چنین روزی در فضا؛ جنگ جهانی اول چگونه به تأیید نظریه نسبیت عام اینشتین کمک کرد؟

به گزارش رونما، به نقل از Zoomit،

۱۱۲ سال پیش، شلیک نخستین گلوله‌های جنگ جهانی اول، به اسارت دانشمندان آلمانی در کریمه منجر شد و آزمودن نظریه نسبیت عام اینشتین را به تأخیر انداخت. در ۲۱ اوت ۱۹۱۴، خورشیدگرفتگی کامل برای چند دقیقه آسمان بخش‌هایی از اروپا و آسیا را تاریک کرد.

در ظاهر، این پدیده یکی از همان رویدادهای نجومی بود که اخترشناسان برای مطالعه آن به نقاط مختلف جهان سفر می‌کردند؛ اما این بار ماجرا اهمیت بسیار بیشتری داشت. گروهی از دانشمندان امیدوار بودند در تاریکی کوتاه ناشی از خورشیدگرفتگی ۲۱ اوت ۱۹۱۴، یکی از عجیب‌ترین پیش‌بینی‌های فیزیک جدید را آزمایش کنند؛ پیش‌بینی‌ای که اگر درست از آب درمی‌آمد، نگاه انسان به گرانش و ساختار جهان را تغییر می‌داد.

در مرکز ماجرا، اروین فینلی-فرویندلیش، اخترشناس جوان آلمانی قرار داشت؛ دانشمندی که با آلبرت اینشتین ارتباط نزدیکی داشت و به دنبال راهی برای آزمودن نظریه نسبیت عام او بود. فرویندلیش همراه گروهی از همکارانش راهی شبه‌جزیره کریمه در روسیه شد؛ جایی که مسیر خورشیدگرفتگی از آن عبور می‌کرد.

اما آنها نمی‌دانستند که تنها چند هفته بعد، جنگی بزرگ برنامه‌شان را نابود خواهد کرد. نسبیت عام که اینشتین در سال ۱۹۱۵ به‌طور رسمی آن را ارائه کرد، تنها نظریه‌ای درباره حرکت اجرام آسمانی نبود.

یکی از پیش‌بینی‌های مهم نظریه، این بود که گرانش می‌تواند مسیر نور را منحرف کند. براساس دیدگاه اینشتین، اجرام عظیم مانند خورشید ساختار فضا و زمان را خم می‌کنند.

بنابراین، نوری که از ستاره‌ای دوردست به سوی زمین می‌آید و از نزدیکی خورشید می‌گذرد، در مسیر خود اندکی منحرف می‌شود. برای ناظر روی زمین، این انحراف باعث می‌شود ستاره در موقعیتی متفاوت از جای واقعی‌اش دیده شود.

روشنایی خیره‌کننده خورشید آسمان اطرافش را روشن می‌کند و نور بسیار ضعیف ستارگان را از بین می‌برد. خورشیدگرفتگی کامل راه‌حل طبیعی این مشکل بود.

هنگامی که ماه به‌طور کامل قرص خورشید را می‌پوشاند، آسمان برای چند دقیقه تاریک می‌شود و ستارگانی که در حالت عادی در نزدیکی خورشید دیده نمی‌شوند، ظاهر می‌شوند. دانشمندان می‌توانستند از این فرصت برای عکاسی از ستارگان و مقایسه موقعیت ظاهری آنها با موقعیت واقعی‌شان استفاده کنند.

اگر نور آن ستارگان به اندازه پیش‌بینی نسبیت عام منحرف شده بود، می‌توانست شاهدی مهم برای نظریه اینشتین باشد. آنها امیدوار بودند یکی از نخستین آزمایش‌های جدی برای بررسی پیش‌بینی اینشتین درباره انحراف نور را انجام دهند.

اما درست در همان روزها، اروپا در آستانه یکی از فاجعه‌بارترین جنگ‌های تاریخ قرار داشت. جنگ جهانی اول یا آنچه بعدها جنگ جهانی اول نامیده شد، تنها ۲۴ روز پیش از خورشیدگرفتگی آغاز شد.

آلمان و روسیه خیلی زود در دو سوی میدان جنگ قرار گرفتند. برای گروهی از دانشمندان آلمانی که در قلمرو روسیه حضور داشتند، دیگر امکان ادامه یک مأموریت علمی عادی وجود نداشت.

پس از اعلام جنگ آلمان به روسیه، فرویندلیش و اعضای گروهش به دست نیروهای روسی بازداشت شدند و تجهیزات علمی آنها نیز مصادره شد. مأموریتی که قرار بود به یکی از مهم‌ترین آزمایش‌های فیزیک قرن تبدیل شود، پیش از آنکه حتی فرصت انجام را پیدا کند، پایان یافت.

شکست مأموریت ۱۹۱۴، از یک نظر ناخواسته به نفع نظریه اینشتین تمام شد. محاسبات او در آن زمان هنوز کامل نشده بود و مقدار انحراف نور را حدود نصف مقداری پیش‌بینی می‌کرد که بعدها در نظریه نهایی نسبیت عام به دست آمد.

اگر فرویندلیش موفق می‌شد مشاهداتش را انجام دهد، نتیجه احتمالاً با محاسبات اولیه سازگار نمی‌شد. وقفه‌ای که جنگ جهانی اول ایجاد کرد، ناخواسته به اینشتین فرصت داد نظریه خود را کامل و محاسباتش را اصلاح کند.

جنگ جهانی اول در سال ۱۹۱۸ پایان یافت و چند ماه بعد، فرصتی تازه برای آزمودن نسبیت عام فراهم شد. در ۲۹ مه ۱۹۱۹، خورشیدگرفتگی کامل دیگری رخ داد.

این بار دانشمندان دو گروه اصلی را برای ثبت مشاهدات به نقاط مختلف جهان فرستادند؛ یکی از گروه‌ها به جزیره پرنسیپ در سواحل غربی آفریقا رفت و گروه دیگر راهی برزیل شد. در میان دانشمندانی که عازم جزیره پرنسیپ شدند، آرتور ادینگتون، اخترفیزیکدان سرشناس بریتانیایی، نقش مهمی داشت.