓對廣義相對論的熱情,對科學的執著,感染了皇家天文官代遜。這次全日蝕,月球的巨大影子橫跨大西洋兩岸。代遜決定派出兩支遠征隊,分別去非洲西部的普林西比島和南美洲的索布臘爾。

一九一九年三月初春的一天,在格林威治天文臺皇家天文官的官邸,舉行了日蝕觀測隊出征前的最後一次會議。巨大的書房裏,代遜在花地毯上踱過來,踱過去,向兩位隊長作最後的交代。愛丁頓細長的身子埋在大沙發裏,看著對面牆上的牛頓像出神。代遜講完了,愛丁頓的副手想使會議的氣氛活潑一些,就笑著說:

「要是我們觀測到的光線偏轉角不是○.八七,也不是一.七四,而是三.四,那怎麼辦呢?」

這位副手是在望遠鏡下度過了無數夜晚的天文學家。他沒有愛丁頓那樣的數學造詣。在他看來,愛丁頓對愛因斯坦佩服得五體投地,實在有點好笑。廣義相對論再優美,也不過是一件美麗的衣裳,穿在天文學身上,會不會合身呢?那一套玄乎乎的空時理論,光的彎曲,像他那樣的天文學家是接受不了,也不願接受的。所以,副手的這一番話,很有點揶揄愛因斯坦的意思。

愛丁頓沒做聲,眼睛仍然盯著牆上那威嚴的牛頓畫像。

有什麼可說呢?不管是什麼結果,意義總是非凡的。愛丁頓對此早就想過:

「這次日蝕遠征隊可能會第一次證明光的重量(即牛頓值);或許還可以證實愛因斯坦的非歐空間的怪論;或許會出現更具有深遠影響的結果——光沒有彎曲」。

皇家天文官一本正經,他把兩手一攤,對愛丁頓的副手說:

「那愛丁頓就要發瘋了,你一個人回英國來吧!」

第二天,兩支遠征隊雙雙啟航,分赴各自的目的地。愛丁頓在四月二十三日到達普林西比島,馬上開始了緊張的準備工作。架設望遠鏡、試拍照片……一切準備就緒,等待著那偉大的日子來臨。宇宙將在那一天的幾分鐘裏,把自己的真面目在世人面前顯露一下。

五月二十九日終於來到了。

可真糟糕!一清早就下起了傾盆大雨。愛丁頓在帳篷裏搓著手,焦急地來回踱著。不一會兒,他就跑到帳篷門口,仰望老天爺的苦臉。愛丁頓的臉比老天爺更苦!兩個助手,掩飾不住內心的得意,在帳篷的一角做鬼臉,打手勢,說怪話:「活該!這雨下得好,上帝給他的懲罰!誰讓他那麼起勁,拖著我們大家,跑到這個熱帶鬼地方來為德國鬼子效勞!」

助手的怪話,愛丁頓沒有聽見。他的脾氣有點迂。據說在一次宴席上,有一位客人對他說:

「教授,聽人說世界上只有三個人……不,只有兩個半人懂相對論。愛因斯坦當然是一個,教授,你也是一個。」

「嗯,不……」愛丁頓帶著沉思的神情搖了搖頭。

「教授,不必謙虛,大家都這麼說的。」

「不,我是在想,那半個人是誰。」

這樣一個愛丁頓,他到這裡來,是為了驗證叫他心醉的相對論,是為了親眼目睹偉大的宇宙的真面目,他哪裡顧得上去聽部下說怪話!

中午,雨總算停了,陰雲還是不散,遮住了太陽。一點半鐘,天空漸漸轉成灰色,月亮來到太陽和地球中間。可是,太陽在哪裡呢?太陽依然隱沒在雲堆裏。

愛丁頓有

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