Arthur Stanley Eddington

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

Sir Arthur Stanley Eddington által kiadott dolgozat ismertette meg az angol nyelvű világgal Einstein általános relativitás elméletét.
Nagyít
Sir Arthur Stanley Eddington által kiadott dolgozat ismertette meg az angol nyelvű világgal Einstein általános relativitás elméletét.

Sir Arthur Stanley Eddington, (1882. december 28. – 1944. november 22) huszadik század eleji asztrofizikus volt. A luminozitás egy természetes határát az ő tiszteletére nevezték el Eddington-határnak.

A relativitáselmélettel kapcsolatos munkája miatt híres. Eddington írt egy cikket 1919-ben, a „Jelentés a gravitáció relativitás elméletéről” címmel, amely megismertette az angol nyelvű világgal Einstein elméletét az általános relativitáselméletről. Az első világháború miatt a német tudomány fejleményei kevéssé voltak ismertek Angliában.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Életrajz

[szerkesztés] Korai évei

Eddington Kendalban, Angliában született, kvéker szülők fiaként. Apja, Arthur Henry Eddington, egy kvéker tanítóképzőben tanított Lancashire-ben mielőtt Kendalba költözött, hogy igazgatója lehessen a Stramongate Iskolának. Apja az Angliában 1884-ben végigsöprő tífuszban hunyt el. Anyja, Sarah Ann Stout, Darlingonból származik és szintén kvéker származású. Amikor apja meghalt, anyjuk egyedül nevelte Arthurt és nővérét viszonylag kis jövedelméből. A család Weston-super-Mare ba költözött, ahol Arthur először otthon tanulhatott, majd 3 évet járt egy előkészítő iskolába.

1893-ban Arthur belépett a Brymelyn iskolába. Remek tanulónak bizonyult, matematikában és angol irodalomban jeleskedett. Tanulmányi eredményei 60 fontnyi ösztöndíjhoz jutattatták 1898-ban, és így bekerülhetett az Owens Főiskolába Manchesterben, miután betöltötte 16. életévét ugyanabban az évben. Az első évet szakirány nélkül töltötte, majd a fizika felé fordult az elkövetkezendő három évben. Eddingtonra jelentős hatással volt egyik matematikatanára, Horace Lamb. Az iskolával jól haladt, így még több ösztöndíj pályázatot is megnyert, melyek segítségével 1902-ben kiváló minősítéssel B.Sc. diplomát szerzett.

Az Owens-i teljesítményei alapján 75 fontos ösztöndíjat ítéltek neki a Trinity College-ban, Cambridge-ben, ahova 1903-ban iratkozott be. MSc diplomával végzett 1905-ben , és belépett a Cavendish Laboratóriumba, ahol a termikus emissziót tanulmányozta. Ez nem ment neki túl jól, ezért a matematika felé fordult, de azt se tudta élvezni igazán.

[szerkesztés] Csillagászat

Eddington segített kísérleti úton igazolni a relativitáselméletet, azzal, hogy megfigyelte egyes csillagok látszólagos helyzetét teljes napfogyatkozás során.
Nagyít
Eddington segített kísérleti úton igazolni a relativitáselméletet, azzal, hogy megfigyelte egyes csillagok látszólagos helyzetét teljes napfogyatkozás során.

Az egyetem elhagyása után 1905-ben Eddington vezető asszisztensi munkát kapott a Greenwich Királyi Obszervatórium királyi csillagásza mellett. Az Eros kisbolygó parallaxis fényképlemezeinek részletes elemzésén munkálkodott, amely 1900-ban kezdődött. Egy új statisztikai módszert dolgozott ki két háttércsillag látszólagos elmozdulása alapján, amely megnyerte neki a Smith’s díjat 1907-ben.

A díj egy Trinity College-beli tanári ösztöndíjat is hozott. 1912 decemberében Charles Darwin fiána,k George Darwinnak a hirtelen halála által megüresedett helyre léptették elő a csillagászat és a „kísérleti filozófia” professzorává 1913 elején. Később ugyanabban az évben Eddington lett az egész Cambridge-i Obszervatórium vezetője a rákövetkező évre. Röviddel ezután a Royal Society tagjává választották.

Az első világháború során Eddington-t be akarták sorozni katonai szolgálatra, de mivel a kvéker vallási felekezet tagja volt és pacifista is volt, megtagadta a szolgálatot. Mint öntudatos szolgálatmegtagadó alternatív szolgálatot kért. Tudóstársai nyomására végül felmentették a katonai szolgálat alól, a tudományos szerepe miatt.

Egy Eddington által készített fénykép az 1919-es napfogyatkozásról (az 1920-as, sikerét bejelentő tanulmányából).
Nagyít
Egy Eddington által készített fénykép az 1919-es napfogyatkozásról (az 1920-as, sikerét bejelentő tanulmányából).

A háború után Eddington az Afrikához közeli Príncipe szigetre utazott, hogy az 1919 május 29-ei napfogyatkozást megfigyelhesse. A napfogyatkozás során képeket készített a Nap körüli csillagokról. Az általános relativitáselmélet szerint a naphoz közel látszó csillagok képei kissé más irányban látszanak, mivel a fényüket a nap gravitációs tere elhajlítja. Ez a hatás csak napfogyatkozáskor észlelhető, hisz egyébként a nap fénye kivehetetlenné teszi a csillagokat. A newtoni gravitáció csak fele akkora elhajlást jósolt meg, mint a relativitás elmélete.

Eddington megfigyelései igazolták Einstein elméletét, és a relativitáselmélet végérvényes bizonyítékaként ünnepelték a newtoni modell felett; a hírt világszerte nagy eseményként közölték.

Egyébként ez egy legenda forrása is, miszerint csak három ember érti a relativitáselméletet. Amikor egy riportban volt erről szó, ő viccesen ezt kérdezte: „Ó, és akkor ki a harmadik?”

Mindezek ellenére, újkeletű vizsgálatok az esettel kapcsolatban kimutatták, hogy a nyers adatai nem voltak kielégítőek következetes bizonyítéknak, és hogy önkényesen választotta ki azokat.

Eddington a csillagok belsejét is vizsgálta elméleti úton, így kifejlesztve az első igazi értelmezést a csillagbeli folyamatokra. A csillagokat sugárzó gáz egyensúlyaként modellezte, eszerint a csillagot saját gravitációjának vonzása és a benne levő gázok nyomásának kifelé ható nyomása tartja egyensúlyban. Említendő még, hogy a csillagokban lévő nagy hőmérsékletek miatt az atomok majdnem teljesen csak ionként fordulnak elő. Elmélete szerint a csillagok anyaga ideális gáznak tekinthető, így a matematikai modellezés sokkal egyszerűbb.

Ezekkel a feltételezésekkel megmutatta, hogy a csillagok belsejének hőmérséklete több millió fokos. Felfedezte a csillagok tömeg–fényesség összefüggését, és kiszámítva a hidrogén mennyiségét, egy elméletet vetett fel, amely megmagyarázza a Cepheida típusú változócsillagok pulzálását.

1920-ban Eddington – F. W. Ashton precíz atomtömeg mérései alapján – felvetette, hogy a csillagok energiájukat hidrogén és hélium fúziójából nyerik. Ez volt az első feltevés, miszerint magfúzióból merítenek energiát a csillagok. Ezzel később James Jean hosszasan vitatkozott. Később, 1938-ban és 1939-ben Hans Bethe bevezette a fúzióelméletét, melynek során a fenti folyamat természetesnek tűnt, és a vita megszűnt.

Ebben az időszakban Eddington a relativitást oktatta, és híres volt azon képességéről, hogy tudományos és laikus fogalmakkal is el tudta magyarázni az összefüggéseket. Sokat ezek közül 1923-ban összegyűjtött A relativitás matematikai elmélete című könyvben, amelyről Albert Einstein úgy nyilatkozott, hogy ez a legkiválóbb bemutatása a témának.

[szerkesztés] Alapvető elmélet

Az 1920-as években, haláláig, figyelmét az általa „alapvető elméletnek” nevezett terület kötötte le, amelyet a kvantumelmélet, a relativitáselmélet és a gravitáció egyesített elméletének szánt. Kezdetekben hagyományos területeken dolgozott, de később egyre jobban fordult az alapvető konstansok dimenziótlan arányának számtani elemzése felé. A munkája egyre inkább „öregesnek” tűnt, így kései éveiben amolyan számkivetett lett tudományos körökben.

Az alapvető megközelítése abból állt, hogy több alapvető konstanst kombinált abból a célból, hogy egy dimenzió nélküli számot állítson elő. Gyakran ez akár 1040-hez közei számokat eredményezett, vagy azok négyzet- illetve köbgyökét. Meg volt róla győződve, hogy a proton tömege és az elektron töltése alapvető és természetes alapkövek voltak az univerzum megalkotásakor, és hogy értékük nem véletlenszerű. A későbbi kvantummechanika felfedezői közül P. A. M. Dirac szintén ezt a vonalat követte, amely a Dirac-féle nagy számok hipotéziseként vált ismertté.

Az elmélete védelmében elhangzott egyik kijelentés magában foglalta a finom struktúra konstanst, az alfát (α). Abban az időben 1/136-hoz nagyon közelinek mérték, és ő azt bizonygatta, hogy annak pontosan 1/136-nak kellene lennie több okból is. Később a mérések sokkal közelebb helyezték 1/137-hez, és ekkor megváltoztatva eszmefuttatását, azt bizonygatta, hogy pontosan 1/137-nek kell lennie az Eddington-számnak. Innentől kezdve a legtöbb tudós nem vette túl komolyan. A változó jelenlegi értékét 1/137,03599911-hez közelinek mérték.

1944-beli halála előtt nem fejezte be munkáját, könyvét halála után Alapvető elmélet címen adták ki 1946-ban.

Meglehetősen szerencsétlen módon erősen ellenezte az indiai tudós Subrahmanyan Chandrasekhar elméletét a csillagok fehér törpe állapotbeli maximális tömegéről, amelynél nagyobb tömeg esetén a csillag magába omlik és neutroncsillag, fekete lyuk (vagy kvarkcsillag) lesz belőle. Chandrasekhar számítása beigazolódott, 1983-ban el is nyerte vele a Nobel-díjat.

[szerkesztés] Kitüntetések

Díjak

  • Bruce Medal (1924)
  • Henry Draper Medal (1924)
  • Gold Medal of the Royal Astronomical Society (1924)
  • Royal Medal of the Royal Society (1928)
  • Knighted (1930)
  • Order of Merit (1938)

Róla nevezték el

[szerkesztés] Íróként

Eddington kiváló tudományos ismeretterjesztő volt, sok könyvet írt a laikusoknak. Szintén neki tudják be a végtelen majom elméletet 1929-es idézete után, miszerint „ha egy hadseregnyi majom kalimpálna írógépeken, akkor előbb utóbb megírnák a British Museum minden könyvét”. (az anekdota "...megírnák Shakespeare összes művét" változatban is ismert).

[szerkesztés] Eddington könyvei

  • 1914. Stellar Movements and the Structure of the Universe. London, Macmillan.
  • 1920. Space, Time and Gravitation: An Outline of the General Relativity Theory. Cambridge University Press. ISBN 0521337097
  • 1923, 1952. The Mathematical Theory of Relativity. Cambridge University Press.
  • 1926. Stars and Atoms. Oxford, British Association.
  • 1926. The Internal Constitution of Stars. Cambridge University Press. ISBN 0521337089
  • 1928. Fundamental Theory. Cambridge University Press.
  • 1929. Science and the Unseen World. Macmillan. ISBN 0849514266
  • 19nn. The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900-1931. Cambridge University Press. ISBN 0521349761
  • 1928, 1948. The Nature of the Physical World. MacMillan. ISBN 0841438854
  • 1935. New Pathways in Science. Cambridge University Press.
  • 1936. Relativity Theory of Protons and Electrons. Cambridge Univ. Press.
  • 1939. Philosophy of Physical Science. Cambridge University Press. ISBN 0758120540
  • 19nn. The Domain of Physical Science.
  • 1946. Fundamental Theory. Cambridge University Press.