100 години по-късно: снимката, която промени нашата представа за Вселената
Преди 100 години, през месец май 1919 година, английският астроном Артър Едингтън идва на отдалечения западноафрикански остров Принсипи. Той пътувал до такава степен, с цел да снима едно от най-зрелищните събития в небето: цялостното слънчево затъмнение, което може да бъде най-подробно следено от дребния тропичен остров на 29 май 1919 година.
В наши дни наблюдението на сходни събития напълно не е комплицирано, само че преди едно столетие светът към момента се възвръща от Първата международна война. Научните запаси са доста нищожни, фотографските технологии релативно примитивни, а прекомерно горещото африканско време оказва въздействие на оптичните лещи и фокусирането върху съответен обект е затрудено. Няма прогноза на времето и постоянно е можело да се чака, че небето ще бъде закрито от облаци.
Тези опасности, без подозрение, провокират безпокойствие, само че Едингтън смята, че рискът си коства, тъй като неговите наблюдения могат да потвърдят или опровергаят най-революционната концепция на актуалната просвета – общата доктрина на относителността на Айнщайн.
В своята доктрина от 1015 година Айнщайн разгласи, че гравитацията не е мощ, която работи на разстояние сред обектите, както твърди Исак Нютон. Вместо това Айнщайн твърди, че това е деформиране на пространството от масата на обекта. От тази позиция, тяло в орбита към Слънцето се движи по права линия, само че през пространство, накриво от неговата маса. Дори лъчът светлина се извива, когато минава през изкривеното пространство.
„Айнщайн е употребявал тогава съществуващите астрономични наблюдения в поддръжка на своята доктрина, като да вземем за пример добре известните аномалии на орбитата на Меркурий към Слънцето“ – сподели Каролин Кроуфърд от института по астрономия в Кеймбридж. „Но това са били постфактум резултати. Необходим е бил съответен, умислен по-рано опит, с цел да се потвърди сигурно, че теорията е вярна. Майското слънчево затъмнение от 1919 година е показало такава възможност“.
По време на цялостното слънчево затъмнение дискът на Луната минава пред Слънцето. Тя стопира ослепително ярките слънчеви лъчи и дава опция на астрономите да следят слабата светлина на фоновите звезди. Сравнявайки фотосите на избрани съзвездия, снимани по време на затъмнението, може да се разбере, дали тяхното състояние не се е трансформирало от това, че Слънцето изкривява пространството към себе си.
Именно това желае да потвърди Едингтън дружно с другата група английски астрономи, които се насочат към Собрал, Северна Бразилия, който също се намира на траекторията на затъмнението. И двете експедиции са проведени от английския кралски астроном Франк Уотсън Дайсън, като и при двете би трябвало да се следи звездния куп Хиади в съзвездието Телец. Ако забележимото състояние на звездите от този куп покажат отместване по отношение на общоприетите нощни фотоси на същия сектор на същия район, то това би посочило, че масата на Слънцето е причина за деформиране на пространството.
Тук има едно затруднение. Физиката на Нютон също предсказва, че тези звезди би трябвало да имат отместване, само че не толкоз огромно. Теорията на Айнщайн предсказва доста по-голямо отместване.
Ето за какво Едингтън се сблъсква с двоен проблем. Дали ще може да открие промените в ситуацията на звездите, провокирано от масата на Слънцето. И по-конкретно, ще може ли да мери това отместване задоволително тъкмо, с цел да дефинира, дали подхожда на физиката на Нютон или на теорията на Айнщайн. Според Нютон, изображенията на звездите би трябвало да се изместят на към 0,8 ъглови секунди, до момента в който Айнщайн твърди, че отклонението би трябвало да е почти 1,8 секунди. Като се има поради, че една ъглова секунда е 1/3600 част от градуса, измерването на сходни дребни величини е доста мъчно.
Освен това, времето в Принсипи се оказало доста по-мрачно, в сравнение с са очаквали Едингтън и неговият асистент Едуин Котингъм. Астрономите работили под мрежи срещу инсекти и трябвало да прогонват маймуните, които непрестанно се опитвали да откраднат елементи от оборудването.
„Но по-късно, сутринта на 29 май, откакто преодолели хиляди благи, за видят затъмнението, Едингтън и Котингъм се събудили от мощен дъжд“ – написа в своята книга Рон Коуен.
Но им провървяло – облаците постепенно се разсеяли и било чисто, когато стартира затъмнението. Те работили бързо и Едингтън съумял да получи 16 плаки. Той съумял да види, че единствено две от тях съдържат задоволително звезди, с цел да се опреди, дали тяхната светлина е огъната от притеглянето на Слънцето. А по-късно се наложило да побързат за парахода, без да съумеят да измерят ситуацията на звездите на плаките.
На втората експедиция й провървяло повече със времето, само че за смут на учените всичките 19 снимани изображения, направени с главния телескоп, се оказали разфокусирани, тъй като слънчевата топлота прекалено много го нагряла и неговото огледало се разширило неравномерно. Изображенията били размити. За благополучие, осемте други фотоси, направени с по-малкия телескоп, се оказали чудесни.
Учените от двете групи се събрали дружно през месец август и се заели с измерването на ситуацията на звездите в своите фотографски плаки. Снимките, направени в Собрал, посочили отклоняване 1,98 ъглови секунди, а тези направени в Принсипи – към 1,6 ъглови секунди.
Въпреки че са основани на стеснен размер данни, тези резултати напълно подхождат на теориите на Айнщайн. Това бил ефектен за времето си резултат, който трансформирал това събитие в най-важното слънчево затъмнение в историята.
Екипът учени, ръководени от Дайсън и Едингтън демонстрира 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, обвързван с теорията на гравитацията от времената на Нютон“ – декларира президентът на Кралското общество, носителят на Нобелова премия Дж. Дж. Томпсън.
Журналистите от това време също са мощно впечатлени. „Революция в науката: новата доктрина за Вселената: концепциите 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 метод Айнщайн мигновено става международна звезда.
Това е и началото на столетието на гравитацията – 100 години, в продължение на които изкривяванията на светлината в космоса под въздействието на гравитацията стартира да господства в астрономията. Следващите доста по-точни измервания по време на слънчеви затъмнения дават резултати, изцяло съответстващи на теорията на Айнщайн. А по-късните фотоси, направени благодарение на телескопа Хъбъл, демонстрират още по-впечатляващи изкривявания на светлината от мощни гравитационни полета.
В някои фотоси, звездната светлина към солидните галактични свръхкупове демонстрират още по-впечатляващи изкривявания на пространството във тип на дълги извити ленти, тъй като силата на гравитацията от големия брой звезди е извънредно мощна.
Чак след едно столетие астрономите схванаха, че галактиките се въртят с такива скорости, че би трябвало да се раздерат. Някаква невидима форма на материята, наречена тъмна материя, съумява да ги задържи да не се разпаднат. Учените допускат, че тъмната материя във Вселената е пет пъти повече от забележимата. Само по този начин могат да се обяснят следените гравитационни резултати. За страдание и до през днешния ден не са открити частици тъмна материя.
Още по-впечатляващо е откриването на гравитационните талази, също предсказани от общата доктрина на относителността на Айнщайн. Те пораждат, когато два изключително солидни галактически обекта се сблъскват един с различен. Интересно е, че Айнщайн е смятал, че човечеството няма да може да записва тези гравитационни талази, тъй като изкривяванията на пространствено времевия континуум са прекомерно слаби, тъй като събитията са се случили прекомерно обратно във времето и надалеч от Земята.
Но през 2016 година астрономите оповестиха, че са засекли трептения с доста дребна дължина на вълната, дължащи се на гравитационните талази на две черни дупки, сблъскали се на разстояние милиарди светлини години от нашата планета.
И най-после, единствено преди месец бе показана фотография на черна дупка, която тотално деформира структурата на пространството и времето. Този обект е толкоз солиден и компактен, а изкривяването на пространство/времето е толкоз огромно, че светлината не се изкривява, а се гълтам. Снимката, направена от Event Horizon – световната мрежа от радиотелескопи сподели черен диск, към който има оранжево хало, формирано от заредените частици към черната дупка.
Както написа Коуен: „Тези два опита – експедицията от 2019 година за наблюдаване на слънчевото затъмнение и фотографията на черна дупка 100 години по-късно, сътвориха една нова ера, която не наподобява на никоя друга в науката. Двете наблюдения, направени от екипа на Едингтън и астрономите на Event Horizon доста си наподобяват. Единият е първото доказателство, че гравитацията образува пространство/времето. Другият демонстрира, какъв брой трагичен може да бъде този ефект“.
Едингтън, Айнщайн и Първата международна война
Артър Стенли Едингтън е един от най-големите бранители на общата доктрина на относителността на Айнщайн. Учените нямало по какъв начин да се срещнат и да обменят хрумвания. Айнщайн живее в Германия, която води война с Англия по времето на публикуването на теорията на относителността (1915 година). Едингтън взел отнякъде копие на научния труд и дружно със своя другар Франк Дайсън стартира да прави проекти за нейната инспекция.
По този метод, в средата на Първата международна война двамата най-важни астрономи на Англия възнамеряват да потвърдят спорните хрумвания на немски физик. Това са дни на злоба против всичко немско. Един от водещите британски учени декларира, че „германците по природа не са способни да четат и схванат нашите стихове“, като в това време списанието Nature разисква непълноценността на цялата немска просвета.
Плановете на Едингтън и Дайсън насмалко да се провалят, тъй като се оказва, че младият шеф на Кеймбриджката обсерватория към този момент не е освободен от военна работа. Окопите незабавно се нуждаят от свежи войски. Едингтън е благоверен квакер и по съвест отхвърля да стане боец. Това едвам не го изправя пред военния съд, само че намесата на Дайсън, който твърди, че научната работа на Едингтън е от основно значение за цялата страна, избавя младия астроном.
Танцът на светлината
Някои учени и историци се пробваха да слагат под подозрение честността на Едингтън, като обявиха, че той е манипулирал данните, донесени от Принсипи и Собрал. Той в действителност е бракувал негодните фотографски плаки, само че неговите съперници настояват, че е оставил единствено тези, в които изкривяванията на светлината подхождат на теорията на Айнщайн.
Вдигна се огромен звук. Намериха се хора, които обявиха, че Едингтън погрешно е измерил затъмнението и преди време е подправил резултатите, с цел да подхождат на теорията на Айнщайн. Едва предишния месец физикът теоретик Питър Клоуз от Мейнския университет в Ирландия, направи повторни измервания и обстоен статистически разбор благодарение на мощните компютри на университета. Резултатите на Едингтън се оказаха правилни.
По този метод, фотографските плаки от 1919 година оповестиха началото на един нов век, в който царува теорията на относителността на Айнщайн.
В наши дни наблюдението на сходни събития напълно не е комплицирано, само че преди едно столетие светът към момента се възвръща от Първата международна война. Научните запаси са доста нищожни, фотографските технологии релативно примитивни, а прекомерно горещото африканско време оказва въздействие на оптичните лещи и фокусирането върху съответен обект е затрудено. Няма прогноза на времето и постоянно е можело да се чака, че небето ще бъде закрито от облаци.
Тези опасности, без подозрение, провокират безпокойствие, само че Едингтън смята, че рискът си коства, тъй като неговите наблюдения могат да потвърдят или опровергаят най-революционната концепция на актуалната просвета – общата доктрина на относителността на Айнщайн.
В своята доктрина от 1015 година Айнщайн разгласи, че гравитацията не е мощ, която работи на разстояние сред обектите, както твърди Исак Нютон. Вместо това Айнщайн твърди, че това е деформиране на пространството от масата на обекта. От тази позиция, тяло в орбита към Слънцето се движи по права линия, само че през пространство, накриво от неговата маса. Дори лъчът светлина се извива, когато минава през изкривеното пространство.
„Айнщайн е употребявал тогава съществуващите астрономични наблюдения в поддръжка на своята доктрина, като да вземем за пример добре известните аномалии на орбитата на Меркурий към Слънцето“ – сподели Каролин Кроуфърд от института по астрономия в Кеймбридж. „Но това са били постфактум резултати. Необходим е бил съответен, умислен по-рано опит, с цел да се потвърди сигурно, че теорията е вярна. Майското слънчево затъмнение от 1919 година е показало такава възможност“.
По време на цялостното слънчево затъмнение дискът на Луната минава пред Слънцето. Тя стопира ослепително ярките слънчеви лъчи и дава опция на астрономите да следят слабата светлина на фоновите звезди. Сравнявайки фотосите на избрани съзвездия, снимани по време на затъмнението, може да се разбере, дали тяхното състояние не се е трансформирало от това, че Слънцето изкривява пространството към себе си.
Именно това желае да потвърди Едингтън дружно с другата група английски астрономи, които се насочат към Собрал, Северна Бразилия, който също се намира на траекторията на затъмнението. И двете експедиции са проведени от английския кралски астроном Франк Уотсън Дайсън, като и при двете би трябвало да се следи звездния куп Хиади в съзвездието Телец. Ако забележимото състояние на звездите от този куп покажат отместване по отношение на общоприетите нощни фотоси на същия сектор на същия район, то това би посочило, че масата на Слънцето е причина за деформиране на пространството.
Тук има едно затруднение. Физиката на Нютон също предсказва, че тези звезди би трябвало да имат отместване, само че не толкоз огромно. Теорията на Айнщайн предсказва доста по-голямо отместване.
Ето за какво Едингтън се сблъсква с двоен проблем. Дали ще може да открие промените в ситуацията на звездите, провокирано от масата на Слънцето. И по-конкретно, ще може ли да мери това отместване задоволително тъкмо, с цел да дефинира, дали подхожда на физиката на Нютон или на теорията на Айнщайн. Според Нютон, изображенията на звездите би трябвало да се изместят на към 0,8 ъглови секунди, до момента в който Айнщайн твърди, че отклонението би трябвало да е почти 1,8 секунди. Като се има поради, че една ъглова секунда е 1/3600 част от градуса, измерването на сходни дребни величини е доста мъчно.
Освен това, времето в Принсипи се оказало доста по-мрачно, в сравнение с са очаквали Едингтън и неговият асистент Едуин Котингъм. Астрономите работили под мрежи срещу инсекти и трябвало да прогонват маймуните, които непрестанно се опитвали да откраднат елементи от оборудването.
„Но по-късно, сутринта на 29 май, откакто преодолели хиляди благи, за видят затъмнението, Едингтън и Котингъм се събудили от мощен дъжд“ – написа в своята книга Рон Коуен.
Но им провървяло – облаците постепенно се разсеяли и било чисто, когато стартира затъмнението. Те работили бързо и Едингтън съумял да получи 16 плаки. Той съумял да види, че единствено две от тях съдържат задоволително звезди, с цел да се опреди, дали тяхната светлина е огъната от притеглянето на Слънцето. А по-късно се наложило да побързат за парахода, без да съумеят да измерят ситуацията на звездите на плаките.
На втората експедиция й провървяло повече със времето, само че за смут на учените всичките 19 снимани изображения, направени с главния телескоп, се оказали разфокусирани, тъй като слънчевата топлота прекалено много го нагряла и неговото огледало се разширило неравномерно. Изображенията били размити. За благополучие, осемте други фотоси, направени с по-малкия телескоп, се оказали чудесни.
Учените от двете групи се събрали дружно през месец август и се заели с измерването на ситуацията на звездите в своите фотографски плаки. Снимките, направени в Собрал, посочили отклоняване 1,98 ъглови секунди, а тези направени в Принсипи – към 1,6 ъглови секунди.
Въпреки че са основани на стеснен размер данни, тези резултати напълно подхождат на теориите на Айнщайн. Това бил ефектен за времето си резултат, който трансформирал това събитие в най-важното слънчево затъмнение в историята.
Екипът учени, ръководени от Дайсън и Едингтън демонстрира 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, обвързван с теорията на гравитацията от времената на Нютон“ – декларира президентът на Кралското общество, носителят на Нобелова премия Дж. Дж. Томпсън.
Журналистите от това време също са мощно впечатлени. „Революция в науката: новата доктрина за Вселената: концепциите 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 метод Айнщайн мигновено става международна звезда.
Това е и началото на столетието на гравитацията – 100 години, в продължение на които изкривяванията на светлината в космоса под въздействието на гравитацията стартира да господства в астрономията. Следващите доста по-точни измервания по време на слънчеви затъмнения дават резултати, изцяло съответстващи на теорията на Айнщайн. А по-късните фотоси, направени благодарение на телескопа Хъбъл, демонстрират още по-впечатляващи изкривявания на светлината от мощни гравитационни полета.
В някои фотоси, звездната светлина към солидните галактични свръхкупове демонстрират още по-впечатляващи изкривявания на пространството във тип на дълги извити ленти, тъй като силата на гравитацията от големия брой звезди е извънредно мощна.
Чак след едно столетие астрономите схванаха, че галактиките се въртят с такива скорости, че би трябвало да се раздерат. Някаква невидима форма на материята, наречена тъмна материя, съумява да ги задържи да не се разпаднат. Учените допускат, че тъмната материя във Вселената е пет пъти повече от забележимата. Само по този начин могат да се обяснят следените гравитационни резултати. За страдание и до през днешния ден не са открити частици тъмна материя.
Още по-впечатляващо е откриването на гравитационните талази, също предсказани от общата доктрина на относителността на Айнщайн. Те пораждат, когато два изключително солидни галактически обекта се сблъскват един с различен. Интересно е, че Айнщайн е смятал, че човечеството няма да може да записва тези гравитационни талази, тъй като изкривяванията на пространствено времевия континуум са прекомерно слаби, тъй като събитията са се случили прекомерно обратно във времето и надалеч от Земята.
Но през 2016 година астрономите оповестиха, че са засекли трептения с доста дребна дължина на вълната, дължащи се на гравитационните талази на две черни дупки, сблъскали се на разстояние милиарди светлини години от нашата планета.
И най-после, единствено преди месец бе показана фотография на черна дупка, която тотално деформира структурата на пространството и времето. Този обект е толкоз солиден и компактен, а изкривяването на пространство/времето е толкоз огромно, че светлината не се изкривява, а се гълтам. Снимката, направена от Event Horizon – световната мрежа от радиотелескопи сподели черен диск, към който има оранжево хало, формирано от заредените частици към черната дупка.
Както написа Коуен: „Тези два опита – експедицията от 2019 година за наблюдаване на слънчевото затъмнение и фотографията на черна дупка 100 години по-късно, сътвориха една нова ера, която не наподобява на никоя друга в науката. Двете наблюдения, направени от екипа на Едингтън и астрономите на Event Horizon доста си наподобяват. Единият е първото доказателство, че гравитацията образува пространство/времето. Другият демонстрира, какъв брой трагичен може да бъде този ефект“.
Едингтън, Айнщайн и Първата международна война
Артър Стенли Едингтън е един от най-големите бранители на общата доктрина на относителността на Айнщайн. Учените нямало по какъв начин да се срещнат и да обменят хрумвания. Айнщайн живее в Германия, която води война с Англия по времето на публикуването на теорията на относителността (1915 година). Едингтън взел отнякъде копие на научния труд и дружно със своя другар Франк Дайсън стартира да прави проекти за нейната инспекция.
По този метод, в средата на Първата международна война двамата най-важни астрономи на Англия възнамеряват да потвърдят спорните хрумвания на немски физик. Това са дни на злоба против всичко немско. Един от водещите британски учени декларира, че „германците по природа не са способни да четат и схванат нашите стихове“, като в това време списанието Nature разисква непълноценността на цялата немска просвета.
Плановете на Едингтън и Дайсън насмалко да се провалят, тъй като се оказва, че младият шеф на Кеймбриджката обсерватория към този момент не е освободен от военна работа. Окопите незабавно се нуждаят от свежи войски. Едингтън е благоверен квакер и по съвест отхвърля да стане боец. Това едвам не го изправя пред военния съд, само че намесата на Дайсън, който твърди, че научната работа на Едингтън е от основно значение за цялата страна, избавя младия астроном.
Танцът на светлината
Някои учени и историци се пробваха да слагат под подозрение честността на Едингтън, като обявиха, че той е манипулирал данните, донесени от Принсипи и Собрал. Той в действителност е бракувал негодните фотографски плаки, само че неговите съперници настояват, че е оставил единствено тези, в които изкривяванията на светлината подхождат на теорията на Айнщайн.
Вдигна се огромен звук. Намериха се хора, които обявиха, че Едингтън погрешно е измерил затъмнението и преди време е подправил резултатите, с цел да подхождат на теорията на Айнщайн. Едва предишния месец физикът теоретик Питър Клоуз от Мейнския университет в Ирландия, направи повторни измервания и обстоен статистически разбор благодарение на мощните компютри на университета. Резултатите на Едингтън се оказаха правилни.
По този метод, фотографските плаки от 1919 година оповестиха началото на един нов век, в който царува теорията на относителността на Айнщайн.
Източник: kaldata.com
КОМЕНТАРИ