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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。”
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然而，也有异议的声音，最突出的是来自无线电先驱奥利弗·洛奇。洛奇出生于1851年，是一位非常典型的维多利亚时代的科学家，在牛顿理论的教导下长大。事实上，他仍然笃信存在以太，一直支持其存在的争论：“认识以太的首要问题是它的绝对连续性。深海里的鱼可能无法理解水的存在，因为它沉浸在太过平稳的水里。而这恰是我们在考虑以太时所处的条件。”他和他的同时代人前仆后继地挽救着他们的充满以太的牛顿宇宙的世界观，但这种尝试在现有的证据面前完全是徒劳的。
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图27 爱丁顿1919年的日食观测结果在1922年得到了天文学家在澳大利亚对日食观测结果的证实。本图显示了太阳附近的15颗恒星（圆点）的实际位置，箭头所指的是被观测到的位置，它们都显示出向外偏移。图26解释了为什么弯向太阳的星光会使得恒星看上去似乎离开太阳。
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从专业角度上说，天文学家如果要将观测结果与牛顿或爱因斯坦理论所预言的结果进行比较，他们常常需要对观测数据进行外推，并对紧靠太阳圆盘边缘的假想恒星的偏移量进行估计。此外，图中恒星相对于太阳的实际位置是以“度”为单位标注的，但偏移量则是以与坐标刻度无关的“弧秒”单位来指示的，否则它们太小在图上无法看到。
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J. J.汤姆孙，英国皇家学会会长，对本次会议做了这样的总结：“如果爱因斯坦的推理的正确性是经得起检验的——它已经经受了水星近日点和目前日食观测这两次非常严峻的考验——那么这将是人类思想的最高成就之一。”
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第二天，伦敦《泰晤士报》以通栏标题“科学的革命——新的宇宙理论——牛顿的想法被推翻”报道了整个故事。几天后，《纽约时报》宣布：“天上所有的光都是歪斜的，爱因斯坦的理论赢得胜利”。突然之间，阿尔伯特·爱因斯坦成为世界上首屈一指的科学巨星。他不仅展示了对支配宇宙运行的力有着无可匹敌的理解，同时又富有魅力、机智和哲学底蕴。他是记者梦寐以求的采访对象。虽然爱因斯坦起初很享受这种关注，但不久就对媒体的轮番炒作感到厌烦。他在给物理学家马克斯·玻恩的信中表达了他的这种忧虑：“你在《法兰克福日报》上发表的优秀文章给了我很多快乐。但是现在，你，还有我，简直就是受到新闻媒体和其他乌合之众的迫害，虽然你的程度较轻。它是如此糟糕，让我几乎喘不过气来，更别说正常工作了。”
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1921年，爱因斯坦开始了他的第一次美国之旅。在每一个场合，他都被人山人海地包围着，演讲大厅作报告更是听众爆满。在爱因斯坦之前或之后的物理学家中，没有人取得过这样的世界性声誉，受到如此钦佩和欢迎。爱因斯坦对公众的影响力从下面这位记者的描述可见一斑。这位有点歇斯底里的记者是这样来描述爱因斯坦到纽约美国自然历史博物馆做讲座时的情形的：
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聚集在大陨石展馆中间礼堂里等候的人群对穿制服的服务员试图不让那些没票的进去感到不满。由于担心无法一起听讲座，一群年轻人突然冲向四五个守在通向北美印第安人展馆大门的服务员……在服务员被冲撞到一边去之后，陨石馆里等候的男人、妇女和儿童突然涌入。手脚不灵便的被撞倒，被踩过去，女人们尖叫着。被挤得动弹不得的服务员只要稍有空挡便跑过去帮忙。门卫给警察打电话，几分钟内穿制服的人便涌入这个宏大的科学机构。他们的使命在警方的历史上都可谓是全新的——平息科学骚乱。
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虽然广义相对论完全是爱因斯坦的杰作，但他清楚地知道，爱丁顿的观测结果对这场物理学革命的认可至关重要。爱因斯坦做了理论上的发展，爱丁顿针对现实对它进行了检验。观察和实验是检验真理的最终裁决，广义相对论通过了这一检验。
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然而，爱因斯坦也曾做过违心之论。那是一个学生问他，如果上帝的宇宙已被证明其运行不同于广义相对论所预言的方式，他将如何应对。爱因斯坦假装以一种傲慢的表情回答说：“那我就觉得对不起上帝他老人家了。这个理论怎么说都是正确的。”
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图28 阿尔伯特·爱因斯坦和亚瑟·爱丁顿爵士，前者发展了广义相对论的理论体系，后者通过对1919年日食的观测证明了这一点。这张照片拍摄于1930年，当时爱因斯坦应邀访问剑桥，接受荣誉学位。
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爱因斯坦的宇宙
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牛顿的引力理论今天仍广泛用于各种计算，从网球的飞行到吊桥的支撑力，从钟摆的摆动到导弹的轨迹，不一而足。在将牛顿理论应用于像地球这样的引力较弱的环境下的现象时，牛顿公式仍然是非常准确的。但爱因斯坦的引力理论当然更好，因为它不仅可同样适用于地球这样的弱引力环境，而且可适用于恒星那样的强引力环境。虽然爱因斯坦的理论优于牛顿理论，但广义相对论的创造者很爽快地承认自己是站在17世纪巨人的肩膀上：“你会发现，在你这个年龄，对于一个拥有最深邃思想和创造力的人来说，任何可能性都是存在的。”
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本章到此我们经历了一次颇为曲折的旅程，领略了爱因斯坦的引力理论，其中包括光速的测量、以太的否定、伽利略的相对性原理、狭义相对论，最后是广义相对论。尽管故事曲折有趣，但请记住，唯一真正重要的一点是，天文学家们现在有了一个新的和改进了的引力理论，它精确可靠。
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理解引力是天文学和宇宙学的关键，因为引力是支配所有天体的运动和相互作用的力。引力决定了小行星是与地球相撞，还是无害地从其边上飘过。它决定了构成双星系统的两颗恒星是如何彼此互绕旋绕的，它解释了为什么质量特别大的恒星最终会因其自身的重量而坍缩成黑洞。
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爱因斯坦急着想看到他的新引力理论是如何影响我们对宇宙的理解的，为此在1917年2月，他写了一篇题为“广义相对论的宇宙学考察”的论文。标题中的关键词是“宇宙学”。爱因斯坦不再对诸如水星近日点进动或太阳扯弯星光的方式这样的问题感兴趣，而是专注于引力对宏大的宇宙尺度的作用。
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爱因斯坦想了解整个宇宙的特性和相互作用。当哥白尼、开普勒和伽利略在构建他们的宇宙图景时，他们有效地将注意力集中在太阳系上，但爱因斯坦真正感兴趣的是整个宇宙，远到望远镜能看到甚至看不到的无尽苍穹。文章发表后不久，爱因斯坦说：“能使一个人做这种工作的心态……类似于宗教的崇拜者或情人的心态，每天的工作绝不是出于故意或程序，而是直接由心而发。”