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图26 爱因斯坦希望被太阳弯曲的星光可用来证明他的广义相对论。在太阳背后的恒星原本在地球上是看不见的，因为星光被太阳挡住了。但太阳的质量造成时空弯曲，星光被偏转，可沿着弯曲路径到达地球。我们的直觉告诉我们，光沿直线传播，所以我们的视线从地球沿着星光返回到恒星上，但感觉上光是在走直线，所以看到的恒星好像其位置被移动了。爱因斯坦的引力理论预言的这种位移要比牛顿引力理论给出的预言值大得多，因此测得这种位移就能判定哪一种引力理论是正确的。
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但是这里有一个问题：一个星光被太阳偏转的恒星，尽管其视在位置被移到太阳的边缘，但仍是不可能被看到的，因为太阳光太强了。事实上，太阳所在的区域总是散布着一些恒星，但它们都不可见，因为它们的亮度与太阳的亮度比起来都可忽略不计。但有一种情况下我们可以看见太阳背后的恒星，那就是日全食期间。1913年，爱因斯坦写信给弗雷德里希，提议他们在日全食期间寻找恒星的位移。
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当月亮在日全食期间遮挡住太阳时，白天暂时变成了夜晚，星星便露脸了。月盘可将太阳遮蔽得如此严密，以至于能使我们识别出离太阳边缘非常近的恒星——或者更确切地说，这些恒星的光已经被弯曲，才使它出现在太阳圆盘外的很小的一个视角上。
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爱因斯坦希望，弗雷德里希能够通过检查日食期间拍摄的照片来发现他所需的这种恒星位置的变化，以便证明他的引力公式是正确的。但事情很快变得明了：二手数据不足以成其事。照片的曝光和取景必须完美地探测出恒星位置的轻微变化，而过去的日食照片都没有达到这一标准。
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唯一的选择是弗雷德里希必须在下一次日食期间组建一个专门的探险队来拍摄。下一次可观察的理想地点是1914年8月21日的克里米亚。爱因斯坦的声誉将取决于这一观察，为此他筹措了任务经费以备急需。爱因斯坦变得如此痴迷，以至于他会在晚餐时造访弗雷德里希，两人匆匆饭后便在桌布上开始涂鸦，检查他的计算结果，以确保不留任何出错的余地。后来，弗雷德里希的遗孀后悔将桌布洗了，否则的话他们将拥有一份完好无损的爱因斯坦随笔的财富。
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弗雷德里希7月19日离开柏林前往克里米亚。事后看来，这是一次愚蠢的行程，因为就在前一个月，斐迪南大公在萨拉热窝被刺杀，引爆第一次世界大战的活动正在紧锣密鼓地进行。弗雷德里希抵达俄国时有足够的时间来建立他的望远镜，以备日食期间的拍摄，但他似乎忘了一个事实，即在他人还在旅途中时德国已对俄宣战。一帮德国人此时背着望远镜和照相器材在俄罗斯转悠，那不是自找麻烦吗？毫不奇怪，弗雷德里希和他的助手们被当作间谍逮捕。更糟糕的是，在日食发生前他们一直被拘留着，所以这次探险是完败的。幸运的是，德国在此期间抓获了一批俄罗斯军官，因此，通过交换战俘安排，弗雷德里希于9月2日安全地回到了柏林。
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这项命运多舛的事业可谓战争如何在今后四年里阻滞物理学和天文学进展的一个象征。纯科学陷于停顿，因为所有的研究都集中到如何赢得这场战争，欧洲许多最出色的年轻人才都自告奋勇地为自己的国家而战。例如，哈利·莫塞利，牛津大学响当当的原子物理学家，自愿加入基奇纳的新军的一支部队。1915年夏天他被运到加利波利参加盟军部队在土耳其境内的战斗。他在写给他母亲的信中描述了加利波利的条件：“生活中唯一真正有意思的是苍蝇。没有蚊子，但白天是苍蝇，晚上是苍蝇，水里是苍蝇，食物上还是苍蝇。”8月10日拂晓，30000名土耳其士兵发动袭击，导致整个战争中最惨烈的一次肉搏战。进攻结束，莫塞利已经丢了性命。就连德国报纸都辟版哀悼他的去世，称这是科学的“一个严重损失”。
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同样，卡尔·施瓦西，德国的波茨坦天文台主任，主动请缨为国而战。他在战壕里还在继续写论文，其中就包括一篇关于爱因斯坦的广义相对论的论文。正是这篇论文后来导致对黑洞的理解。1916年2月24日，爱因斯坦向普鲁士科学院递交了一篇论文[7]。仅仅4个月后，施瓦西就去世了。他在东线患上了一种致命的疾病。
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虽然施瓦西自愿参加战斗，但他的同行，剑桥天文台的亚瑟·爱丁顿，却拒绝按征兵条例入伍。作为一个虔诚的贵格派信徒，爱丁顿提出了他的立场：“我反对战争是基于宗教的理由……即使存心拒服兵役者的逃避会在胜利和失败之间造成差别，但我们不可能通过故意违背神的意志来真正使国家受益。”爱丁顿的同事为他编造了他应被免除兵役的理由，说他作为一个科学家对国家具有更大的价值，但内政部驳回了这份请愿书。这样，爱丁顿作为一个存心拒服兵役者被扣押在拘留营似乎将是不可避免的了。
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随后皇家天文学家弗兰克·戴森前来救援。戴森知道1919年5月29日会有一次日全食，发生日食时被称为毕星团的庞大星群正处于太阳背后——这是测量星光是否存在引力偏转的一个绝佳机会。日食的路径穿过南美和中非，因此进行观测需要派遣一个大的探险队奔赴热带地区。戴森向英国海军部建议，爱丁顿可以通过组织和领导这样一支远征队来为国家服务，并且在此期间，他应该继续留在剑桥，以做好各种准备。他扔出一个强硬的大国沙文主义的理由：捍卫牛顿引力理论以反对德国的广义相对论理论是一个英国人的光荣责任。从他内心来说，戴森是真心支持爱因斯坦的观点的，但他希望这种托词能够说服当局。他的游说获得了回报。拘留营的威胁被正式解除，爱丁顿被允许继续在天文台工作，以筹备1919年的日食观测。
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要说这事儿也巧，爱丁顿可说是检验爱因斯坦理论的最理想的人选。他终身迷恋数学和天文学，这种兴趣甚至可追溯到他4岁时，当时他试图数清楚天上所有的星星。中学时他成为一个杰出的学生，获得奖学金进入剑桥大学，在那里他成为同龄人中的翘楚，赢得了剑桥大学数学荣誉学位考试优胜者的称号。他以提前一年毕业的姿态捍卫了他的声誉。作为一名研究者，他以倡导广义相对论而著称，并适时撰写了《相对论的数学理论》一书。这本书被爱因斯坦盛赞为“用任何语言来说它都是对这一主题的最好的呈现”。爱丁顿变得与这一理论的关系是如此紧密，以至于一向自认为也是广义相对论权威的物理学家路德维希·希尔伯斯坦曾对爱丁顿说道：“你肯定是这世界上理解广义相对论的三个人之一。”爱丁顿沉默地盯着他，直到希尔伯斯坦告诉他不必那么谦虚时才回过神，“哦不是，”爱丁顿说道，“我在想这第三个人是谁。”
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除了智力过人和具有率领一支探险队所需的信心，爱丁顿还足够健壮，经得起热带生存的严峻考验。这一点很重要，因为天文观测探险是一段异常艰苦的旅程，其艰难程度往往将科学家逼到绝境。例如，在18世纪后期，法国科学家让·德奥特罗什（Jean d’Auteroche）曾进行过两次远征探险以观察从太阳的面前经过的金星。第一次是在1761年，他去了西伯利亚，在那里他不得不雇请哥萨克人来守卫，因为当地人认为，他瞄准太阳的奇怪设备正是引发他们最近所遭遇的春季严重洪涝灾害的诱因。8年后，他再一次进行对金星凌日现象的观测。这一次是在墨西哥的巴哈半岛上进行，但到达当地不久，热病就夺去了德奥特罗什和他的两位助手的生命，只留下一人带着珍贵的测量结果回到巴黎。
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其他探险队遭遇身体伤害的危险性虽然没这么大，但心灵上遭受的创伤有过之无不及。纪尧姆·勒让蒂尔（GuiIIaume Ie GentiI），德奥特罗什的一个同事，也有计划观察1761年的金星凌日现象，但他去的是说法语的印度地区本地治里（Pondicherry）。当他到达的时候，英国人正在那里与法国人交战，本地治里被围困，勒让蒂尔无法在印度登陆。于是他决定先到毛里求斯暂避战火，一边做生意谋生，一边等待8年后（1769年）的下一次金星凌日。8年后的这一次他能够到达本地治里了，在等待金星掠过太阳表面期间尽情享受着灿烂的阳光，可到了关键时刻，浓云出现了，完全遮蔽了他的视线。“我是带着一种沮丧的心情待了两个多星期，”他写道，“当该向法国报告我的执行情况的那一刻到来时，我几乎没有足够的勇气拿起笔来续写日志，鹅毛笔几次从我手中滑落到地下。”在外漂泊了11年6个月零13天后，他终于可以回到法国的家了。可到家才发现，他的家已被洗劫一空。他只好设法通过写回忆录来重建自己的生活，好在这方面获得了巨大的商业成功。
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1919年3月8日，爱丁顿和他的团队乘坐英国皇家海军“安塞姆”号离开利物浦前往马德拉岛，在那里科学家们被分成两组。一组留在船上继续航行前往巴西，在巴西的丛林地区索布拉尔建立观察站观测日食；而爱丁顿和第二组则登上货船“波图加尔”号前往位于西非赤道几内亚海岸的普林西比岛。他们的考虑是，如果多云的天气遮蔽了亚马孙地区的日食，那么非洲探险队也许会走运，当然情形也可能相反。探险是否成功就在此一举，所以两队一到各自的位置便开始勘察理想的观测点。爱丁顿使用的是最古老的四轮驱动卡车对普林西比进行勘察，并最终决定将观测点设在罗卡圣典，岛的西北部的一处高地，这里似乎不太会出现多云的天气。他的小组迅速着手进行底版测试和设备检查，确保关键时刻一切都完美无缺。
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这次日食观测将会导致三种可能的结果。星光也许偏转得非常轻微，正如牛顿引力理论所预言的那样；或是像爱因斯坦希望的那样，有符合广义相对论的显著的偏转；或者也许是观测结果与两种引力理论都不相符，这将意味着牛顿和爱因斯坦都是错的。爱因斯坦预言的是，出现在太阳边缘的恒星应有1.74角秒（0.0005°）的偏转，这个量还在爱丁顿的观测设备的误差范围内，并且是牛顿理论预测值的两倍。这个角偏转相当于1千米外的一根蜡烛向左偏移了1厘米。
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随着日食的日子的临近，不测的浓云也开始在索布拉尔和普林西比两地的上空聚集，接着是雷电交加的暴雨。在爱丁顿的观测点，就在月盘初次接触到太阳边缘之前一小时，暴风雨停歇了，但天空依然是阴沉沉的，观察条件仍然很不理想。任务的执行处在危急之中。爱丁顿在他的日志上记录下接下来所发生的事：“大约是中午或是1：30左右，雨停了，情势有部分好转，我们开始向太阳投去一瞥。我们必须忠实履行我们的拍摄计划。我没有去看日食，一直在忙着换底版，只是在开始时瞄上一眼，确定日食已经开始。中途看了一眼云层有多厚……”
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观测小组以军人的准确性操作着。装版，曝光，然后瞬间定时移去。爱丁顿是这么记录的：“我们的意识里只有怪异的半光景观与自然的静谧，这种氛围不时被观测员的招呼声打破，节拍器的滴答声总共持续了302秒。”
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在普林西比取得的16张照片中，大部分照片的恒星图像被云层给模糊了。事实上，在极其珍贵的短暂晴空时刻，可能仅需取得一张有科学意义的照片即可。在他的《空间、时间与引力》一书中，爱丁顿描述了这张珍贵的照片上所发生的现象：
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这张是……日食后的几天里用微米级测量仪测得的。问题是如何通过与没有太阳遮挡的情形下拍摄的正常位置比较，来确定恒星的视位置是怎样受到太阳引力场的偏转的。用于比较的普通照片是同一架望远镜于一月份在英国拍摄的。日食照片和对比用照片被成对地置于测量机器下进行比对，以便使相应的图像紧靠在一起，在两个垂直方向上的很小的距离都能够被测定。通过这些照片的比对，恒星的相对位移即可确定……这张照片的结果给出了明确的位移，它与爱因斯坦理论的预言符合得很好，与牛顿理论的预言不相符。
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那些紧靠日食光环的恒星被湮没在日冕中。当太阳本体被月球完全遮盖时，日冕就变成一个耀眼的光环。但那些离太阳远一点的恒星是可见的，它们被从平时的位置上偏移了大约1角秒。然后爱丁顿外推了那些处于太阳边缘不易觉察的恒星的移位大小，估计其最大偏转应有1.61角秒。考虑了允许偏差和其他可能的误差后，爱丁顿算得最大偏转时的误差为0.3角秒，因此他最终给出的结果是：太阳引力造成的偏转为1.61±0.3角秒。爱因斯坦的预言值为1.74角秒。这意味着，爱因斯坦的预言与实际测量的结果是相符的，而牛顿理论的预言值只有0.87角秒，就太小了。爱丁顿给国内的同事发了一份谨慎乐观的电报：“穿过云层，有希望。爱丁顿。”
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在爱丁顿回英国的当儿，在巴西的探险队也收拾东西准备打道回府。在索布拉尔，暴雨在日食来临前几小时就消退了，空气中的灰尘被清除干净，观测员庆幸有了理想的观测条件。但巴西拍摄的底版无法及时检查，只有等到回到欧洲才可分析，因为这些底版无法在亚马孙湿热的气候条件下显影。巴西的结果——经过对几颗恒星的位置比对测量后——表明，最大的偏转达1.98角秒，这比爱因斯坦的预言值还大，但仍是相符的，只是已处在测量误差的边缘。这一结果证实了普林西比探险队的结论。
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甚至在这些结果被正式公布之前，爱丁顿的结果就已作为传言的主题迅速传遍整个欧洲。荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹在得知这一消息后，转眼就告诉爱因斯坦，说爱丁顿已经发现了广义相对论和他的引力公式的有力证据。爱因斯坦转身给他母亲发了一张简短的明信片：“今天的喜讯。洛伦兹给我发来电报说英国探险队已经证实了星光受到太阳的偏转。”
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1919年11月6日，爱丁顿的结果在英国皇家天文学会和皇家学会的联合会议上正式发表。数学家和哲学家阿尔弗雷德·诺斯·怀特海见证了这次活动：“整个会场上紧张专注的气氛犹如在上演希腊戏剧：我们像是合唱团，评说着由一个至高无上的事件的发展而公开的天条律令。这样的一幕实在是富有戏剧性——传统的礼仪，背景中的牛顿肖像让我们想起，两个多世纪后，这一最伟大的科学体系现在第一次得到修正。”
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爱丁顿走上讲台，用清晰的语调带着激情描述了他所进行的观测，在结论中解释了它们惊人的含义。这是一场由一个人进行的炫耀的表演，他确信，在普林西比和巴西拍摄的底片无可争辩地证明了爱因斯坦的宇宙观是正确的。塞西莉亚·佩恩，一位在日后将成为著名的天文学家的听众，当时还只是一个19岁的学生，她听了爱丁顿的演讲后写到：“这个结果完全颠覆了我的世界观。我的世界被摇晃得如此厉害，我就像经历了一场精神崩溃。”