گرانش، از نیوتن تا اینشتین- بخش هشتم

همچنین کارل شوارتزشیلد (Carl Schwarzchild) که رصدخانه‌ی پوتسدام (Potsdam)  آلمان را اداره می‌کرد، نیز داوطلب جنگ شد. او در سنگرش هم به نوشتن مقالات می‌پرداخت. یکی از مقالاتی که او در سنگر نوشت، درباره‌ی اصل نسبیت عام بود. که این مقاله بعدها به کشف قانون شعاع شوارتزشیلد در مورد سیاه‌چاله‌ها منتهی گردید. در طی ۲۴ فوریه ۱۹۱۶، اینشتین این مقاله را به آکادمی پروس (Prussia) تحویل داد. درست چهار ماه بعد، شوارتزشیلد مرد. او در جبهه‌های شرقی به یک بیماری سخت دچار گردیده بود.

در حالی‌که شوارتزشیلد داوطلب جنگ شد،‌همکار او در رصدخانه‌ی دانشگاه کمبریج در اصل مخالف جنگ بود و از نام‌نویسی هم برای جنگ خودداری کرد. نام او آرتور ادینگتون (Arthur Eddington) بود. او که یک پروتستان متعصب و معتقد بار آمده بود، وضعیت خود را اینگونه روشن نمود:

«« مخالفت من با جنگ بر اساس معتقدات مذهبی من است. حتی اگر معترضین آگاه، تفاوتی را میان پیروزی و شکست می‌دیدند و جنگ لازم می‌آمد، در واقع ما باز هم نمی‌توانیم با تمایل خودسرانه خود و عدم اطاعت از خواسته‌ی الهی، سودی را به ملت برسانیم.»»

همکاران ادینگتون با این دلیل که او به عنوان یک دانشمند برای کشور مفید و با ارزش‌تر بود، اصرار می‌ورزیدند تا او را از جنگ معاف دارند، اما ستاد جنگ این درخواست‌ آنها را نپذیرفت. البته موضع‌گیری ادینگتون به عنوان یک معترض به جنگ، به زندانی شدن او انجامید و این امری غیر قابل اجتناب به نظر می‌رسید.

در آن هنگام فرانک‌ دای‌سون (Frank Dyson) منجم دربار، وسیله‌ی نجات او شد. دای‌سون می‌دانست که در ۲۹ ماه مه ۱۹۱۹ یک کسوف کامل رخ خواهد داد. این کسوف در برابر خوشه‌ای پرستاره که در افسانه‌ یونان به حوریان دریایی مشهورند، صورت می‌گرفت و این صحنه‌ای جالب برای اندازه‌گیری هر نوع انحراف نور ستاره‌ای حاصل از نیروی جاذبه بود. مسیر این خورشیدگرفتگی از جنوب آمریکا و آفریقای مرکزی می‌گذشت. بنابراین برای انجام مشاهدات در این مورد، یک سفر تحقیقی بزرگ به مناطق حاره‌ای لازم می‌آمد. در همین زمان هم لازم بود ادینگتون در دانشگاه کمبریج بماند تا آماده‌ی این سفر گردد.

بنابراین او به یک حقه و نیرنگ میهن‌پرستانه متوسل گردید و چنین پیشنهاد کرد که وظیفه‌ی یک انگلیسی دفاع از نیروی جاذبه‌ی نیوتن در مقابل نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین است، اما او به راستی قلباً هوادار اینشیتن بود. به هر حال او امیدوار بود تا با این طفره و نیرنگ میهن‌پرستانه، مسئولین را قانع کند. سرانجام او توانست دلایل خود را بقبولاند و تهدید بازداشت ادینگتون به موقع برطرف شد و او مجاز شد تا کارش را در درصدخانه‌ی دانشگاه کمبریج پی گیرد و خود را آماده‌ی کسوف ۱۹۱۹ نماید.

(توضیح تصویر:  از چپ به راست:  آلبرت اینشتین،  آرتور ادینگتون،  فرانک دایسون)

ادینگتون پس از این رویداد تنها فرد شایسته‌ای بود که تحقیق و تأیید نظریه‌ی اینشتین را به عهده گرفت. او به ریاضیات و علوم علاقه‌ای بسیار داشت و این دلبستگی به سن چهارسالگی او، یعنی زمانی‌که سعی می‌کرد ستاره‌های آسمان را بشمارد، برمی‌گشت. او دانش‌آموزی باهوش و درخشان و با استعداد بود و یک بورس تحصیلی در دانشگاه کمبریج به او اعطا گردید و در یک سال بالاتر از دوره قرار گرفت. او همچنین شاگرد اول دانشگاه کمبریج را کسب نمود. او یک سال زودتر از بقیه‌ی دانشجویان فارغ‌التحصیل شد و به نیکویی شهرت خود را حفظ نمود. او به عنوان یک محقق شناخته‌ شده بود و یکی از هواداران اصل نسبیت عام بود. بعدها او رساله‌ی خود را درباره‌ی نظریه‌ی ریاضی اصل نسبیت نوشت که اینشتین آن رساله را به عنوان بهترین موضوع، مورد ستایش قرار داد. ادینگتون آن‌قدر به تئوری نسبیت علاقه‌مند بود که لودویک سیلبراشتین (Ludwig Silberstein) یک دانشمند در علم فیزیک که خود را صاحب فکر در نظریه‌ی نسبیت عام می‌دانست، روزی به ادینگتون چنین گفت:

«« تو باید در جهان یکی از سه فردی باشی که تئوری اصل نسبیت را درک می‌کند.»»

ادینگتون با سکوت خود، نگاهش را از او برگرداند،‌ اما پس از این‌که سیلبراشتین به او گفت که آن‌قدر محجوب و خجالتی و کمرو نباشد، او چنین پاسخ داد:

««بر عکس! من دارم فکر می‌کنم که فرد سوم چه کسی است؟»»

با این‌که ادینگتون یک روشنفکر مستعد بود و اعتماد لازم را برای رهبری یک گروه تحقیقاتی به دست‌ آورده بود،‌او همچنین به اندازه‌ای قوی و نیرومند بود تا از یک سفر پرماجرای سخت منطقه‌ای حاره‌ای، سالم برگردد و این امر مهمی بود. زیرا سفرهای تحقیقاتی نجومی، چون بسیار سخت و پر مشقت بودند و دانشمندان را به محدودیت می‌کشاندند، به سفرهای سخت مشهور بودند.

در هشتم مارس ۱۹۱۹، ادینگتون و گروه او بندر لیورپول را با کشتی HMS Anselm  به سوی جزیره‌ی مادریا (Maderia) ترک کردند که در آنجا دانشمندان به دو گروه جداگانه تقسیم شدند. گروهی با همان کشتی (Anselm Eddington) به برزیل رفت تا از منطقه‌ی سوربال در جنگل برزیل، کسوف را مشاهده کند، در حالی‌که ادینگتون و گروه دیگر، با قایق حامل وسایل، به نام پرتقال به جزیره‌ی پرینسیپی (Principe) رفتند. این جزیره در آن طرف سواحل گینه‌ی استوایی در غرب آفریقا قرار دارد. انتظار چنین بود که اگر هوای ابری صحنه‌ی خورشیدگرفتگی در آمازون در جنگل آمازون را تیره و تار می‌ساخت، شاید گروهی که به آفریقا رفته بود، می‌توانست با وضعیت بهتری رو‌به‌رو گردد و موفقیت را به دست آورد یا بر عکس.

به هر حال وضعیت جوی، می‌توانست اینگونه سفرهای تحقیقی را با موفقیت یا شکست همراه سازد. هر دو گروه تصمیم گرفتند بی‌درنگ پس از ورود به منطقه‌ به قصد مشاهده‌ی صحنه‌ی خورشیدگرفتگی به منطقه‌ی دلخواهشان حرکت کنند. ادینگتون، با استفاده از یکی از قدیمی‌ترین وسایل نقلیه‌ی چهارچرخی خود، از منطقه‌ی پرین سی‌پیی دیدن کرد و پس از آن تصمیم گرفت که تجهیزات خود را در منطقه‌ی روکاساندی (Rocasundy) که مکانی مرتفع در شمال غربی جزیره بود، پیاده کند. این مکان کمتر در معرض و متمایل به آسمان‌های ابری قرار می‌گرفت. گروه ادینگتون به بررسی صفحات عکاسی و تجهیزات پرداخت تا همه‌ چیز برای روز موعود آماده باشد.

مشاهدات خورشیدگرفتگی می‌توانست سه نتیجه‌ی ممکن را در بر داشته باشد. شاید نور ستاره به مقدار کم انحراف داشت که این وضعیت مطابق با پیش‌بینی نظریه‌ی جاذبه‌ی نیوتن بود و یا شاید هم چنان که اینشتین انتظار داشت، یک انحراف نوری قابل ملاحظه‌ای رخ می‌داد که اصل نسبیت عام او را تأیید می‌کرد و یا شاید نتیجه‌ی این مشاهده نه با نظریه‌‌ی نیوتن و نه با نظریه‌ی اینشتین مطابقت و هماهنگی نداشت که این وضعیت چنین اثبات می‌کرد که هم نیوتن و هم اینشتین هر دو اشتباه کرده بودند. اینشتین اظهار داشته بود که ستاره‌ای که در لبه‌ی خورشید ظاهر می‌شود، یک زاویه‌ی ۱/۷۴  آرک ثانیه انحراف نوری را که برابر با ۰/۰۰۰۵ درجه بود، پدید می‌آورد.

این اندازه در توان سنجش تجهیزات همراه ادینگتون بود و نیز دو برابر مقدار انحراف نوری‌ای بود که توسط نیوتن پیش‌گویی شده بود. یک چنین انحراف زاویه‌ای برابر با انحراف نور یک شمع است که در فاصله‌ی یک کیلومتری به مقدار یک سانتی‌متر به سمت چپ حرکت داده می‌شود.

همچنان که روز خورشیدگرفتگی نزدیک می‌شد، ابرهای نا به هنگام در آسمان بالای مناطق سوربال (Sorbal) و پرین سی‌پی،‌ جمع شدند و به دنبال آنها،‌طوفان‌هایی ناگهانی از رعد و برق و باران از راه رسید. درست یک ساعت پیش از این‌که قرص کامل ماه برای نخستین بار با لبه‌ی خورشید مماس شود،‌ طوفان‌ها ملایم شدند، اما آسمان‌ها هنوز تیره و تار به نظر می‌رسید و شرایط دید هنوز ایده‌آل نبود. مأموریت در خطر بود. ادینگتون آن‌چه را که پس از آن رخ داد در دفتر خاطراتش یادداشت کرد:

««  حدوداً نزدیک ظهر، باران متوقف گشت و تقریباً در سال ۱/۳۰ بود که منظره‌ی بخشی از خورشید به خوبی پیدا شد. ما دیدار کوتاهی از خورشید داشتیم. من کسوف را ندیدم، زیر مشغول تعویض صفحه‌های عکاسی بودم. فقط نگاهی کوتاهی به صحنه‌ی خورشیدگرفتگی داشتم تا مطمئن شوم که کسوف آغاز شده و نیم‌نگاه کوتاه دیگر، زمانی بود که می‌خواستم ببینم چه مقدار ابر در آنجا وجود داشت.»»

این گروه مشاهده‌کننده با دقت نظامی کارشان را دنبال می‌کردند. صفحات عکاسی نصب گردیدند و در مقابل صحنه‌ی خورشیدگرفتگی قرار گرفتند و به فاصله‌ی زمانی لحظه به لحظه هر ثانیه جابه‌جا شدند. ادینگتون در این باره چنین یادداشت کرد:

««  ما شاهد چشم‌انداز خارق‌العاده  آسمان نیمه‌روشن و یک سکوت مطلق بودیم، سکوتی که تنها با سر و صدای ما مشاهده‌کنندگان و یا با ضربان زمان‌سنج که حالا ۳۰۲ ثانیه از زمان مشاهده را بیان می‌دارد،‌ شکسته می‌شد.»»

نفل از Physics -Bigbangpages

گرانش، از نیوتن تا اینشتین: بخش اول، بخش دوم، بخش سوم، بخش چهارم، بخش پنجم، بخش ششم، بخش هفتم، بخش هشتم، بخش نهم، بخش دهم

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات