تجربة إدينجتون

كسوف الشمس في 29 مايو 1919

كانت تجربة إدينغتون اختبارًا رصديًا للنسبية العامة ، نظمها الفلكيان البريطانيان فرانك واتسون دايسون وآرثر ستانلي إدينغتون عام 1919. أُجريت رصدات لكسوف الشمس الكلي في 29 مايو 1919 من خلال رحلتين استكشافيتين، إحداهما إلى جزيرة برينسيبي في غرب إفريقيا ، والأخرى إلى مدينة سوبرال البرازيلية . كان الهدف من الرحلتين قياس الانحراف الجاذبي لضوء النجوم المار بالقرب من الشمس. [ 1 ] توقع ألبرت أينشتاين مقدار هذا الانحراف في ورقة بحثية عام 1911؛ إلا أن توقعه الأولي ثبت عدم دقته لأنه استند إلى نظرية غير مكتملة للنسبية العامة. حسّن أينشتاين توقعه بعد إتمام نظريته عام 1915 وحصوله على حل معادلاته من كارل شوارتزشيلد . بعد عودة البعثات، عرض إدينغتون النتائج في اجتماع مشترك للجمعية الملكية والجمعية الفلكية الملكية في لندن [ 2 ] [ 3 ] ، وبعد بعض المداولات، تم قبولها. وقد أدى التغطية الصحفية الواسعة للنتائج إلى شهرة عالمية لأينشتاين ونظرياته.

خلفية

آرثر ستانلي إدينغتون، أستاذ بلوميان لعلم الفلك

نُشرت إحدى أولى الدراسات حول انحراف الضوء بفعل الجاذبية عام 1801، عندما أشار يوهان جورج فون سولدنر إلى أن قانون نيوتن للجاذبية يتنبأ بانحراف ضوء النجوم عند مروره بالقرب من جسم ضخم. في البداية، وفي ورقة بحثية نُشرت عام 1911، حسب آينشتاين خطأً أن مقدار انحراف الضوء هو نفسه القيمة النيوتونية، أي 0.83 ثانية قوسية لنجم يقع على حافة الشمس في غياب الجاذبية.

في أكتوبر 1911، استجابةً لتشجيع آينشتاين، تواصل الفلكي الألماني إروين فرويندليش مع خبير كسوف الشمس تشارلز د. بيرين في برلين للاستفسار عن مدى ملاءمة صور كسوف الشمس الموجودة لإثبات تنبؤ آينشتاين بانحراف الضوء. كان بيرين، مدير المرصد الوطني الأرجنتيني في قرطبة، قد شارك في أربع بعثات لرصد كسوف الشمس أثناء عمله في مرصد ليك في أعوام 1900 و1901 و1905 و1908. ولم يكن يعتقد أن صور الكسوف الموجودة ستكون مفيدة. في عام 1912، سأل فرويندليش بيرين عما إذا كان سيُدرج رصد انحراف الضوء ضمن برنامج المرصد الأرجنتيني لكسوف الشمس في 10 أكتوبر 1912 في البرازيل. وقد أعار دبليو دبليو كامبل ، مدير مرصد ليك، بيرين عدسات الكاميرا الداخلية الزئبقية. كان بيرين وفريق قرطبة البعثة الوحيدة لرصد الكسوف التي قامت ببناء معدات متخصصة مخصصة لمراقبة انحراف الضوء. لسوء الحظ، عانت جميع البعثات من أمطار غزيرة حالت دون إجراء أي رصد. مع ذلك، كان بيرين أول فلكي يبذل محاولة جادة لرصد انحراف الضوء لاختبار تنبؤ أينشتاين. [ 4 ] شارك إدينغتون في بعثة بريطانية إلى البرازيل لرصد كسوف عام 1912، لكنه كان مهتمًا بقياسات مختلفة. [ 4 ] أمضى إدينغتون وبيرين عدة أيام معًا في البرازيل، وربما ناقشا برامج الرصد الخاصة بهما، بما في ذلك تنبؤ أينشتاين بانحراف الضوء. [ 5 ]

في عام ١٩١٤، انطلقت ثلاث بعثات لرصد الكسوف، من الأرجنتين وألمانيا والولايات المتحدة، لاختبار نظرية أينشتاين من خلال رصد انحراف الضوء. وكان مديرو هذه البعثات هم: إروين فينلي-فروندليش من مرصد برلين ، وعالم الفلك الأمريكي ويليام والاس كامبل ، مدير مرصد ليك، وتشارلز د. بيرين ، مدير المرصد الوطني الأرجنتيني في قرطبة. سافرت البعثات الثلاث إلى شبه جزيرة القرم في الإمبراطورية الروسية لرصد كسوف ٢١ أغسطس. إلا أن الحرب العالمية الأولى اندلعت في يوليو من ذلك العام، وأعلنت ألمانيا الحرب على روسيا في ١ أغسطس. أُجبر الفلكيون الألمان على العودة إلى ديارهم أو وقعوا أسرى لدى الروس. ورغم أن الفلكيين الأمريكيين والأرجنتينيين لم يُحتجزوا، إلا أن الغيوم حالت دون إجراء رصد واضح أثناء الكسوف. على الرغم من أن صور بيرين لم تكن واضحة بما يكفي لإثبات تنبؤ أينشتاين، إلا أنها كانت أول الصور التي تم الحصول عليها في محاولة لاختبار تنبؤ أينشتاين بانحراف الضوء. [ 4 ] [ 6 ] [ 7 ]

أُحبطت محاولة ثانية قام بها علماء فلك أمريكيون لقياس التأثير خلال كسوف عام 1918 بسبب الغيوم في أحد المواقع [ 8 ] وبسبب نتائج غامضة نتيجة عدم توفر المعدات المناسبة في موقع آخر. [ 1 ] [ 9 ]

تنبأت ورقة أينشتاين البحثية عام 1911 بانحراف ضوء النجوم على حافة الشمس بمقدار 0.83 ثانية قوسية، وشجعت علماء الفلك على اختبار هذا التنبؤ من خلال رصد النجوم القريبة من الشمس أثناء كسوفها. [ 10 ] ولحسن حظ أينشتاين، حالت الأحوال الجوية دون حصول بيرين على نتائج عام 1912، وكذلك بيرين وفروندليش وكامبل عام 1914. فلو تم الحصول على هذه النتائج، لربما دحضت تنبؤ عام 1911، مما كان سيؤثر سلبًا على سمعة أينشتاين. على أي حال، صحح أينشتاين تنبؤه في ورقته البحثية عام 1915 حول النسبية العامة، فجعل الانحراف 1.75 ثانية قوسية لنجم على حافة الشمس. وقد استفاد أينشتاين وعلماء الفلك اللاحقون من هذا التصحيح. [ 11 ]

بدأ اهتمام إدينغتون بالنظرية النسبية العامة عام 1916، خلال الحرب العالمية  الأولى ، عندما قرأ أوراقًا بحثية لأينشتاين (قُدّمت في برلين، ألمانيا، عام 1915)، أرسلها الفيزيائي الهولندي المحايد ويليم دي سيتر إلى الجمعية الفلكية الملكية في بريطانيا. أدرك إدينغتون، الذي يُقال إنه كان من بين القلائل في ذلك الوقت الذين فهموا النظرية، أهميتها، وألقى محاضرة عنها في اجتماع للجمعية البريطانية عام 1916. وشدّد على أهمية اختبار النظرية بأساليب مثل رصد انحراف الضوء أثناء الكسوف، وبدأ الفلكي الملكي، فرانك واتسون دايسون، بالتخطيط لكسوف مايو 1919، الذي كان مناسبًا بشكل خاص لمثل هذا الاختبار. كما أصدر إدينغتون تقريرًا هامًا عن النسبية العامة للجمعية الفيزيائية ، نُشر بعنوان "تقرير عن نظرية النسبية للجاذبية" (1918). كما ألقى إدينغتون محاضرات عن النسبية في جامعة كامبريدج، حيث كان أستاذاً لعلم الفلك منذ عام 1913. [ أ ]

بدأ التجنيد الإجباري في بريطانيا خلال الحرب عام ١٩١٧. كان إدينغتون، البالغ من العمر ٣٤ عامًا، مؤهلًا للتجنيد، لكن جامعته حصلت على إعفائه من الخدمة العسكرية استنادًا إلى المصلحة الوطنية. استأنفت وزارة الحرب هذا الإعفاء لاحقًا، وفي سلسلة من جلسات الاستماع في يونيو ويوليو ١٩١٨، صرّح إدينغتون، وهو من الكويكرز ، بأنه رافض للخدمة العسكرية لأسباب ضميرية ودينية. [ ١٣ ] في جلسة الاستماع الأخيرة، أيّد الفلكي الملكي، فرانك واتسون دايسون، الإعفاء باقتراح أن يقوم إدينغتون برحلة استكشافية لرصد الكسوف الكلي للشمس في مايو من العام التالي لاختبار نظرية النسبية العامة لأينشتاين . منحت لجنة الاستئناف إدينغتون تمديدًا لمدة اثني عشر شهرًا للقيام بذلك. ورغم أن هذا التمديد أصبح لاغياً بتوقيع الهدنة في نوفمبر، التي أنهت الحرب، إلا أن الرحلة الاستكشافية مضت قدمًا كما هو مخطط لها.

نظرية

حصل أينشتاين على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921، وإن لم يكن ذلك لتطويره نظرية النسبية العامة.

تتعلق النظرية الكامنة وراء التجربة بانحراف الضوء المتوقع بفعل الشمس. وقد أُجريت أول ملاحظة لانحراف الضوء من خلال رصد تغير مواقع النجوم أثناء مرورها بالقرب من الشمس على الكرة السماوية . ويُعطى الانحراف الزاوي التقريبي δφ لجسيم عديم الكتلة قادم من اللانهاية ومتجه عائدًا إلى اللانهاية بالصيغة التالية: [ b ]

دلتاφ2رsب=4جيمج2ب.{\displaystyle \delta \varphi \approx {\frac {2r_{s}}{b}}={\frac {4GM}{c^{2}b}}.}

هنا، يمكن تفسير b على أنها مسافة أقرب اقتراب . على الرغم من أن هذه الصيغة تقريبية، إلا أنها دقيقة لمعظم قياسات عدسة الجاذبية ، نظرًا لصغر النسبة r s /b . بالنسبة للضوء الذي يلامس سطح الشمس، يبلغ الانحراف الزاوي التقريبي حوالي 1.75 ثانية قوسية . [ 2 ] وهذا ضعف القيمة المتوقعة من الحسابات باستخدام نظرية نيوتن للجاذبية. كان هذا الفرق في الانحراف بين النظريتين هو ما سعت بعثة إدينغتون، وغيرهم من مراقبي الكسوف اللاحقين، إلى رصده. 

الرحلات الاستكشافية والملاحظات

السير فرانك واتسون دايسون، عالم الفلك الملكي

كان الهدف من الرحلات الاستكشافية هو الاستفادة من تأثير حجب القمر أثناء كسوف الشمس الكلي، واستخدام علم الفلك لقياس مواقع النجوم في السماء حول الشمس خلال الكسوف. هذه النجوم، التي لا تُرى عادةً في النهار بسبب سطوع الشمس، ستصبح مرئية لحظة الكسوف الكلي عندما يغطي القمر قرص الشمس. يشير اختلاف الموقع المرصود للنجوم أثناء الكسوف، مقارنةً بموقعها المعتاد (الذي تم قياسه قبل بضعة أشهر ليلاً، عندما لا تكون الشمس في مجال الرؤية)، إلى أن ضوء هذه النجوم قد انحنى أثناء مروره بالقرب من الشمس. عند تخطيط الرحلة الاستكشافية عام 1916، اختار دايسون كسوف عام 1919 لأنه سيحدث والشمس أمام مجموعة نجوم ساطعة تُسمى الثريا . سيُسهّل سطوع هذه النجوم قياس أي تغييرات في مواقعها.

كان من المقرر إرسال فريقين مكونين من شخصين لإجراء ملاحظات حول الكسوف في موقعين: جزيرة برينسيبي في غرب إفريقيا ومدينة سوبرال البرازيلية.

كان أعضاء بعثة برينسيبي هم إدينغتون وإدوين تيرنر كوتينغهام، من مرصد كامبريدج ، بينما كان أعضاء بعثة سوبرال هم أندرو كروملين وتشارلز راندل ديفيدسون ، من مرصد غرينتش في لندن. كان إدينغتون مديرًا لمرصد كامبريدج، وكان كوتينغهام صانع ساعات يعمل على أجهزة المرصد. وبالمثل، كان كروملين مساعدًا في مرصد غرينتش، بينما كان ديفيدسون أحد حاسبي المرصد .

نُظِّمت الرحلات الاستكشافية من قِبَل اللجنة المشتركة الدائمة للكسوف ، وهي لجنة مشتركة بين الجمعية الملكية والجمعية الفلكية الملكية، برئاسة دايسون، الفلكي الملكي. وقُدِّم طلب تمويل الرحلة إلى لجنة المنح الحكومية، طالباً مبلغ 100 جنيه إسترليني للأجهزة و1000 جنيه إسترليني للسفر والتكاليف الأخرى.

سوبرال

أجهزة إكليبس في سوبرال
خريطة مسار الكسوف الكلي

في منتصف عام 1918، توصل باحثون من المرصد الوطني البرازيلي إلى أن مدينة سوبرال في ولاية سيارا هي أفضل موقع جغرافي لرصد كسوف الشمس. وقد أرسل مدير المرصد، هنريك تشارلز موريز ، تقريرًا إلى المؤسسات العلمية العالمية حول هذا الموضوع، بما في ذلك الجمعية الفلكية الملكية في لندن. [ 14 ]

تألف فريق مرصد غرينتش المُرسَل إلى البرازيل من تشارلز ديفيدسون وأندرو كروملين ، بينما تولى فرانك دايسون تنسيق كل شيء من أوروبا، وأصبح لاحقًا مسؤولًا عن تحليل بيانات الفريق. وصل الفريق إلى البرازيل في 23 مارس 1919، وتم التنازل عن معداته دون تفتيش كبادرة حسن نية من الحكومة البرازيلية. [ 14 ] وبينما شارك إدينغتون في بعثة برينسيبي، يبقى سبب عدم سفر دايسون إلى البرازيل مجهولًا. [ 15 ]

تم تصنيع الجهاز بواسطة تلسكوبين فلكيين متصلين بأنظمة مرايا تُعرف باسم الكويلوستات؛ تلسكوب رئيسي من مرصد غرينتش الملكي بفتحة 13 بوصة مثبت على كويلوستات 16 بوصة وتلسكوب احتياطي صغير بفتحة 4 بوصات مستعار من ألويسيوس كورتي . [ 14 ]

وصل الفريق إلى سوبرال في 30 أبريل. بدأ يوم الكسوف غائمًا، لكن السماء صفت وبدأ قرص القمر يحجب الشمس قبل الساعة 8:56 صباحًا بقليل؛ واستمر الكسوف 5 دقائق و13 ثانية. بقي الفريق في سوبرال حتى يوليو لتصوير حقل النجوم نفسه ليلًا. [ 14 ] [ 16 ]

سجل التلسكوب الرئيسي اثني عشر نجمًا، بينما سجل التلسكوب الاحتياطي سبعة. كانت صور التلسكوب الرئيسي ضبابية، ما أدى إلى استبعادها من الاستنتاج النهائي، على الرغم من أن انحرافاته المقدرة كانت أقرب إلى التنبؤات القائمة على نظرية نيوتن. في المقابل، كانت صور التلسكوب الأصغر أوضح، واعتُبر الأكثر موثوقية، وكان انحرافه المقدر أعلى بقليل من التنبؤات القائمة على نظرية أينشتاين. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] يدافع دانيال كينيفيك عن فكرة أنه لولا صور سوبرال، لكانت نتائج كسوف عام 1919 غير حاسمة، وأن البعثات الاستكشافية خلال الكسوفات اللاحقة لم تُحسّن البيانات. [ 15 ]

وانضم إلى الفريق البريطاني الفريق البرازيلي بقيادة هنريكي تشارلز موريز وعلماء الفلك ليليو جاما ، ودومينغوس فرنانديز دا كوستا، وأليريو هوغويني دي ماتوس، وتيوفيلو لي بهدف إنتاج ملاحظات طيفية لهالة الشمس. [ 17 ]

نصب الفريق معداته في ساحة أمام كنيسة باتروسينيو، حيث يقع متحف الكسوف اليوم. التقط الفريق عدة  لوحات بأبعاد 24×18 و9×12 سم، تُظهر الشمس ومواقع النجوم قرب حافتها، ولكن لسوء الحظ، لم تُستخلص أي نتائج ذات دلالة من البيانات التي أنتجها الفريق البرازيلي، واقتصرت مساهمته على الدعم اللوجستي للفريق البريطاني ورصد المناخ. [ 17 ] استعاد المرصد الوطني لوحات الفريق البرازيلي عام 2015، [ 17 ] بينما فُقدت لوحات الفريق البريطاني بعد عام 1979. [ 15 ]

تم تشكيل البعثة الثالثة من ذلك اليوم بواسطة دانيال ماينارد وايز وأندرو طومسون، من مؤسسة كارنيجي . وكان هدفهم دراسة تأثيرات الكسوف على المجال المغناطيسي والكهرباء الجوية . [ 17 ]

في عام 1925، صرّح أينشتاين للصحافة البرازيلية بشأن النتائج قائلاً: "لقد حُلّت المشكلة التي ابتكرها عقلي بفضل سماء البرازيل الساطعة". [ 16 ] [ 18 ]

الأمير

كانت المعدات المستخدمة في الرحلة الاستكشافية إلى جزيرة برينسيبي، الواقعة في خليج غينيا قبالة سواحل غرب أفريقيا، عبارة عن عدسة فلكية مستعارة من مرصد رادكليف في أكسفورد. أبحر إدينغتون من إنجلترا في مارس 1919. وبحلول منتصف مايو، كان قد نصب معداته في برينسيبي بالقرب مما كان يُعرف آنذاك بغينيا الإسبانية . كان من المقرر أن يحدث الكسوف في وقت مبكر من بعد ظهر يوم 29 مايو، في تمام الساعة الثانية، ولكن في ذلك الصباح هبت عاصفة مصحوبة بأمطار غزيرة. كتب إدينغتون:

توقف المطر حوالي الظهر، وفي حوالي الساعة الواحدة والنصف... بدأنا نرى الشمس. كان علينا أن نلتقط صورنا بثقة. لم أرَ الكسوف، لانشغالي بتغيير الألواح، إلا نظرة خاطفة للتأكد من بدايته، وأخرى في منتصفه لأرى كمية الغيوم. التقطنا ست عشرة صورة. جميعها جيدة للشمس، تُظهر بروزًا لافتًا للنظر؛ لكن الغيوم حجبت صور النجوم. تُظهر الصور الأخيرة بعض اللقطات التي آمل أن تُعطينا ما نحتاجه...

قام إدينغتون بتحميض الصور على جزيرة برينسيبي، وحاول قياس التغير في مواقع النجوم أثناء الكسوف. في 3 يونيو، وعلى الرغم من الغيوم التي قللت من جودة الصور، دوّن إدينغتون في دفتر ملاحظاته: "... أعطت إحدى الصور التي قمت بقياسها نتيجةً تتفق مع نتائج أينشتاين".

حضرت عالمة الفلك والفيزياء الفلكية البريطانية المستقبلية سيسيليا باين-جابوشكين محاضرات إدينجتون في كامبريدج (بما في ذلك محاضرة ناقش فيها إدينجتون نتائج رحلات استكشاف الكسوف) وروت لاحقًا مدى تأثير هذه المحاضرات عليها. [ 19 ]

النتائج والنشر

أيد جيه جيه طومسون، رئيس الجمعية الملكية ، استنتاجات إدينغتون.

أُعلنت النتائج في اجتماع مشترك للجمعية الملكية والجمعية الفلكية الملكية في نوفمبر 1919، [ 3 ] [ 20 ] ونُشرت في المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في عام 1920. [ 2 ] بعد عودة البعثة، كان إدينجتون يلقي كلمة في حفل عشاء أقامته الجمعية الفلكية الملكية، وأظهر جانبه الأكثر مرحًا، فألقى البيت الشعري التالي الذي ألفه بأسلوب ساخر من رباعيات عمر الخيام : [ 21 ]

دع الحكماء يجمعون مقاييسنا. شيء واحد مؤكد على الأقل، أن للضوء وزناً. شيء واحد مؤكد والباقي محل نقاش. أشعة الضوء، عندما تكون قريبة من الشمس، لا تسير في خط مستقيم.

آرثر ستانلي إدينجتون ، عشاء الجمعية الملكية الفلكية [ 22 ]

عمليات التكرار اللاحقة

أُعيدت قياسات انحراف الضوء بواسطة بعثات رصدت كسوف الشمس الكلي في 21 سبتمبر 1922 في أستراليا . ولعب مرصد ليك [ ج ] ومرصد جبل ويلسون ، وكلاهما في كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية، دورًا هامًا في ذلك. [ 9 ] في 12 أبريل 1923، أعلن ويليام والاس كامبل أن النتائج الأولية الجديدة أكدت نظرية النسبية لأينشتاين وتوقع مقدار انحراف الضوء بقياسات من أكثر من 200 نجم. [ 24 ] أما النتائج النهائية التي نُشرت عام 1928، فقد استخدمت قياسات لأكثر من 3000 صورة نجمية. [ 25 ]

استقبال

نشرت صحيفة نيويورك تايمز في عددها الصادر في 10 نوفمبر 1919 تقريراً عن تنبؤ أينشتاين المؤكد.

أدى عرض النتائج في الجلسة المشتركة للجمعية الملكية والجمعية الفلكية الملكية بتاريخ 6 نوفمبر 1919 [ 3 ] إلى تغطية صحفية مكثفة، أولًا في بريطانيا العظمى، وبعد بضعة أيام في الصحافة الأمريكية، ولا سيما في صحيفة نيويورك تايمز ، وبعدها بأيام أخرى في الصحافة الألمانية. وبينما كان آينشتاين شخصية عامة معروفة إلى حد ما في ألمانيا لبضع سنوات آنذاك، مثّلت المقالات المذكورة بداية شهرته العالمية. [ 26 ] وكانت بلجيكا استثناءً بارزًا، حيث قوبلت نتائج إيدنجتون بتجاهل ملحوظ، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن آينشتاين كان يُنظر إليه على أنه يُمثل ألمانيا، في ظل استمرار معاناة بلجيكا في الحرب العالمية  الأولى . [ 27 ] وأدت الشعبية المفاجئة لنظريات آينشتاين إلى طفرة في كتب العلوم الشعبية. [ 28 ]

على الرغم من وجود حكاية لاحقة تصف آينشتاين بأنه لم يكن متأثرًا بالنتائج التجريبية، ومتأكدًا من نظريته حتى في غياب الأدلة (حيث صرّح، عندما سُئل عما كان سيقوله لو كانت النتائج مختلفة، "حينها سأشعر بالأسف على الله. النظرية صحيحة على أي حال." [ 29 ] )، فإن الأدلة المستقاة من رسائل آينشتاين إلى علماء آخرين تشير، على العكس من ذلك، إلى أنه كان متأثرًا ومُتأثرًا بالنتائج الجديدة، واعتبرها نجاحًا هامًا. [ 30 ]

استُخدمت نتائج عام 1919 أيضًا كجزء من الجهود المنهجية التي بذلها الحائز على جائزة نوبل، فيليب لينارد، لتشويه سمعة أينشتاين، الذي اعتبره لينارد، وهو اشتراكي قومي متحمس ومدافع عما أسماه " الفيزياء الألمانية "، مدافعًا خطيرًا عن "الفيزياء اليهودية" غير الطبيعية. [ 31 ] أشار لينارد إلى تنبؤ عام 1801 الذي استنتجه يوهان جورج فون سولدنر من جاذبية نيوتن لانحناء ضوء النجوم حول جسم ضخم، [ 32 ] والذي يتوافق مع نصف التنبؤ النسبي العام الذي استنتجه أينشتاين في عام 1915، وبالتالي مع استنتاج أينشتاين نفسه السابق في عام 1911، وادعى أن ذلك يثبت أن أينشتاين سارق أدبي، وأن فون سولدنر يستحق أن يُنسب إليه الفضل في نتيجة عام 1919.

لعبت نتائج عام 1919 نفسها، وكتاب إدينغتون عن النسبية العامة، الذي شهدت طبعته الثانية التي تضمنت النتائج ترجمات عديدة مع تزايد الاهتمام بنظرية أينشتاين، دورًا هامًا في استقبال نظرية أينشتاين في الأوساط العلمية. [ 33 ] ومن الجدير بالذكر أنه بينما اعتُبرت نتائج إدينغتون تأكيدًا لتنبؤ أينشتاين، وسرعان ما وجدت طريقها إلى كتب النسبية العامة، [ 34 ] فقد أعقب ذلك نقاشٌ استمر عقدًا من الزمن بين علماء الفلك حول القيم الكمية لانحراف الضوء، مع بقاء النتائج الدقيقة محل جدل حتى بعد أن كررت عدة بعثات رصد إدينغتون في مناسبات كسوف لاحقة. [ 35 ] وتناول النقاش تحليل البيانات - مثل اختلاف الوزن المخصص للنجوم المختلفة في بعثات كسوف عامي 1922 و1929 - ومسألة التأثيرات المنهجية المحددة التي قد تُؤثر على النتائج. [ 36 ] [ 37 ]

عمومًا، احتفظت قياسات الكسوف من هذا النوع، باستخدام الضوء المرئي، بقدر كبير من عدم اليقين، ولم تُظهر القياسات الراديوية الفلكية في أواخر الستينيات بشكل قاطع أن مقدار الانحراف هو القيمة الكاملة التي تنبأت بها النسبية العامة، وليس نصف تلك القيمة كما تنبأت به الحسابات النيوتونية. [ 38 ] تُعدّ هذه القياسات وما تلاها اليوم جزءًا مهمًا مما يُسمى باختبارات ما بعد نيوتن للجاذبية، وهي الطريقة المنهجية لمعايرة تنبؤات النسبية العامة وغيرها من النظريات بدلالة عشرة معايير قابلة للتعديل في سياق الصيغة البارامترية لما بعد نيوتن ، حيث يُمثل كل معيار انحرافًا محتملاً عن قانون نيوتن للجاذبية الكونية. وقد أجرى إيدنجتون (1922) أولى عمليات المعايرة البارامترية لتقريب ما بعد نيوتن. المعلمة المتعلقة بمقدار انحراف الضوء بواسطة مصدر الجاذبية هي ما يسمى بمعلمة إيدينجتون (γ)، وهي حاليًا أفضل معلمات ما بعد نيوتن العشرة التي تم تحديدها.

في نفس وقت آخر قياسات كسوف الشمس الجادة باستخدام الألواح الضوئية، والتي أجرتها بعثة تابعة لجامعة تكساس في موريتانيا عام 1973، بدأت الشكوك تحوم حول ما إذا كانت قياسات إدينغتون الأصلية كافية لتأكيد تنبؤات أينشتاين، أو ما إذا كان التحليل المتحيز الذي أجراه إدينغتون وزملاؤه قد شوّه النتائج. [ 39 ] وقد أثيرت مخاوف مماثلة بشأن الأخطاء المنهجية ، وربما التحيز التأكيدي، في أوساط مؤرخي العلوم [ 40 ] ، واكتسبت هذه المخاوف مزيدًا من الأهمية بعد نشرها في كتاب "الجولم" الشهير لتريفور بينش وهاري كولينز . ​​[ 41 ] ومع ذلك، تشير إعادة تحليل حديثة لمجموعة البيانات إلى أن تحليل إدينغتون كان دقيقًا، بل وأقل تأثرًا بالتحيز من بعض تحليلات بيانات كسوف الشمس التي تلته. [ 42 ] [ 43 ] جزء من هذا التأكيد يأتي من إعادة تحليل أجريت عام 1979 للوحات من جهازي سوبرال، باستخدام آلة قياس لوحات أكثر حداثة بكثير مما كان متاحًا في عام 1919، وهو ما يدعم نتائج إدينغتون. [ 44 ]

كانت تجربة إدينغتون حاسمة في إلهام نظرية كارل بوبر حول قابلية التكذيب ، وهي الفكرة المحورية في كتاب "منطق الاكتشاف العلمي" وجزء أساسي من المنهج العلمي . ينص مفهوم قابلية التكذيب على أن جميع النظريات العلمية، لكي تُعتبر علمية، يجب أن يكون لها تجربة علمية أو تجارب علمية مرتبطة بها، والتي من الممكن، من حيث المبدأ، أن تثبت خطأ النظرية. يستشهد بوبر بنظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين كمثال على العلم الجيد لأنها قابلة للتكذيب، وتُعد تجربة إدينغتون مثالاً على تجربة كان من الممكن أن تُدحض النظرية لكنها لم تفعل. يقارن بوبر هذا بتحليل سيغموند فرويد النفسي ، الذي يدعي أنه لا يمكن اختباره بالتجربة، مما يعني أن التحليل النفسي غير قابل للتكذيب، وبالتالي فهو علم زائف . [ 45 ]

كانت التجربة محورية في حبكة الفيلم التلفزيوني الذي أنتجته هيئة الإذاعة البريطانية عام 2008 بعنوان "أينشتاين وإيدينغتون" ، حيث قام ديفيد تينانت بدور إيدينغتون.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. بعد رحلة استكشاف الكسوف عام 1919، نشر إدينغتون كتاب " الزمكان والجاذبية" (1920)، وشكّلت محاضراته الجامعية الأساس لعمله الأبرز في هذا الموضوع، " النظرية الرياضية للنسبية " (1923)، الذي وصفه أينشتاين بأنه "... أفضل عرض للموضوع بأي لغة". [ 12 ]
  2. للاطلاع على اشتقاق هذه الصيغة، انظر المقالة المتعلقة بمسألة الجسمين في النسبية العامة .
  3. للاطلاع على مراجعة تاريخية تؤكد دور فريق ليك في تأكيد انحناء الضوء، انظر مقالة جيفري كريليسينستين لعام 1983 في الدراسات التاريخية في العلوم الفيزيائية . [ 23 ]

مراجع

  1. 1 2 إيرمان، جون؛ غليمور، كلارك (1980). "النسبية والكسوف: رحلات الكسوف البريطانية عام 1919 وما سبقها" (ملف PDF) . دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 11 (1): 49-85 . doi : 10.2307/27757471 . JSTOR 27757471 . 
  2. 1 2 3 دايسون، ف. و.؛ إدينغتون، أ. س.؛ ديفيدسون، س. (1920). "تحديد انحراف الضوء بفعل مجال جاذبية الشمس، من خلال الملاحظات التي أُجريت أثناء الكسوف الكلي للشمس في 29 مايو 1919" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 220 ( 571-581 ): 291-333 . Bibcode : 1920RSPTA.220..291D . doi : 10.1098/rsta.1920.0009 .
  3. 1 2 3 دينجل، هربرت ؛ تايلر، روجر (1987). "العقد 1920-1930". في تايلر، روجر (محرر). تاريخ الجمعية الفلكية الملكية: المجلد 2، 1920-1980 . لندن: الجمعية الفلكية الملكية . ص 20-21 . 
  4. 1 2 3 بيرين، تشارلز د. (1923). "مساهمة في تاريخ محاولات اختبار نظرية النسبية عن طريق الرصد الفلكي" . Astronomische Nachrichten . 219 (17): 281–284 . Bibcode : 1923AN....219..281P . doi : 10.1002/asna.19232191706 . تاريخ الاسترجاع: 2 نوفمبر 2021 .
  5. غيتس وبيلتييه (2019) ، ص 52.
  6. غيتس وبيلتييه (2019) .
  7. كامبل وكورتيس (1914). "مرصد ليك - بعثة كروكر لرصد الكسوف إلى بروفاري، روسيا". منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 26 (156): 225-237 . Bibcode : 1914PASP...26..225C . doi : 10.1086/122351 . S2CID 120712519 . 
  8. ويلسون، إتش سي (1918). "الكسوف الكلي للشمس في 8 يونيو 1918". علم الفلك الشعبي . 26 : 447. رمز المرجع : 1918PA.....26R.447W .
  9. 1 2 بورغيس، أ. (11 أغسطس 2017). " مغامرة كسوف عام 1922 التي سعت إلى تأكيد نظرية النسبية أطلس أوبسكورا . تم الاسترجاع في 2 نوفمبر 2020.
  10. أينشتاين، أ. (1911). "حول تأثير الجاذبية على انتشار الضوء" . حوليات الفيزياء . 35 (10): 898-908 . Bibcode : 1911AnP...340..898E . doi : 10.1002/andp.19113401005 .
  11. غيتس وبيلتييه (2019) ، ص 120-121.
  12. دوغلاس، أ. فيبرت (1 يونيو 1956). "أربعون دقيقة مع أينشتاين" . مجلة الجمعية الفلكية الملكية الكندية . 50 : 99-102 . رمز Bibcode : 1956JRASC..50...99D . ISSN 0035-872X . 
  13. ستانلي، ماثيو (2003). "«رحلة استكشافية لشفاء جراح الحرب»: كسوف عام 1919 وإيدينغتون كمغامر كويكري. مجلة إيزيس ، 94 (1): 57-89 . رمز Bibcode : 2003Isis...94...57S . doi : 10.1086/376099 . PMID: 12725104. S2CID : 25615643 .  
  14. 1 2 3 4 5 بيفيتا، ماركوس؛ أندرادي ، رودريجو دي أوليفيرا (ديسمبر 2019). "عندما ينحني الضوء" . revistapesquisa.fapesp.br . تم الاسترجاع 11 أبريل 2023 .
  15. 1 2 3 4 "دانيال كينيفيك: أهمية سوبرال" . revistapesquisa.fapesp.br . ديسمبر 2019. تاريخ الاطلاع: 11 أبريل 2023 .
  16. 1 2 3 موريرا، إلديو دي كاسترو (يوليو 2019). "يا كسوف الشمس عام 1919، أينشتاين هو الإعلام البرازيلي" . Ciência e Cultura (باللغة البرتغالية البرازيلية). 71 (3): 32– 38. دوى : 10.21800/2317-66602019000300010 . ردمك 2317-6660 . S2CID 202138019 . تم الاسترجاع 11 أبريل 2023 .  
  17. 1 2 3 4 أندرادي، رودريجو دي أوليفيرا (ديسمبر 2019). "في ظل البعثة البريطانية" . revistapesquisa.fapesp.br . تم الاسترجاع 11 أبريل 2023 .
  18. ^ "يا مدير البرازيل" . يا جورنال (باللغة البرتغالية البرازيلية). المجلد. السابع، لا. 1918. 22 مارس 1925. ص. 2 . تم الاسترجاع 11 أبريل 2023 .   
  19. وايمان، باتريك أ. (1 فبراير 2002). "سيسيليا باين-جابوشكين: عالمة فلك استثنائية". علم الفلك والجيوفيزياء . 43 (1): 1.27 – 1.29 . Bibcode : 2002A & G....43a..27W . doi : 10.1046/j.1468-4004.2002.43127.x . ISSN 1366-8781 . 
  20. ماكي، روبن (12 مايو 2019). "بعد مرور 100 عام: الصور التي غيرت نظرتنا إلى الكون" . صحيفة ذا أوبزرفر . مجموعة جارديان الإعلامية . تاريخ الاسترجاع: 27 سبتمبر 2019 .
  21. أوكونور، جيه جيه؛ روبرتسون، إي إف (أكتوبر 2003)، "آرثر إدينجتون - سيرة ذاتية" ، تاريخ ماك تيوتور للرياضيات ، كلية الرياضيات والإحصاء، جامعة سانت أندروز ، تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2019
  22. دوغلاس، أ.ف. (1956). حياة آرثر ستانلي إدينغتون .
  23. كريلينستين، جيفري (1983). "ويليام والاس كامبل و"مشكلة أينشتاين": عالم فلك رصدي يواجه نظرية النسبية". دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 14 (1): 1-91 . doi : 10.2307/27757525 . JSTOR 27757525 . 
  24. كامبل، دبليو دبليو (1923). "ملاحظات حول انحراف الضوء عند مروره عبر مجال جاذبية الشمس، أُجريت خلال كسوف الشمس الكلي في 21 سبتمبر 1922" . منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 35 (205): 158-163 . doi : 10.1088/123292A . S2CID 117968484 . 
  25. ترومبلر، ر. (1928). "النتائج النهائية حول انحرافات الضوء في مجال جاذبية الشمس من خلال الملاحظات التي أُجريت أثناء كسوف الشمس الكلي في 21 سبتمبر 1922" . منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 40 (234): 130-131 . Bibcode : 1928PASP...40..130T . doi : 10.1086/123816 . S2CID 122860175 . 
  26. ^ فولسينج ، ألبريشت (1994). "القسم الرابع.5". ألبرت أينشتاين. سيرة ذاتية (بالألمانية). سوهركامب. رقم ISBN 978-3518404898.
  27. سجانغ تين هاجن (10 أكتوبر 2016). "استقبال بلجيكا لنظرية النسبية" . مدونة الأصداف والحصى . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 سبتمبر 2022 .
  28. لين، إليزابيث (مايو 2007). قراءة الفيزياء الشعبية: مناوشات تأديبية واستراتيجيات نصية ( الطبعة الأولى). روتليدج. الصفحات 24-27 . ISBN   978-0-7546-5850-4.
  29. روزنتال-شنايدر، إيلزه (1980). توماس براون (محرر). الواقع والحقيقة العلمية: مناقشات مع أينشتاين، فون لاو، وبلانك . مقدمة بقلم آرثر آي. ميلر. ديترويت: مطبعة جامعة واين ستيت. ص 74. ISBN  9780814316504.
  30. هينتشل، كلاوس (1992). "موقف أينشتاين من التجارب: اختبار نظرية النسبية 1907-1927". دراسات في تاريخ وفلسفة العلوم . 23 (4): 593-624 . Bibcode : 1992SHPSA..23..593H . doi : 10.1016/0083-6656(60)90005-2 .انظر: القسم 7
  31. بول، فيليب (13 فبراير 2015). "كيف هاجم اثنان من الحائزين على جائزة نوبل المؤيدين للنازية "العلم اليهودي" لأينشتاين"" . مجلة ساينتفك أمريكان . [مقتطف] . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 يناير 2021 .
  32. ^ سولدنر، ج. (1921). "Über die Ablenkung eines Lichtstrahls von seiner geradlinigen Bewegung durch die Attraktion eines Weltkörpers، an welchem ​​er nahe vorbeigeht" . أنالين دير فيزيك . 370 (15): 593–604 . بيب كود : 1921AnP...370..593S . دوى : 10.1002/andp.19213701503 .
  33. جليك، توماس ف.، محرر. (1987). الاستقبال المقارن للنسبية . دراسات بوسطن في فلسفة العلوم. المجلد 103. د. ريدل. doi : 10.1007/978-94-009-3875-5 . ISBN  978-94-009-3875-5.
  34. جدير بالذكر:
    • ويل ، هيرمان (1921). راوم ، زيت ، ماتيري (الطبعة الرابعة الموسعة  ). سبرينغر. ص.  223.و
    • إدينغتون، آرثر س. (1921). "الفصل 7". المكان والزمان والجاذبية . مطبعة جامعة كامبريدج.
  35. ^ هنتشل، كلاوس (1990). التفسيرات والتفسيرات المتخصصة والجمعيات النسبية النظرية من خلال Zeitgenossen ألبرت أينشتاين . سبرينغر. ص. 35. رقم ISBN  978-3-0348-9967-3.
  36. فون كلوبير، هـ. (1960). "تحديد انحراف الضوء لأينشتاين في مجال جاذبية الشمس". آفاق في علم الفلك . 3 (1): 47-77 . Bibcode : 1960VA......3...47V . doi : 10.1016/0083-6656(60)90005-2 .
  37. كينيفيك (2019) ، الفصل 13؛ الفصل 14.
  38. شابيرو، إيروين آي. (18 أغسطس 1967). "طريقة جديدة للكشف عن انحراف الضوء بفعل الجاذبية الشمسية" . مجلة ساينس . 157 (3790): 806-808 . Bibcode : 1967Sci...157..806S . doi : 10.1126/science.157.3790.806 . ISSN 0036-8075 . PMID 17842783. S2CID 1385516 .   
  39. كينيفيك (2019) ، ص 214.
  40. إيرمان، جون؛ غليمور، كلارك (1980). "النسبية والكسوف: البعثات البريطانية لرصد الكسوف عام 1919 والبعثات السابقة لها" . دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 11 (1): 49-85 . doi : 10.2307/27757471 . JSTOR 27757471 . 
  41. كولينز وبينش (1993) .
  42. كينيفيك (2019) .
  43. كينيفيك، دانيال (2009). "اختبار النسبية من خلال كسوف عام 1919 - مسألة التحيز" . مجلة الفيزياء اليوم . 62 (3): 37-42 . Bibcode : 2009PhT....62c..37K . doi : 10.1063/1.3099578 .
  44. بوبر 2002 ، ص 490 . 

المصادر ومصادر القراءة الإضافية