چنین روزی در فضا؛ جنگ بزرگ چگونه به تأیید نظریه نسبیت عام اینشتین کمک کرد؟

در ۲۱ اوت ۱۹۱۴، خورشیدگرفتگی کامل برای چند دقیقه آسمان بخش‌هایی از اروپا و آسیا را تاریک کرد. در ظاهر، این پدیده یکی از همان رویدادهای نجومی بود که اخترشناسان برای مطالعه آن به نقاط مختلف جهان سفر می‌کردند؛ اما این بار ماجرا اهمیت بسیار بیشتری داشت.

گروهی از دانشمندان امیدوار بودند در تاریکی کوتاه ناشی از خورشیدگرفتگی ۲۱ اوت ۱۹۱۴، یکی از عجیب‌ترین پیش‌بینی‌های فیزیک جدید را آزمایش کنند؛ پیش‌بینی‌ای که اگر درست از آب درمی‌آمد، نگاه انسان به گرانش و ساختار جهان را تغییر می‌داد.

در مرکز ماجرا، اروین فینلی-فرویندلیش، اخترشناس جوان آلمانی قرار داشت؛ دانشمندی که با آلبرت اینشتین ارتباط نزدیکی داشت و به دنبال راهی برای آزمودن نظریه نسبیت عام او بود. فرویندلیش همراه گروهی از همکارانش راهی شبه‌جزیره کریمه در روسیه شد؛ جایی که مسیر خورشیدگرفتگی از آن عبور می‌کرد. اما آنها نمی‌دانستند که تنها چند هفته بعد، جنگی بزرگ برنامه‌شان را نابود خواهد کرد.

نسبیت عام که اینشتین در سال ۱۹۱۵ به‌طور رسمی آن را ارائه کرد، تنها نظریه‌ای درباره حرکت اجرام آسمانی نبود. یکی از پیش‌بینی‌های مهم نظریه، این بود که گرانش می‌تواند مسیر نور را منحرف کند.

براساس دیدگاه اینشتین، اجرام عظیم مانند خورشید ساختار فضا و زمان را خم می‌کنند. بنابراین، نوری که از ستاره‌ای دوردست به سوی زمین می‌آید و از نزدیکی خورشید می‌گذرد، در مسیر خود اندکی منحرف می‌شود. برای ناظر روی زمین، این انحراف باعث می‌شود ستاره در موقعیتی متفاوت از جای واقعی‌اش دیده شود.

خورشیدگرفتگی کامل راه‌حل طبیعی این مشکل بود. هنگامی که ماه به‌طور کامل قرص خورشید را می‌پوشاند، آسمان برای چند دقیقه تاریک می‌شود و ستارگانی که در حالت عادی در نزدیکی خورشید دیده نمی‌شوند، ظاهر می‌شوند. دانشمندان می‌توانستند از این فرصت برای عکاسی از ستارگان و مقایسه موقعیت ظاهری آنها با موقعیت واقعی‌شان استفاده کنند.

اگر نور آن ستارگان به اندازه پیش‌بینی نسبیت عام منحرف شده بود، می‌توانست شاهدی مهم برای نظریه اینشتین باشد.

فرویندلیش و همکارانش در تابستان ۱۹۱۴ راهی کریمه شدند و تجهیزات لازم برای مشاهده خورشیدگرفتگی را با خود بردند. آنها امیدوار بودند یکی از نخستین آزمایش‌های جدی برای بررسی پیش‌بینی اینشتین درباره انحراف نور را انجام دهند. اما درست در همان روزها، اروپا در آستانه یکی از فاجعه‌بارترین جنگ‌های تاریخ قرار داشت.

جنگ بزرگ یا آنچه بعدها جنگ جهانی اول نامیده شد، تنها ۲۴ روز پیش از خورشیدگرفتگی آغاز شد. آلمان و روسیه خیلی زود در دو سوی میدان جنگ قرار گرفتند. برای گروهی از دانشمندان آلمانی که در قلمرو روسیه حضور داشتند، دیگر امکان ادامه یک مأموریت علمی عادی وجود نداشت.

پس از اعلام جنگ آلمان به روسیه، فرویندلیش و اعضای گروهش به دست نیروهای روسی بازداشت شدند و تجهیزات علمی آنها نیز مصادره شد. مأموریتی که قرار بود به یکی از مهم‌ترین آزمایش‌های فیزیک قرن تبدیل شود، پیش از آنکه حتی فرصت انجام را پیدا کند، پایان یافت. بااین‌حال، آن شکست پایان داستان نبود.

شکست مأموریت ۱۹۱۴، از یک نظر ناخواسته به نفع نظریه اینشتین تمام شد. محاسبات او در آن زمان هنوز کامل نشده بود و مقدار انحراف نور را حدود نصف مقداری پیش‌بینی می‌کرد که بعدها در نظریه نهایی نسبیت عام به دست آمد.

اگر فرویندلیش موفق می‌شد مشاهداتش را انجام دهد، نتیجه احتمالاً با محاسبات اولیه سازگار نمی‌شد. وقفه‌ای که جنگ بزرگ ایجاد کرد، ناخواسته به اینشتین فرصت داد نظریه خود را کامل و محاسباتش را اصلاح کند. جنگ جهانی اول در سال ۱۹۱۸ پایان یافت و چند ماه بعد، فرصتی تازه برای آزمودن نسبیت عام فراهم شد.

در ۲۹ مه ۱۹۱۹، خورشیدگرفتگی کامل دیگری رخ داد. این بار دانشمندان دو گروه اصلی را برای ثبت مشاهدات به نقاط مختلف جهان فرستادند؛ یکی از گروه‌ها به جزیره پرنسیپ در سواحل غربی آفریقا رفت و گروه دیگر راهی برزیل شد.

در میان دانشمندانی که عازم جزیره پرنسیپ شدند، آرتور ادینگتون، اخترفیزیکدان سرشناس بریتانیایی، نقش مهمی داشت. ادینگتون از طرفداران نظریه اینشتین بود و در حالی که تنها چند ماه از پایان جنگ جهانی اول گذشته بود، به آزمایش نظریه دانشمندی آلمانی کمک می‌کرد.

این جنبه داستان اهمیت تاریخی ویژه‌ای داشت. چند سال قبل، آلمانی‌ها و بریتانیایی‌ها در دو سوی جنگی ویرانگر قرار داشتند؛ اما اکنون دانشمندان دو کشور برای پاسخ‌دادن به یک پرسش علمی، مشغول همکاری با یکدیگر بودند.

سرانجام لحظه مورد انتظار فرا رسید. در زمان خورشیدگرفتگی، ستارگانی که در حالت عادی در نزدیکی خورشید دیده نمی‌شدند، در آسمان ظاهر شدند. دانشمندان از آنها عکس گرفتند و سپس موقعیتشان را با عکس‌های مرجع مقایسه کردند. نتایج نشان می‌داد که نور ستارگان هنگام عبور از نزدیکی خورشید منحرف شده است؛ انحرافی که با پیش‌بینی نسبیت عام سازگاری داشت.

نتایج آزمایش ۱۹۱۹ به‌سرعت در سرتاسر دنیا منتشر شد و اینشتین را به یکی از مشهورترین دانشمندان تبدیل کرد. روزنامه‌ها با تیترهای بزرگ درباره نظریه جدید او نوشتند و نسبیت عام از یک نظریه پیچیده فیزیکی به موضوعی جهانی تبدیل شد.

امروزه اثر گرانشی پیش‌بینی‌شده توسط نسبیت عام نه‌تنها در رصدهای نجومی، بلکه در فناوری‌هایی مانند سامانه موقعیت‌یابی جهانی نیز باید در محاسبات لحاظ شود. همچنین پدیده‌هایی مانند همگرایی گرانشی که در آنها اجرام عظیم نور اجرام دوردست را خم و بزرگ‌نمایی می‌کنند، نمونه‌های آشکاری از همان ایده بنیادی هستند.

ماجرای خورشیدگرفتگی سال ۱۹۱۴ نشان می‌دهد که پیشرفت علم همیشه در شرایط آزمایشگاهی و پشت میزهای محاسباتی اتفاق نمی‌افتد. گاهی دانشمندان مجبورند هزاران کیلومتر سفر کنند، تجهیزات سنگین با خود ببرند و روزها یا هفته‌های مشخصی منتظر بمانند تا فقط چند دقیقه تاریکی کامل فرا برسد.

برای فرویندلیش، این انتظار با جنگ جهانی اول و اسارت به پایان رسید. اما شکست آن مأموریت سرانجام مانع آزمودن ایده اینشتین نشد. پنج سال بعد، خورشیدگرفتگی دیگری فرصتی را فراهم کرد که نظریه نسبیت عام در شرایطی متفاوت آزمایش شود.

امروز سفر برای تماشای خورشیدگرفتگی کامل بسیار ساده‌تر از سال ۱۹۱۴ است. میلیون‌ها نفر می‌توانند با هواپیما، خودرو و تجهیزات مدرن خود را به مسیر گرفت برسانند و این پدیده چنددقیقه‌ای را از نزدیک ببینند. در خورشیدگرفتگی کامل ۲۱ مرداد امسال نیز مردم از نقاط مختلف دنیا به مناطقی مانند اسپانیا و ایسلند سفر کردند تا شاهد این نمایش کیهانی باشند.

اما پشت این سفرهای امروزی، میراث همان ماجراهای علمی قدیمی قرار دارد؛ زمانی که یک خورشیدگرفتگی نه فقط فرصتی برای تماشای آسمان، بلکه پنجره‌ای چنددقیقه‌ای برای آزمودن یکی از بنیادی‌ترین قوانین طبیعت بود. گاهی برای تغییر نگاه انسان به جهان، تنها چند دقیقه تاریکی کافی است.