第4章　愛因斯坦的望遠(yuǎn)鏡

1914年8月,一個由德國天文學(xué)家歐文·弗羅伊德里希(Erwin Freundlich)率領(lǐng)的勇敢(且命運(yùn)多舛)的觀察小組,啟程前往俄國克里米亞半島,預(yù)備在那里的一個有利觀測地點(diǎn)進(jìn)行一次日食觀測。他們希望能首次發(fā)現(xiàn)引力透鏡效應(yīng),并由此證實(shí)愛因斯坦的廣義相對論對太陽質(zhì)量會扭曲時空的預(yù)言。根據(jù)愛因斯坦理論,由太陽產(chǎn)生的時空凹陷會像透鏡一樣,干擾我們對遠(yuǎn)方恒星的觀察。尤其是那些在我們看起來幾乎和太陽重疊的恒星,它們的影像將偏離原先的位置。當(dāng)然,遙遠(yuǎn)的恒星本身是不會移動的,但它們發(fā)出的光線,將在太陽引起的空間凹陷中沿著彎曲的軌跡運(yùn)行,從而改變了恒星影像的位置。如圖4—1所示。由于耀眼的陽光會掩蓋它附近所有昏暗的恒星光線,這種偏移通常是無法看到的。(盡管作為一個樂觀的理論物理學(xué)家,愛因斯坦曾經(jīng)寫信給擁有當(dāng)時最大望遠(yuǎn)鏡的加利福尼亞州威爾遜山天文臺(Mount Wilson Observatory)的主任,詢問他們是否可以找到一些技巧來克服這一困難1,但得到的卻是一個非常明確的否定答案。)因此,觀察這些恒星的唯一機(jī)會就是在日食發(fā)生時,當(dāng)太陽的光芒暫時被月亮所遮擋,這些恒星才能進(jìn)入我們的視野。

不幸的是,在弗羅伊德里希和他的團(tuán)隊(duì)抵達(dá)俄國時,剛好是第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)的時候。他們被俄國士兵俘虜,根本不可能完成他們的使命。后來想來,這對愛因斯坦和他新發(fā)展的理論而言未必不是一件好事。事實(shí)上,在1914年,廣義相對論仍是一個發(fā)展中的理論,而且愛因斯坦當(dāng)時的計算結(jié)果也差了一個系數(shù)2——他還沒有認(rèn)識到空間本身也是彎曲的。根據(jù)他的預(yù)測,由于太陽質(zhì)量的影響,光線只能發(fā)生角度很小的偏轉(zhuǎn)。因此,如果弗羅伊德里希的探險隊(duì)成功的話,他們的觀測結(jié)果將偏離理論的預(yù)測值,從而很有可能強(qiáng)烈打擊人們對這一革命性新理念的支持。革命從來不是一帆風(fēng)順的,但這一次至少沒造成什么傷害——探險者和新理論都幸存了下來。2天文學(xué)家們在被捕一個月后安全回家,而理論則在1915年11月15日最終定稿,并做出了正確的預(yù)言。