100 години по-късно: снимката, която промени нашата представа за Вселената

16.05.2019 / 04:00 1

kaldata.com

Даниел Десподов

Преди сто години, през месец май 1919 година, британският астроном Артър Едингтън пристига на отдалечения западноафрикански остров Принсипи. Той пътувал дотам, за да заснеме едно от най-зрелищните събития в небето: пълното слънчево затъмнение, което е могло да бъде най-подробно наблюдавано от малкия екваториален остров на 29 май 1919 година.

В наши дни наблюдението на подобни събития съвсем не е сложно, но преди едно столетие светът все още се възстановява от Първата световна война. Научните ресурси са много оскъдни, фотографските технологии относително примитивни, а твърде горещото африканско време оказва влияние на оптичните лещи и фокусирането върху конкретен обект е затрудено. Няма прогноза на времето и винаги е можело да се очаква, че небето ще бъде закрито от облаци.

 

Тези рискове, без съмнение, предизвикват безпокойство, но Едингтън счита, че рискът си струва, понеже неговите наблюдения могат да докажат или опровергаят най-революционната идея на съвременната наука – общата теория на относителността на Айнщайн.

В своята теория от 1915 година Айнщайн обяви, че гравитацията не е сила, която действа на разстояние между обектите, както твърди Исак Нютон. Вместо това Айнщайн твърди, че това е изкривяване на пространството от масата на обекта. От тази гледна точка, тяло в орбита около Слънцето се движи по права линия, но през пространство, изкривено от неговата маса. Дори лъчът светлина се извива, когато преминава през изкривеното пространство.

„Айнщайн е използвал тогава съществуващите астрономични наблюдения в поддръжка на своята теория, като например добре известните аномалии на орбитата на Меркурий около Слънцето“ – каза Каролин Кроуфърд от института по астрономия в Кеймбридж. „Но това са били постфактум резултати. Необходим е бил конкретен, замислен по-рано експеримент, за да се докаже със сигурност, че теорията е вярна. Майското слънчево затъмнение от 1919 година е представило такава възможност“.

По време на пълното слънчево затъмнение дискът на Луната преминава пред Слънцето. Тя спира ослепително ярките слънчеви лъчи и дава възможност на астрономите да наблюдават слабата светлина на фоновите звезди. Сравнявайки снимките на определени съзвездия, заснети по време на затъмнението, може да се разбере, дали тяхното положение не се е променило от това, че Слънцето изкривява пространството около себе си.

 

Именно това иска да докаже Едингтън заедно с другата група британски астрономи, които се отправят към Собрал, Северна Бразилия, който също се намира на траекторията на затъмнението. И двете експедиции са организирани от британския кралски астроном Франк Уотсън Дайсън, като и при двете трябва да се наблюдава звездния куп Хиади в съзвездието Телец. Ако видимото положение на звездите от този куп покажат отместване спрямо стандартните нощни снимки на същия участък на същия регион, то това би показало, че масата на Слънцето е причина за изкривяване на пространството.

Тук има едно усложнение. Физиката на Нютон също предсказва, че тези звезди трябва да имат отместване, но не толкова голямо. Теорията на Айнщайн предсказва значително по-голямо отместване.

 

Ето защо Едингтън се сблъсква с двоен проблем. Дали ще може да открие измененията в положението на звездите, предизвикано от масата на Слънцето. И по-конкретно, ще може ли да измери това отместване достатъчно точно, за да определи, дали съответства на физиката на Нютон или на теорията на Айнщайн. Според Нютон, изображенията на звездите трябва да се изместят на около 0,8 ъглови секунди, докато Айнщайн твърди, че отклонението трябва да е приблизително 1,8 секунди. Като се има предвид, че една ъглова секунда е 1/3600 част от градуса, измерването на подобни малки величини е много трудно.

Освен това, времето в Принсипи се оказало много по-мрачно, отколкото са очаквали Едингтън и неговият помощник Едуин Котингъм. Астрономите работили под мрежи против насекоми и трябвало да прогонват маймуните, които непрекъснато се опитвали да откраднат части от оборудването.

„Но след това, сутринта на 29 май, след като преодолели хиляди мили, за видят затъмнението, Едингтън и Котингъм се събудили от силен дъжд“ – пише в своята книга Рон Коуен.

Но им провървяло – облаците бавно се разсеяли и било чисто, когато започва затъмнението. Те работили бързо и Едингтън успял да получи 16 плаки. Той успял да види, че само две от тях съдържат достатъчно звезди, за да се опреди, дали тяхната светлина е огъната от притеглянето на Слънцето. А след това се наложило да побързат за парахода, без да успеят да измерят положението на звездите на плаките.

 

На втората експедиция й провървяло повече със времето, но за ужас на учените всичките 19 заснети изображения, направени с основния телескоп, се оказали разфокусирани, понеже слънчевата топлина твърде много го нагряла и неговото огледало се разширило неравномерно. Изображенията били размити. За щастие, осемте други снимки, направени с по-малкия телескоп, се оказали чудесни.

Учените от двете групи се събрали заедно през месец август и се заели с измерването на положението на звездите в своите фотографски плаки. Снимките, направени в Собрал, показали отклонение 1,98 ъглови секунди, а тези направени в Принсипи – около 1,6 ъглови секунди.

Въпреки че са базирани на ограничен обем данни, тези резултати изцяло съответстват на теориите на Айнщайн. Това бил сензационен за времето си резултат, който превърнал това събитие в най-важното слънчево затъмнение в историята.

Екипът учени, ръководени от Дайсън и Едингтън показва получените резултати пред Лондонското кралско общество на 6 ноември. Аудиторията била зашеметена. След двеста години законите на Нютон били оспорени.

„Това е най-важният резултат, свързан с теорията на гравитацията от времената на Нютон“ – заявява президентът на Кралското общество, носителят на Нобелова награда Дж. Дж. Томпсън.

 

Журналистите от това време също са силно впечатлени. „Революция в науката: новата теория за Вселената: идеите на Нютон са опровергани“ – гласят заглавията в Таймс. Ню Йорк Таймс също не изостава: „Всички огньове в небето се изкривяват: теорията на Айнщайн тържествува„. По този начин Айнщайн моментално става световна знаменитост.

 

Това е и началото на столетието на гравитацията – 100 години, в продължение на които изкривяванията на светлината в космоса под въздействието на гравитацията започва да доминира в астрономията. Следващите много по-точни измервания по време на слънчеви затъмнения дават резултати, напълно съответстващи на теорията на Айнщайн. А по-късните снимки, направени с помощта на телескопа Хъбъл, показват още по-впечатляващи изкривявания на светлината от мощни гравитационни полета.

В някои снимки, звездната светлина около масивните галактични свръхкупове показват още по-впечатляващи изкривявания на пространството във вид на дълги извити ленти, понеже силата на гравитацията от огромния брой звезди е изключително мощна.

Чак след едно столетие астрономите разбраха, че галактиките се въртят с такива скорости, че би трябвало да се разкъсат. Някаква невидима форма на материята, наречена тъмна материя, успява да ги задържи да не се разпаднат. Учените предполагат, че тъмната материя във Вселената е пет пъти повече от видимата. Само така могат да се обяснят наблюдаваните гравитационни ефекти. За съжаление и до днес не са открити частици тъмна материя.

Още по-впечатляващо е откриването на гравитационните вълни, също предсказани от общата теория на относителността на Айнщайн. Те възникват, когато два особено масивни космически обекта се сблъскват един с друг. Интересно е, че Айнщайн е считал, че човечеството няма да може да регистрира тези гравитационни вълни, понеже изкривяванията на пространствено времевия континуум са твърде слаби, понеже събитията са се случили твърде назад във времето и далече от Земята.

 

Но през 2016 година астрономите обявиха, че са засекли вибрации с много малка дължина на вълната, дължащи се на гравитационните вълни на две черни дупки, сблъскали се на разстояние милиарди светлини години от нашата планета.

И накрая, само преди месец бе показана снимка на черна дупка, която тотално деформира структурата на пространството и времето. Този обект е толкова масивен и плътен, а изкривяването на пространство/времето е толкова голямо, че светлината не се изкривява, а се поглъща. Снимката, направена от Event Horizon – глобалната мрежа от радиотелескопи показа черен диск, около който има оранжево хало, образувано от заредените частици около черната дупка.

 

Както пише Коуен: „Тези два експеримента – експедицията от 2019 година за наблюдение на слънчевото затъмнение и снимката на черна дупка 100 години по-късно, създадоха една нова епоха, която не прилича на никоя друга в науката. Двете наблюдения, направени от екипа на Едингтън и астрономите на Event Horizon много си приличат. Единият е първото доказателство, че гравитацията формира пространство/времето. Другият показва, колко драматичен може да бъде този ефект“.

Едингтън, Айнщайн и Първата световна война

Артър Стенли Едингтън е един от най-големите защитници на общата теория на относителността на Айнщайн. Учените нямало как да се срещнат и да обменят идеи. Айнщайн живее в Германия, която воюва с Великобритания по времето на публикуването на теорията на относителността (1915 година). Едингтън взел отнякъде копие на научния труд и заедно със своя приятел Франк Дайсън започва да прави планове за нейната проверка.

По този начин, в средата на Първата световна война двамата най-важни астрономи на Великобритания планират да потвърдят противоречивите идеи на германски физик. Това са дни на ненавист срещу всичко немско. Един от водещите английски учени заявява, че „германците по природа не са способни да четат и разберат нашите стихове“, като в същото време списанието Nature обсъжда непълноценността на цялата германска наука.

Плановете на Едингтън и Дайсън без малко да се провалят, понеже се оказва, че младият директор на Кеймбриджката обсерватория вече не е освободен от военна служба. Окопите спешно се нуждаят от свежи войски. Едингтън е благочестив квакер и по съвест отказва да стане войник. Това едва не го изправя пред военния съд, но намесата на Дайсън, който твърди, че научната работа на Едингтън е от ключово значение за цялата страна, спасява младия астроном.

Танцът на светлината

Някои учени и историци се опитаха да поставят под съмнение честността на Едингтън, като заявиха, че той е манипулирал данните, донесени от Принсипи и Собрал. Той наистина е бракувал негодните фотографски плаки, но неговите противници твърдят, че е оставил само тези, в които изкривяванията на светлината съответстват на теорията на Айнщайн.

Вдигна се голям шум. Намериха се хора, които заявиха, че Едингтън неправилно е измерил затъмнението и навремето е подправил резултатите, за да съответстват на теорията на Айнщайн. Едва миналия месец физикът теоретик Питър Клоуз от Мейнския университет в Ирландия, направи повторни измервания и подробен статистически анализ с помощта на мощните компютри на университета. Резултатите на Едингтън се оказаха верни.

По този начин, фотографските плаки от 1919 година обявиха началото на един нов век, в който цари теорията на относителността на Айнщайн.

Следете PETEL.BG всяка минута 24 часа в денонощието последните новини - такива, каквито са, от Света, България и Варна!

Изпращайте вашите снимки на info@petel.bg по всяко време на дежурния редактор!

За реклама виж - https://petel.bg/advertising-rates.html


Коментари
Коментирай чрез Facebook
1
2
n eXu s (преди 3 месеца)
Рейтинг: 169005 | Одобрение: 23010

Последни новини

 
Всички права запазени © 2011 - 2019 Petel.bg Изработка и техническа поддръжка Дот Медиа
затвори X
реклама