สิ่งที่โลกเรียนรู้จากสุริยุปราคาในอดีต

(SeaPRwire) –   รวมเมฆปกคลุมเกาะภูเขาไฟเล็กๆ ชื่อ Principe บริเวณนอกชายฝั่งทางตะวันตกของแอฟริกา ในช่วงบ่ายของวันที่ 29 พฤษภาคม 1919 Arthur Eddington ผู้อำนวยการ Cambridge Observatory ในสหราชอาณาจักรอังกฤษเฝ้ารอให้ดวงอาทิตย์ปรากฏ เนื่องจากซากพายุฝนฟ้าคะนองในตอนเช้าอาจทำลายทุกสิ่งได้

เกาะดังกล่าวเตรียมสัมผัสกับปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงอันหายากและน่าตื่นเต้นเป็นเวลาหกนาที ซึ่งเป็นสุริยุปราคาที่ยาวนานที่สุดนับตั้งแต่ปี 1416 ดวงจันทร์จะบดบังดวงอาทิตย์จนมิด ทำให้เกิดความมืดมิดคลุมบางส่วนของโลก Eddington เดินทางเข้าไปในเส้นทางสุริยุปราคาเพื่อพิสูจน์หนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดในยุคของเขา นั่นคือ ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปฉบับใหม่ของ Albert Einstein

Eddington ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ เป็นหนึ่งในไม่กี่คนที่เข้าใจทฤษฎีดังกล่าว ซึ่ง Einstein เสนอในปี 1915 แต่มีนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อีกมากที่รู้สึกสับสนกับแนวคิดแปลกๆ ที่ว่าแรงโน้มถ่วงไม่ใช่แรงดึงดูดซึ่งกันและกัน แต่เป็นการบิดของกาลอวกาศ แสงเองก็อยู่ภายใต้การบิดนี้ด้วย ดังนั้น สุริยุปราคาจึงเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการพิสูจน์ว่าทฤษฎีดังกล่าวเป็นจริงหรือไม่ เนื่องจากแสงจากดวงอาทิตย์ที่ถูกดวงจันทร์บดบัง นักดาราศาสตร์จะสามารถมองเห็นได้ว่าแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำให้แสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปด้านหลังบิดเบี้ยวหรือไม่

นักดาราศาสตร์สองทีมขึ้นเรือเพื่อล่องเรือจาก Liverpool ประเทศอังกฤษในเดือนมีนาคม 1919 เพื่อชมสุริยุปราคาและวัดตำแหน่งของดาวฤกษ์ Eddington และทีมของเขาไปที่ Principe และอีกทีมหนึ่งซึ่งนำโดย Frank Dyson จาก Greenwich Observatory ไปที่ Sobral ประเทศบราซิล

สุริยุปราคาเต็มดวงซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ดวงอาทิตย์ถูกบดบังจนหมด จะเกิดขึ้นที่เวลา 2:13 น. ตามเวลาท้องถิ่นใน Principe ช่วงเวลาไม่กี่นาทีก่อนที่ดวงจันทร์จะเลื่อนผ่านไปด้านหน้าดวงอาทิตย์ เมฆก็เริ่มสลายตัว ในชั่วขณะนั้น ท้องฟ้าก็แจ่มใส Eddington และกลุ่มของเขาจึงรีบถ่ายภาพกระจุกดาวที่พบใกล้ดวงอาทิตย์ในวันนั้นที่เรียกว่าไฮอาดีสในกลุ่มดาวราศีวัว นักดาราศาสตร์ใช้เทคโนโลยีทางดาราศาสตร์ที่ดีที่สุดในเวลานั้น นั่นคือ แผ่นภาพถ่ายซึ่งเป็นการเปิดรับแสงครั้งใหญ่ที่ถ่ายบนแผ่นแก้วแทนฟิล์ม ดาวฤกษ์ปรากฏบนแผ่นภาพถ่ายเจ็ดแผ่นและยังมี “ปรากฏการณ์โปรทูเบอแรงซ์” ของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นเส้นใยแก๊สที่พวยพุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์ปรากฏอยู่บนแผ่นภาพอื่นๆ

Eddington อยากจะอยู่ที่ Principe เพื่อวัดไฮอาดีสเมื่อไม่มีสุริยุปราคา แต่การประท้วงของคนงานบนเรือทำให้เขาต้องออกเดินทางก่อนกำหนด ต่อมา Eddington และ Dyson ได้เปรียบเทียบแผ่นแก้วที่ถ่ายระหว่างสุริยุปราคาเข้ากับแผ่นแก้วอื่นๆ ที่ถ่ายไฮอาดีสในตำแหน่งอื่นของท้องฟ้าเมื่อไม่มีสุริยุปราคา ในภาพจากการเดินทางของ Eddington และ Dyson ดาวฤกษ์ไม่ได้จัดเรียงกัน Einstein วัย 40 ปีถูกต้อง

“แสงในท้องฟ้ามืดมัว” New York Times ประกาศเมื่อมีการเผยแพร่บทความทางวิทยาศาสตร์ สุริยุปราคาเป็นกุญแจสำคัญในการค้นพบนี้ เช่นเดียวกับสุริยุปราคาเต็มดวงอื่นๆ ทั้งก่อนและหลังที่ได้ช่วยไขความจริงใหม่ๆ เกี่ยวกับจักรวาลของเรา

เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไม Eddington และ Dyson ถึงเดินทางไปไกลถึงเพียงนั้นเพื่อเฝ้าดูสุริยุปราคา เราต้องพูดคุยกันเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง

ตั้งแต่สมัยของ Isaac Newton ที่เขียนไว้ในปี 1687 นักวิทยาศาสตร์คิดว่าแรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูดซึ่งกันและกันแบบง่ายๆ Newton เสนอว่าวัตถุทุกอย่างในจักรวาลดึงดูดวัตถุอื่นๆ ทุกอย่างในจักรวาล และความแรงของการดึงดูดนี้เกี่ยวข้องกับขนาดของวัตถุและระยะห่างระหว่างวัตถุ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเช่นนั้น แต่ก็มีความแตกต่างกันเล็กน้อย

ในมาตราส่วนที่ใหญ่กว่ามาก เช่น ในกลุ่มหลุมดำหรือกลุ่มดาราจักร แรงโน้มถ่วงแบบนิวตันจะไม่เป็นจริง นอกจากนี้ แรงโน้มถ่วงนี้ไม่สามารถอธิบายการเคลื่อนไหวของวัตถุขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้กันได้อย่างแม่นยำ เช่น วงโคจรของดาวพุธที่ได้รับผลกระทบจากการอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์

ความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุดของ Albert Einstein ได้แก้ปัญหาเหล่านี้ได้ ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไประบุว่า แรงโน้มถ่วงไม่ใช่แรงดึงดูดซึ่งกันและกันที่มองไม่เห็น แต่เป็นการบิดเบือน แทนที่จะเป็นการดึงดูดกันไปมาระหว่างวัตถุขนาดใหญ่ เช่น ดวงอาทิตย์และดวงดาว จะตอบสนองซึ่งกันและกันเนื่องจากพื้นที่ที่พวกมันอยู่มีการเปลี่ยนแปลง มวลของวัตถุเหล่านี้มีมหาศาลมากจนดัดแปลงโครงสร้างของกาลอวกาศโดยรอบตัวเองได้

นี่เป็นแนวคิดที่แปลก และนักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่าแนวคิดและสมการของ Einstein เป็นเรื่องที่ไร้สาระ แต่คนอื่นๆ คิดว่าฟังดูมีเหตุผล Einstein และคนอื่นๆ รู้ดีว่าหากทฤษฎีถูกต้องและโครงสร้างของความจริงบิดเบี้ยวอยู่รอบวัตถุขนาดใหญ่ แสงก็จะต้องตามรอยการบิดเบี้ยวนั้น เช่น แสงจากดวงดาวที่อยู่ห่างไกลออกไปมากๆ จะดูเหมือนโค้งรอบวัตถุขนาดใหญ่ที่อยู่ด้านหน้าและใกล้เรามากขึ้น เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา แต่โดยปกติแล้ว การจะศึกษาแสงจากดาวฤกษ์ด้านหลังดวงอาทิตย์เพื่อวัดผลกระทบนี้เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ จึงต้องรอให้เกิดสุริยุปราคา

ทฤษฎีของ Einstein ให้สมการที่บอกว่าแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์จะเคลื่อนย้ายภาพของดาวฤกษ์เบื