Док се јутарње небо замрачило над западним Орегоном, три алкапа Рицхарда Беррија повукли су се у своју стају. Пригушена дневна светлост и мала гужва окупљена на Берри-јевој фарми - јата вучних папучица са картонским соларним наочарима и дроновима с четворокоптерима - истицали су животиње. У међувремену, месец и сунце изводили су ретки небески балет изнад главе.
21. августа 2017. године у току је прво тотално помрачење Сунца које је погодило обе обале континенталне државе у 99 година. Али Берри, астроном аматер и бивши главни уредник часописа Астрономи, и група студената са Портланд Цоммунити Цоллегеа нису били ту само за уживање у погледу. Они су припремили своје телескопе и опрему за камеру да понове најпознатији експеримент помрачења свих времена, први успешан тест опште теорије релативности Алберта Еинстеина. Скоро стотину година пре Великог америчког помрачења, два тима астронома одјурила су на удаљене обале да примете помрачење које ће уверити скептични свет да су теорије о гравитацији Исака Њутана погрешне.
Једна од последица Аинстеинове теорије, која је први пут објављена 1915. године, јесте да огромни небески објекти, попут сунца, савијају тканину свемирског времена око себе - тако је Ајнштајн објаснио потез гравитације. Ова теорија астрофизике веома се разликује од Њутонове идеје о гравитацији као привлачној сили коју делује у целој материји. Према Ајнштајну, свака светлост која путује у близини масивног објекта савија се заједно са просторним временом. Почетком 20. века Ајнштајн је смислио начин да демонстрира ову наизглед безобразлучну теорију користећи тотално помрачење Сунца.
Аинстеин је изазов поставио на следећи начин: Закажите положаје звезда око Сунца током тоталитета, оне драгоцене тренутке када је директна светлост Сунца тотално блокирана од стране Месеца, омогућавајући гледање звезда у позадини. И посматрајте исте звезде када нема помрачења. Да је његова општа теорија релативно заиста тачна, постојала би мала разлика у положајима тих звезда - промена невидљива за људско око, али откривена финим мерењем.
1919. године енглески астрономи Артхур Еддингтон и Франк Дисон организовали су експедиције на острво Принципе крај западне обале Африке и на Собрал, Бразил, како би видели да ли је Ајнштајн у праву. Кобни дан је био 29. маја. Једном када су објавили своје резултате, свет никада неће бити исти - или бар, наше разумевање тога.
Артхур Еддингтон (лево) и Франк Дисон (десно). (Јавни домен) У 2017. години, Тоби Диттрицх, професор физике на Портланд Цоммунити Цоллеге-у, координирао је десетак посматрачких група, укључујући Берријевих, пославши двојицу својих ученика на фарму алпака и остале на планину Орегон да виде могу ли бар тако Еддингтон и Дисон.
Оба су се напора морала суочити са техничким изазовима и непогодним временским приликама, знајући да ће могућност прилика за посматрање тоталности бити брзовољан.
1919. године астрономи су имали изразит луксуз више од пет минута укупности. Током 2017. године, тотална фаза помрачења је за америчке гледаоце трајала само око две минуте. Пролаз облака или ветра могао би уништити запажања у оним драгоценим тренуцима - у ствари, облачни покров уништио је тест релативности током америчког помрачења Сунца 1918. године.
Дон Брунс, астроном аматер стациониран у Цаспер-у, Виоминг због помрачења 2017. године и координирајући с Диттрицховим напорима, делимично је био инспирисан четири неуспешна покушаја да се поновити експеримент Еддингтон-Дисон између 1936. и 1954.
"Чинећи то, некако сам допустио астрономима да почивају у миру", каже Брунс.
**********
Еддингтон и Дисонова одговарајућа стручност учинили су их погодним за овај задатак гањања помрачења. Дисон је био енглески астрономски краљевски астроном и водио је Краљевску опсерваторију у Греенвицху. Еддингтон је водио опсерваторију у Цамбридгеу, а такође је себи дао име у теорији да би показао да је сунце у стању да постоји онако како га познајемо, уместо да се сруши под његовом тежином, јер сама светлост врши спољни притисак.
Ова слика приказује спектар блица сунчеве хромосфере, други слој сунчеве атмосфере, током тоталне помрачења 21. августа 2017. године над Орегоном. Слика снима помрачење при свакој таласној дужини светлости коју атоми у хромосфери емитују. На пример, атоми водоника који емитују светлост на таласној дужини „водоник алфа“ производе црвену боју светла десно, док атоми калцијума производе љубичасту на левој страни. (Рицхард Берри / Алпаца Меадовс Обсерватори) Напор Принципе-а, стациониран у плантажи какаа на северозападу дела афричког острва, извели су Еддингтон и Едвин Цоттингхам. Двојац је користио углавном позајмљену опрему из Окфорд Обсерватори-а, пошто Еддингтон-ова опсерваторија у Цамбридгеу није била специјализована за помрачења, према новој књизи Даниела Кеннефицка, Но Схадов оф Доубт: Помрчина из 1919. године која је потврдила Еинстеинову теорију релативитета .
Еддингтон је вјероватно лично урадио све анализе података из своје експедиције, мада не постоје подаци који је направио током путовања - чак ни оригиналне фотографске плоче, које су с временом нестале. Према изјави из прве руке астрофизичара Субрахманиана Цхандрасекхара, Дисон је рекао Цоттингхаму да ако је Еддингтон приметио количину отклона двоструко већу од онога што је Ајнштајн предвиђао - бизарни резултат који нити Аинстеин ни Невтонов оквир не би предвиђали - „Еддингтон ће полудети, а ви ћете морају сами доћи кући. "
У међувремену, Дајсон заправо није напустио Енглеску тим поводом. У Собрал, Бразил, послао је два члана свог особља, Цхарлеса Давидсона и Андрев Цроммелина, и нешто опреме из своје опсерваторије. Када су се вратили, Дисон је усмјерио анализу података тима и сарађивао са Еддингтоном на завршном извјештају.
Сваки од тимова из 1919. године морао је да се врати са два критична дела података кодирана на стакленим тањирима. Барем једна плоча би се узимала током тоталитета, док је друга направљена ноћу са истим звездама на небу, али сунца и месеца у првом плану. Чак и да се то уради добро, особа која би анализирала плоче имала би прави изазов.
"Звезде су, изгледа, изгледале као мали кругови на тањиру", каже Кеннефицк. „Испада да је промена положаја заправо мања од величине круга. Дакле, то је врло, врло фино мерење. То је веома тешко извршити мерење. "
Срећом, Дисон се бавио оваквим проматрањем. Његов нормалан рад укључивао је пажљиво проучавање звјезданих положаја и испитивање малих промјена. Користио је мали уређај зван микрометарски вијак, који се померао преко плоче од једне тачке до друге и мерио удаљеност између предмета.
Имали су среће на дан помрачења 1919. године, јер се сунце налазило у близини сјајне групе звезда званих Хиадес, коју је Еддингтон назвао „далеко најбољим звезданим пољем на које су наишли.“ Њихова светлост олакшала би им откривање на плочи телескопа него слабије звезде, које би се могле изгубити у сјају спољне области сунчеве атмосфере, назване корона. (Ова прегријана плазма видљива је голим оком само за вријеме потпуног помрачења Сунца, када се чини да трепери око измрвљеног сунца.)
Копију-плочу експедиционе плоче Дисон-а из 1919. године са ознакама за које се верује да је направила Дисонова група. (Институт Ниелс Бохр, Универзитет у Копенхагену) Иако се двостепени експеримент показао успешним, оба су се приближила Еинстеиновим предвиђањима за количину одступања, није прошло без полемике. Један од два телескопа у Собралној експедицији произвео је плоче сумњивог изгледа, са звездама које су личиле више на мрље него на кругове. Чини се да је Дајсон позвао да избаци податке, а неки историчари се питају да ли се група Еддингтон-Дисон толико надала да ће доказати Еинстеину да су неисправно избацили податке који се нису слагали.
Али Кеннефицк каже да је мало вероватно да је Дајсон фалсификовао резултате. Еддингтон је био научник који је гласно подржао Аинстеинова предвиђања пре него што се експеримент одржао, а он није имао никакве везе са бацањем Собрал плоча.
„Ретко је бити потпуно неутралан у науци или животу“, пише Кеннефицк. "Кажњавање Еддингтона због тога што је искрен у артикулирању својих склоности, је само тражење од научника да непоштено потискују њихове ставове."
**********
Еинстеин се није претјерано забринуо да ће се његова тадашња ниша теорија коначно ставити на кушњу. Неки су му чак сугерисали да је прокријумчарен због читавог искушења, толико сигуран у своју теорију да није био ни најмање нервозан због онога што ће наћи експедиције 1919. године.
"Познати научници рекли су му:" Не могу заиста да верујем колико си био миран у вези с тим ", каже Кеннефицк. „Били су попут:„ О, Боже, ово је невероватно. “ А он је говорио: 'Да, знао сам.'
Фотографија Алберта Ајнштајна из 1921. године (Универзални архив историје / УИГ путем Гетти Имагес-а) Али упркос Аинстеиновом недостатку сумње, желео је да се експеримент спроведе. Већ 1911. године писао је другим астрономима питајући их могу ли урадити овакав експеримент помрачења, а он је активно прикупљао новац за ту ствар. Он је финансирао експедицију њемачког астронома Ервина Фреундлицха на Крим 1914. године ради одрађивања помрачења Еддингтона, али Фреундлицхово путовање претрпило је несрећу. Надвојвода Франз Фердинанд убијен је док је Фреундлицх прелазио Русију, избио је И светски рат, а астронома су ухапсили царски људи, а његова опрема заплењена.
**********
Физичар и филозоф Илсе Росентхал-Сцхнеидер наводно је био са Ајнштајном, пошто је у септембру 1919. године добио телеграм са вестима да је експеримент Еддингтон-Дисон потврдио његова предвиђања. Написала је да је Ајнштајн изгледао срећно, али не и екстатично, а његов недостатак ентузијазма ју је изненадио.
„Дакле, рекла је:„ Па, шта би рекао када би теорија нашла против тебе? Да ли бисте били разочарани у том случају? '', Каже Кеннефицк. "А [Еинстеин] се насмешио и рекао:" Па, било би ми жао драге господаре, јер је теорија тачна. "
Резултати су званично представљени на састанку Краљевског друштва у Лондону 6. новембра 1919. године, што је Еинстеина довело до светске славе. Према причи математичара Алфреда Нортх Вхитехеада: „Цела атмосфера напетог интересовања била је управо она из грчке драме: Били смо хор који је коментарисао декрет о судбини, откривен у развоју врхунског инцидента. У самој сцени постојао је драматичан квалитет - традиционални церемонијал, а у позадини Невтонова слика која нас подсећа да је највећа церемонијална генерализација сада, након више од два века, добила своју прву модификацију. "
Овај поглед, направљен од 23 појединачне наслагане слике, показује 42 звезде, окружене жутом бојом, око сунца током тоталитета. Месечево је лице видљиво због „земаљског сјаја“ - сунчеве светлости коју зрачи Земља - а затим одбија од месеца. Велики прстенови приказују корону која је заробљена у различитим временима излагања. (Рицхард Берри / Алпаца Меадовс Обсерватори) Међутим, дошло је до још једног помрачења Сунца 1922. године, што је дало другима прилику да потврде резултате Еддингтона и Дисон-а. Али наравно, 1919. године астрономи су се „узбудили. Били су срећни. Били су под напоном. Али поштовали су [могли су] то проверити за три године ", каже Кеннефицк. "Нема смисла три године стављати шампањац на лед."
За то помрачење из 1922. године, група из калифорнијског опсерваторија Лицк урадила је наставак експеримента и добила резултате који су били уско усклађени са Еддингтоновим и Дајсоновим, али до тада Еинстеин је већ био добро прослављен. (Дисон је такође покушао поновити експеримент, али поглед му је био замућен.)
**********
Никакви професионални напори нису покушали поновити експеримент Еддингтон-Дисон од 1973. године, јер помрачења више нису потребна за мерење одклона сунчеве светлости који је Еинстеин предвидио. Радио-телескопи, на пример, омогућили су научницима током 1970-их да посматрају сунце које савија светлост из квазара - супер сјајне галактичке језгре, од којих се свака састоји од џиновске црне рупе окружене диском који емитује огромне количине енергије - током дана без помоћи помрачења.
Већина десетина аматерских група Диттрицх координирало је 2017. годину да понови верзију експеримента помрачења из 20. века научило је колико начина кроз који експеримент може проћи. На десет локација, учесници су имали проблема са својом опремом, као што су напајање и прекомерно излагање или атмосферска турбуленција, и нису добили корисне податке. Једна група је у критичном тренутку случајно шутирала статив телескопа. Ове грешке наглашавају колико су среће да су обе експедиције из 1919. године уопште заробиле било какве употребљиве звезде током тоталитета.
Берри и студенти колеџа Портланд Цоммунити који раде са њим били су једна од две успешне групе у сарадњи са 12 места. А онда је ту био Дон Брунс, тај аматер астроном, спреман за акцију у Цаспер, Виоминг. Припремао се више од годину дана за своја запажања и увежбавао је оне кључне минуте тоталитета. Био је "спектакуларно успешан" својим запажањима, каже Диттрицх.
Аматерски астрономи који се припремају за посматрање помрачења Сунца у 2017. години. Лево надесно: Абрахам Салазар (студент), Јацоб Схаркански (студент), Рицхард Берри (астроном аматер), Стеве Пинкстон (студент) и Тоби Диттрицх (професор). (Љубазношћу Рицхарда Беррија) Подаци из Еддингтонове експедиције Принципе преведени су у одбитак од 1, 6 арсекунди - угаоно мерење растојања преко неба - док су плоче из Дисонове посаде у Собралу предложиле 1, 98 лучних секунди и маргина неизвесности од око 30 процената. 2017. године Брунс, пензионисани оптички физичар, направио је слике које су преведене тачно онолико колико би Еинстеин предвидио - одступање од 1.7512 арцсекунди - са неизвесношћу, која је повезана са атмосферском турбуленцијом, од само 3 процента.
За свој рад на овом подухвату, Брунс је добио награду америчког астрономског друштва Цхамблисс Аматеур Ацхиевемент Авард. Његови резултати објављени су у часопису Цлассицал анд Куантум Гравити.
Берри, Брунс и Диттрицх већ се радују 2024. години, а следећи пут када ће помрачење Сунца донети чаролију тоталитета у Сједињене Државе, тече дијагонално од Тексаса до Мејна. Диттрицх каже да група жели да планира веће напоре за понављање експеримента, с вероватно тачнијим резултатима од Брунса у 2017. години ако могу да смање несигурност због турбуленције у ваздуху.
Осврћући се на експеримент Еддингтон-Дисон, Берри је и даље задивљен значајем онога што су тимови урадили пре 100 година.
„То је био експеримент који је морао бити изведен, и стварно је заиста направио значај. Ако само пратите развој релативности, а затим квантну механику и ствари које су уследиле, "рекао је Берри, " наш модерни свет потпуно зависи од тога шта се десило. "
