阿瑟·爱丁顿
1920年,爱丁顿在英国学术协会演讲中讲述了蒂达洛斯和伊卡洛斯的故事。从这里我们窥见到一位伟大探索者的灵魂。
爱丁顿是这样说的:
“古代有两位飞行员,他们给自己装上翅膀。蒂达洛斯在不太高的空中安全地飞越了大海,着陆的时候理所当然地受到赞誉。年轻的伊卡洛斯迎着太阳高飞,最后捆绑翅膀的蜡熔化了,飞行也就因此彻底失败。在衡量他们的成就时,也许要为伊卡洛斯说几句话。第一流的权威们告诉我们说他仅仅是在“玩特技飞行表演”,可我更愿意这样看:是他明确地暴露出他所处时代的飞行器在结构上存在着缺陷。所以,在科学中,谨慎的蒂达洛斯也会将自己的理论应用到他确信非常安全的地方,可它们的潜在弱点不会被他的过分小心揭露出来。伊卡洛斯会将其理论拉至强度极限,直到脆弱的接合点裂开。仅仅是作一次壮观的特技吗?也许有几分道理,他也是一个普通的人嘛。但是,虽然他命中注定到不了太阳,无法彻底解开飞机的构造之谜,但我们可以希望从他的失败中得到一些启发,去建造一个更好的飞行器。”
阿瑟·爱丁顿于1882年12月20日出生在威斯特摩兰的肯特尔。父亲是一位校长,学校是肯特尔镇的斯特拉蒙加特校。这个学校历史很悠久,100年前道尔顿曾经任教在此。
肯特尔的学术传统影响了爱丁顿,在那里,科学工作被认为是最重要的公共服务,不是从实际利益出发,而是从社会贡献上说的。
1884年,爱丁顿还不到两岁时,他的父亲因病去世。母亲带着姐弟二人迁往滨流韦斯顿。
童年时期,爱丁顿表现的和普通孩子不一样,他特别迷恋数,尤其是大数。有一次,他数《圣经》共有多少字。他还学会了24×24的乘法表。
这个爱好一直保持到爱丁顿成为著名的科学家。1939年爱丁顿出版了《物理科学的哲学》,在其中一章的第一句话提到:
我相信宇宙中有1574772413627500257760553961181555468044717914527116709366231425076185631031296个质子和相同数目的电子。
这比数恒河沙数还要不可思议。诚然,这里的对和错不一定区分出来,但他表明了物理学家一种推算问题的乐趣。
著名的罗素曾经问过爱丁顿,是他自己算的还是把式子列好请别人算的,爱丁顿说那是在他一次中途旅行自己动手得出的结果。
1926年,爱丁顿在牛津给英国学术协会做晚会演讲,他的开头是这样的:
恒星具有相当稳定的质量,太阳的质量为——我把它写在黑板上:
2000000000000000000000000000吨。
但愿没有写错数字零的个数,大家不会介意多或者少一两个零,可大自然在乎。
1907年,爱丁顿应皇家天文学家克里斯蒂爵士之邀,进入格林威治天文台任高级助手。他做了5年,1912年被选为剑桥的普卢米安讲座教授,接替乔治·达尔文爵士。罗伯特·伯尔爵士1914年去世后,爱丁顿担任了剑桥天文台台长。这项引人注目的工作,他做了30年。
爱丁顿对物理学最重要的贡献是创立了现代理论天体物理学,开辟了恒星结构、组织和演化的新学科。1916年,为了研究造父变星亮度,爱丁顿开始研究恒星结构。他出版了《恒星的内部结构》一书,并且对爱因斯坦的理论多加注意。正是在他的提议下,两支队伍,一支由爱丁顿本人率领,到非洲西部的普林西比岛,一支由天文学家克劳姆林带领,到南美的索布腊尔,把结果反复核对后,证实了爱因斯坦的伟大预言。
爱丁顿的其他著作有:《相对性的数学理论》(1923),《关于引力相对论的报告》(1915),《空间,时间与引力》(1920),《恒星与原子》(1927)。后两本书是特别受到欢迎的两本书。
爱丁顿对天体物理学的主要贡献是在恒星结构领域。不仅如此,在其他的领域他也是硕果累累。他提出了“爱丁顿近似”,这是辐射转移问题的一种近似解决办法。他还解决了恒星大气中谱线的形成,这对研究恒星大气理论的起步阶段尤其重要。爱丁顿根据双星的星线分析光线弯曲,确定单个恒星的质量。这个问题是分层平面大气中有关光的散射与透射这一更大问题的原则。
爱丁顿最先修正了“生长曲线”方法,将这种方法应用于星际吸收谱线问题。爱丁顿引入了“稀释因子”概念,沿用至今。
他还认为:由星际吸收谱线确定的径向速度与银河纬度有一定关系,由这种关系确定的径向速度存在一个幅度,这个幅度应是恒星吸收线所表现出的一半。这个猜测被实际观测所证实。
有意思的是,爱丁顿和琼斯及米尔恩有过很大的争执,他们连续论战。作为一个不完美的人,爱丁顿表现出他争斗的强烈性。
爱丁顿说:“米尔恩教授没有详细谈及为什么他的结论与我的有如此天壤之别。我对文章其余部分兴味索然,若对它的正确性还存有丝毫幻想的话,那太荒谬了。”
这可以看出,爱丁顿不是心平气和且公平地对待争论的。但是有一件小事似乎表明爱丁顿对争论的态度:
爱丁顿和他的姐姐常常去参加纽马克赛马大会,哈代问爱丁顿是否赌过马。爱丁顿回答说没有,但是他强调只有一次。哈代便问那一次是怎样的,爱丁顿说有一匹名叫琼斯的马飞跑着,他无法抗拒这匹马的矫健丰姿,于是就下了一次注。结果大家问他赢了没有,爱丁顿以他特有的微笑说:
“没有!”
这个轶事被人们传说至今。
爱丁顿本人身上有很多优秀品质,比如为了信仰不怕暴力。这也是他在科学上追求太阳的体现。
1917年,世界大战仍在进行。英国制订了征兵法,爱丁顿完全符合条件。但爱丁顿本人是一个反战者,他热心笃信教友派。
朋友们知道爱丁顿是因为自己的信仰而反对服兵役的。但这样就麻烦了,因为以这个理由来反抗政府只能被抓入兵营,强制服役。政府对人道主义立场的反战人士是不欢迎的,而且十分厌恶。社会潮流也认为拒服兵役的人是可耻的人,不管你是否真诚希望和平。
于是,剑桥大学的好朋友们便想办法让内政部下命令使爱丁顿能够缓服兵役。他们提出来的理由是:爱丁顿在科学事业上有举足轻重的作用,从长远利益来看,让他参军是一项重大损失。整个科学界因为著名科学家莫斯利在加里波利阵亡的事都感到遗憾和痛心。
本来,拉莫爵士等人的建议就要成功了,内政部给了爱丁顿一封信,只要爱丁顿在信上签名就可以了。但是,直言不讳的爱丁顿却又在信上添了附注,说如果不能缓服兵役的话,他就要用另外一个理由来拒绝兵役,那就是他崇信的教友派教义。军方当然对此十分生气了,这使得缓解服兵役一事遇到了阻力。
爱丁顿认为,他的许多教友派朋友正在北英格兰的军营里削马铃薯皮,他没有任何理由不和朋友们在一起。最后,经过皇家天文学家戴逊的周旋,爱丁顿终于缓服了兵役。而且还确定,如果1919年5月前结束战争,他将率领考察队去验证爱因斯坦预言。事情发展正如后来发生的那样顺利。
爱丁顿是相对论的阐述者和提倡者。他做出了巨大贡献,并且发现了爱因斯坦的一些错误。
晚年,爱丁顿对于他关于宇宙常数、宇宙模型、相对论简并、黑洞的形成以及“统一量子论和相对论”方法的观点过于自信,但某种程度上也是一种自负和糊涂。
他说:“我相信,当人们认识到必须理解我,并且‘解释爱丁顿’成为时尚时,他们会理解我的。”然而人们记叙的却是:“在他最后的日子里,由于长时间的想入非非,他脸色如死人般苍白,显得痛苦不堪。”
1944年11月,62岁的爱丁顿离开人间。20世纪杰出的百科全书式的人物罗素写道:“爱丁顿爵士逝世,天体物理学因此失去了自己最杰出的代表。”