亞瑟·埃丁頓

亞瑟·斯坦利·愛丁頓爵士(-ArthurStanleyEddington-,1882年12月28日-1944年11月22日),英國天文學家、物理學家、數學家,是第一個用英語宣講相對論的科學家,自然界密實(非中空)物體的發光強度極限被命 名為“愛丁頓極限”。在第一次世界大戰期間,英國人並不太清楚德國的科學進展,愛丁頓在1919年寫了“重力的相對理論報導”,第一次向英語世界介紹了愛因斯坦的廣義相對論理論。

基本介紹

  • 中文名:亞瑟·斯坦利·愛丁頓
  • 外文名:Arthur Stanley Eddington
  • 出生日期:1882年12月28日
  • 逝世日期:1944年11月22日
生平,著作,貢獻,事跡,

生平

亞瑟·埃丁頓
愛丁頓出生於英格蘭肯達爾一個貴格會家庭,父親是一個中學校長,死於1884年席捲英格蘭的傷寒大流行,他的母親獨立承擔撫養他們姐弟倆的責任。愛丁頓幼年是在家中隨母親學習。1893年他進入布里麥倫學校,他顯示出在數學和英國文學方面的天才。1898年他獲得60英鎊的獎學金,因此得以進入曼徹斯特維多利亞大學的歐文斯學院學習物理學,1902年以優異成績獲得科學學士學位。
因為突出的成績,獲得劍橋大學三一學院75英鎊的獎學金,1905年獲三一學院碩士學位,進入卡文迪許實驗室研究熱輻射。
1905年他到格林威治天文台工作,分析小行星愛神星的視差,他發現了一種基於背景兩顆星星的位移進行統計的方法,因此於1907年獲得史密斯獎。這個獎項使他獲得劍橋大學的研究員資格。1912年達爾文的兒子,劍橋大學的終身教授去世,愛丁頓被推薦接替他的職位。1913年初,愛丁頓被任命為劍橋大學天文學和實驗物理學終身教授。1914年被任命為劍橋大學天文台台長,不久就被選為英國皇家學會會員。

亞瑟·埃丁頓
第一次世界大戰期間,他被要求服兵役,但由於他信仰貴格會,同時又是一個和平主義者,他拒絕服兵役,他的同事以他在科學研究方面的重要作用為由,成功地要求政府免除了他的兵役。
一戰過後,愛丁頓率領一個觀測隊到西非普林西比島觀測1919年5月29日的日全食,拍攝日全食時太陽附近的星星位置,根據廣義相對論理論,太陽的重力會使光線彎曲,太陽附近的星星視位置會變化。愛丁頓的觀測證實了愛因斯坦的理論,立即被全世界的媒體報導。當時有一個傳說:有記者問愛丁頓說是否全世界只有三個人真正懂得相對論,愛丁頓回答“誰是第三個人?”
但現在的歷史學家研究認為,當時愛丁頓的數據並不準確,可是歪打正著地宣布了相對論理論的正確。
愛丁頓還從理論上研究恆星內部的結構,提出恆星由向內的重力和向外的光輻射壓力維持平衡,內部是高溫的離子化狀態的氣體,相當於理想氣體。經過他的數學模型計算,他解釋了造父變星的變化周期理論。
1920年,愛丁頓第一個提出恆星的能量來源於核聚變,為此他和詹姆士·金斯爵士進行了一場曠日持久的辯論,直到1939年美國天文學家漢斯·貝特計算出太陽的能源是氫原子經過四步核聚變反應形成氦才算結束。
1923年他出版了《相對論的數學理論》,愛因斯坦認為這本書是:“在所有語言中是表達這個主題最好的版本”。從1920年開始,直到他去世,他一直致力於將量子理論、相對論和重力理論統一起來,形成一個“基本理論”,到晚年幾乎達到痴迷的程度。他確信質子的質量和電子電荷的數值不是偶然形成的,是“為了形成宇宙的自然和完美的特性”。

亞瑟·埃丁頓
由於他過於相信自然的完整,當時對微細構造常數α的數值測量接近1/136,他堅持必須應該是1/136整,後來更精確的測量證明是接近1/137,他又宣稱必須是1/137整,但實際目前最精確的測量證明是1/137.03599976(50)。學生給他取了一個暱稱"-{Adding'One}-"。
他沒有能完成自己的研究,愛丁頓於1944年在劍橋逝世,他的著作《基本理論》直到1946年才出版。
他在逝世前,1938年,他擔任了國際天文學聯合會主席。直到去世。

  
亞瑟·埃丁頓
亞瑟·埃丁頓
他在晚年激烈地反對印度科學家蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡提出的關於白矮星的最大質量限界理論,蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡認為超過這個界限,恆星的坍塌會形成中子星、夸克星,直到黑洞。事實證實蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡是正確的,他為此獲得了1983年諾貝爾物理學獎。

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著作

愛丁頓也寫過許多科普著作,最著名的是他在1929年闡述過一個“無限猴子理論”,就是說“如果許多猴子任意敲打打字機鍵,最終可能會寫出大英博物館所有的書”。
《恆星和原子》1926年
《恆星內部結構》1926年
《基本理論》1946年

亞瑟·埃丁頓
《科學和未知世界》1929年
《膨脹著的宇宙:天文學的重要數據》1900年-1931年
《質子和電子的相對論》1936年
《物理世界的性質》1928年
《科學的新道路》1935年
《空間、時間和引力:廣義相對論進階》1920年
《物理學的哲學》
《物理學的領域》

貢獻

愛丁頓,亞瑟·斯坦利爵士(1882—1944),愛丁頓是英國理論天文學家,也是最早的天體物理學家之一。他對阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論進行了關鍵性檢驗,擴大了物理學在認識恆星結構方面的套用;他還是1920和1930年代傑出的科學普及者。
愛丁頓於1882年12月28日出生在康布里亞的肯德爾,但在其父1884年死後遷往索美塞得郡的濱流韋斯頓。他被培養成一名貴格會教徒,終生未改,而這後來竟然影響到他參加驗證愛因斯坦預言光線偏折的遠征觀察隊。他曾就讀曼徹斯特的歐文斯學院(後來成為曼徹斯特大學),後進劍橋大學並於1905年畢業。經短期教學後,他成了劍橋的三一學院研究員,並在格林尼治皇家天文台(當時仍在格林尼治)任職。1912年,30歲的愛丁頓成為劍橋大學天文及實驗哲學普魯明教授;1914年被聘為劍橋天文台台長。除這些職務外,1909年他曾被派往馬爾他去測定那裡一座觀測站的準確經度,1912年領導過一支派赴巴西的日食觀測隊。
當愛因斯坦在1915年向柏林科學院宣布他的廣義相對論時,英國和德國正處於戰爭狀態。愛因斯坦將論文副本寄給中立國荷蘭的威廉·德西特,德西特把它們轉交時任皇家天文學會秘書的愛丁頓。愛丁頓當時的職務,使他成為將愛因斯坦新理論介紹給英國科學界的理想人選,而他自己也很快成為新理論在德國境外的主要支持者。
皇家天文官弗蘭克·戴森打算組織兩支觀測隊,在1919年日食期間驗證愛因斯坦預言,愛丁頓顯然是領導其中一支觀測隊的合適人選。但出現了麻煩,因為英國已經開始徵兵,而愛丁頓公開宣稱作為一名貴格會教徒,他是嚴正反戰者,並拒絕服兵役。經科學研究所和內務部的多方交涉,戴森找到了一個解決辦法。愛丁頓的兵役被推遲,條件是,如果戰爭在1919年5月前結束,他將領導一支觀測隊,去檢驗有關光線彎曲的預言!愛丁頓充分證明了愛因斯坦理論的正確,並且繼續為推廣這一理論做出了主要貢獻。
愛丁頓早年研究過恆星的自行。之後,他開始將物理學定律套用於恆星內部條件,用恆星內部溫度、壓力和密度之間關係的已知定律解釋它們的總體行為。這是在理解恆星如何通過核聚變獲得能量的道路上邁出的關鍵一步。他撰寫的一書在1926年出版,而且成為了經典著作。
1930年代,愛丁頓徒勞地走進了試圖把相對論和量子理論統一起來的死胡同,在天體物理學方面再也沒有新的重要貢獻。他強烈反對我們現在稱之為黑洞的概念,當眾嘲笑薩布拉曼揚·昌德拉塞卡關於一顆恆星質量超過一定限度時必將在臨死時無限坍縮的見解。但是,瑕不掩瑜,正是昌德拉塞卡自己對愛丁頓突出的科學生涯做出了最高評價:他是‘他那個時代最卓越的天體物理學家’。愛丁頓逝世於1944年11月22日。

事跡

愛丁頓最早的工作是關於恆星運動的研究,在這以後,他又從1916年開始研究星體的內部結構,研究結果發表於他的第一部重委著作之中。他介紹了一種以往被忽視的現象,即可能通過輻射壓力對星體的平衡產生的巨大影響,熱能由星球內部到外部的傳播,並不象原先人們所構想的那樣通過對流實現,而是由輻射實現。
正是在這項研究工作中,愛丁頓全面地總結出了質量。發光度之間的關係。這一關係發現於1924年。它指出,一星體所擁有的質量越大,就能發出越多的光。這一結論的價值在於,如果一顆恆星的固有亮度已知,就可根據此亮度確定它的質量。愛丁頓還認識到,恆星的體積有一個極限:質量能超過太陽質量10倍的星體,其數量相對而言就較少了,而任何質量超過太陽50倍的星體,由於過度的輻射壓力,就不可能是穩定的。
愛丁頓寫了大量科學專著及通俗讀物。他的一些著作相當流行,其中一版再版。正是由於愛丁頓的介紹,愛國斯坦的廣義相對論才傳播到了講英語的國家之中。愛丁頓受相對論影響極深,並為此理論提出了實驗證據。他觀察了1919年的全日燭並提交了一份報告,報告說,愛因斯坦在廣義相對論中所作的一項極為精確的出人意料的預言被成功地觀察到了,這就是光線在通過恆星(即太陽)的引力場時產生的輕微彎曲。1924年,愛因斯坦的理論得到了進一步支持:應愛丁頓的請求,沃爾特·亞當斯探測並量度了天狼星的高密度白矮伴星天狼星日的譜線波長的偏移,從而證實了愛因斯坦的預言——恆星光線由於引力場的作用會變紅。這樣,愛丁頓作了許多工作把愛因斯坦的理論建築在嚴格堅實的基礎之上。在他的中,愛丁頓還極為精闢地闡述了這一理論。
多年之間,愛丁頓埋頭鑽研一種深奧晦澀但又極富挑戰性的理論,該理論在他身後才發表在遺著之中。大致說來,愛丁頓的思想是:科學中的基本常量,諸如質子的質量,電子的質量和電荷負載等,是“宇宙結構的自然與完全的規定”,它們的值也並非偶然的。愛丁頓曾致力於發展一個能把上述值推出來的理論。但未能成功。

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