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2002 年 11 月 25 日

「世紀風雲人物 ─ 愛因斯坦」展 (29)： 愛因斯坦的光偏折理論與澳大利亞觀測
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明 : 1916 年，阿爾伯特 ‧ 愛因斯坦發表「廣義相對論」。根據廣義相對論，可以做許多天文現象的預測，例如，重力場會使物質附近的空間「彎曲」，穿越這個空間的光會因而「偏折」，這就是 1911 年愛因斯坦預測的光偏折 (bending of light) 現象。當日食發生時，觀測太陽周遭出現的星星，就會發現它們的位置與平日所見的位置稍有不同 (如上圖所示)，利用廣義相對論中的愛因斯坦方程式，可以算出星光偏折的角度。因此，日全食的觀測記錄，就能用來考驗廣義相對論的正確性。 1917 年，英國天文學界預測出 1919 年 5 月 29 日的一次日全食，劍橋大學天文學家艾丁頓 (Arthur Eddington 1882 - 1944) 規劃兩個觀測隊，他們分別在西非海岸和巴西順利地拍攝到了日全食照片，隨後將照片沖洗出來，日食時的星星位置果真偏了，驗證了愛因斯坦廣義相對論宣稱的「時空是隨著物質的分佈而彎曲」，彎曲的空間造成了光的偏折現象。 1922 年日食期間，在澳大利亞的觀察工作為廣義相對論提供了第三次和關鍵性的證明。
他們拍攝驗證的方法，是日全食的前一夜拍攝一組群星的相片，次日正逢日全食時，在同一地點又拍攝這群星相片。比較之下發現第二張照片的星星已經移動了，星星發出的光由於接近太陽與地球兩點間的直線，受到太陽的重力影響而偏了方向，星星明顯地位移了 1.98 秒弧的角度。與愛因斯坦廣義相對論預測的 1.74 秒弧的角度相當接近。這驗證了愛因斯坦廣義相對論宣稱的「時空是隨著物質的分佈而彎曲」，彎曲的空間造成了光偏折的論點。你想知道愛因斯坦的光偏折理論被驗證後使得愛因斯坦一夕成名的過程嗎？你想多瞭解愛因斯坦的廣義相對論的內涵嗎？你知道愛因斯坦的廣義相對論又會帶來什麼樣的重大發展嗎？本特展中會有所說明，稍後我們再介紹！歡迎前往參觀！

明日主題 : 「世紀風雲人物 ─ 愛因斯坦」展 (30)： 愛因斯坦論科學家的道德作用

作者與主編 : 陳輝樺、王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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