影剧中数理13 爱因斯坦与爱丁顿(2008)

当科学的普世真理的理念与国家利益有冲突时,该如何抉择呢?这次影剧中的数理,想来介绍的就是在 2008 年 BBC 与 HBO 合作的影片。
故事背景就是 1919 年 5 月 29 日。英国的爱丁顿到西非拍摄日环食的照片来证明爱因斯坦相对论中,光线是会被重力所扭曲。对这样的科学事件,影片中的设定的时间是 1914~1919 ,以英德两国在一战为背景,增加了许多戏剧冲突。
故事经过不久, 一战就开始,而爱丁顿的同性好友 William 也因为参军而死于德国的毒气战。双方政府也都燃起了民族国家的情绪,认为不该与对方的科学界有些往来。然而,爱丁顿对于爱因斯坦理论的相信与热爱,让他仍坚持做一个科学家该做的事,去证明英国的牛顿可能是错的,德国的爱因斯坦才是对的。


这部片的科普与戏剧性兼备,几个重要的片段场景科参考以下视频链接还有图文介绍。

经典场景1 西非 0:00~2:00
https://www.bilibili.com/video/BV19t4y1X7XH?p=5
1919 年爱丁顿与 Dyson 抵达西非普林西比岛,正准备拍摄 5/29 的日食现象。当时下着好几天的雨,还在担心是否天气无法放晴拍不到照片。

经典场景2 水星轨道 0:45~0:46
https://www.bilibili.com/video/BV19t4y1X7XH?p=3
「行星的轨道都是绕太阳运行,我们可以精确测量它们的轨道、牛顿的万有引力定律让我们知道当行星靠近太阳的具体位置。但在水星上,牛顿却错了。牛顿预估的位置是有小小的差距」
「差多少呢?」
「百万英里中的一指尖的距离也算是不精确。」

经典场景3:光线会弯曲 1:07~1:11
https://www.bilibili.com/video/BV19t4y1X7XH?p=2
爱丁顿:「假设桌布是太空,面包是太阳,(把面包丢到桌布中),现在发生什么事?」
女:「面包陷入了桌布里」
戴森:「太阳在太空造成了一个形状。」
爱丁顿:「现在我这样做又发生了什么事?(将苹果往前滚动)它想沿直线运行,但却不能,为什么?」
女:「因为面包把空间形成一个形状」
戴森:「苹果研着这空间中的形成的曲线而运动。」
爱丁顿:「对,太空是有轨迹的。万有引力的作用就是因为这样而起的。」
爱丁顿:「太空显示物体如何运动,物体显示太空形状是怎样的。」
爱丁顿:「这就是证明他的方法,当星光靠近太阳时,会发生何事?」
女:「他会弯曲」
爱丁顿:「这就是爱因斯坦所说的,光线会弯曲。」

经典场景4 西非日食拍摄 1:15~1:18
https://www.bilibili.com/video/BV19t4y1X7XH?p=4
日食发生前,西非普林西比岛天空终于放晴了,爱丁顿与戴森在这五分钟钟,用了八张底片来记录这短时间的天象变化。来观察是否星星的成像位置有所偏离。

历史五分种的日全食

经典场景5
https://www.bilibili.com/video/BV19t4y1X7XH?p=1
戴森:「如果这张日全食底片上的星星,与对比底片上的星星重叠。那爱因斯坦就是错的,牛顿的理论站住来脚。如果这两张图像中有空隙,那么就是太阳的引力改变了星星的位置。那将产生一种新的万有引力理论。」
(...30秒的沉默...)
爱丁顿:「有空隙,爱因斯坦是正确的。」
爱丁顿:「用以前的方法,我们都不能知道宇宙的真正面貌。」
爱丁顿:「爱因斯坦说,时间对于我们都不是一样的,对于每个人都是不同的。」

经伦敦报导后,许多记者到访爱因斯坦的住处。


影剧中的数理回顾
Ep12:那些年我们追的女孩(2011): 排列组合
Ep11:天才的礼物 Gifted (2017):高斯积分
Ep10:诈欺游戏S1E7 (2009):双面卡片的机率
Ep9:证明我爱你 Proof (2005) :Germain 质数
Ep8:数字谜案Numb3rs-S1E3 (2005):用数学模型找传染病病原
Ep7:Measuring The World(2005) 丈量世界:高斯与等差数列求和
Ep6:培养天才的妻子(2018) 复数与几何运算
Ep5: Super 30 (2019) 超级30:黄金比例
Ep4: Contact (1997) 超时空接触 接触未来:质数
Ep3: 21 (2008) 决胜21 点:几率、三门问题
Ep2:Hard Nuts! (2013)数学女孩的恋爱事件簿E1:扑克牌的排列组合
Ep1:Agora (2009) 城市广场、风暴佳人:圆锥曲线、椭圆定义