ノーシャドウ・オブ・ア・ダウト（疑惑の影なし）。 The 1919 Eclipse That Confirmed Einstein’s Theory of Relativity Daniel Kennefick Princeton University Press (2019)
Gravity’s Century: From Einstein’s Eclipse to Images of Black Holes Ron Cowen Harvard University Press (2019)
アインシュタインの戦争: How Relativity Triumped Amid the Vicious Nationalism of World War I Matthew Stanley Dutton (2019)
1916年に、アルベルト・アインシュタインは一般相対性理論の全数値を発表した。 それは、既成の空間と時間の概念を廃止し、ニュートンが定式化した重力の法則に取って代わる、物理学の根本的に新しい枠組みへの窓を開けたのである。 アインシュタインの革命は科学の流れを変えることになったが、発表直後の数年間は、彼の理論が正しいことを示す決定的な観測的証拠はなかったのである。
アーサー・スタンレー・エディントン（Arthur Stanley Eddington）の登場。 アインシュタインの理論が天体物理学や宇宙論に広く影響を与えることに興味を持った天文学者であるエディントンは、その理論を証明する仕事を引き受けた。 彼は、皆既日食を利用して、太陽の重力による光の屈折を測定することができると主張した。 アインシュタインの理論では、ニュートンの万有引力の法則で求めた値の2倍もの偏向が予測されていたため、これは非常に重要なテストだった。 そして、100年前の1919年に日食を観測することができた。 エディントンは、ブラジル北部のソブラルと西アフリカのプリンシペ島から日食を観測した2つの遠征隊と永遠に関わりを持つことになる。 100周年を記念して出版された3冊の本には、これらの重要な実験が盛り込まれている。 物理学者ダニエル・ケネフィック著『No Shadow of a Doubt』、科学ジャーナリスト、ロン・コーウェン著『Gravity’s Century』、科学史家マシュー・スタンレー著『Einstein’s War』である。
アインシュタインの理論は、1905年に特殊相対性理論を発表した後、8年の歳月をかけて開発した洞察から生まれました。 新しい理論が予測した効果の1つは、星などの巨大な天体に近づくと、その重力場によって光線が曲げられることであった。 この効果は、ニュートンの重力理論で定性的に予言されていた。 ところが、ニュートン自身は、1704年の著書『光学』にこう書いている。 「物体は遠くの光に作用し、その作用によって光線を曲げるではないか……」と。 しかし、彼がその効果の大きさを計算したという証拠はない（最初の完全な計算は、1804年にドイツの数学者ヨハン・ゲオルク・フォン・ソルドナーによって発表された）。
ニュートンの重力理論は、もちろん、重力を曲がった空間の結果として定式化したわけではありません。 それはアインシュタインの革新だった。 そして、その効果を計算したところ、光は（ニュートン説と同様に）偏向しているが、湾曲した空間を通っていることが確認されたのである。
実験条件
アインシュタインは、1915年にプロイセン科学アカデミーで一般相対性理論を初めて公に発表した。 その頃、第一次世界大戦がその恐怖の中で進行中であった。 翌年、戦時下で通信手段が絶たれていたにもかかわらず、エディントンと同じく天文学者のフランク・ワトソン・ダイソン（当時ケンブリッジ天文台長、英国王室天文家）は、アインシュタインの公開論文を入手することに成功した。 ダイソンはすぐに、1919年の皆既日食が理想的なテストになることに気づきました。
この日食の間、太陽はおうし座にある明るい星の集まりであるヒアデスの前に位置することになります。 そのため、皆既食時には、日食の円盤の近くに多くの星が見えることになる。 (アインシュタインが予言した光の屈曲効果は、太陽に近い星で最も大きくなるため、このことが重要だったのだ)。 太陽に対する星の位置を写真に記録し、測定し、太陽が視野の近くにないときの星の写真と比較することができる。 そして、太陽の重力場による星のずれを計算するのである。 より多くの星を測定すればするほど、観測者は系統誤差を修正し、偶発的な誤差を減らすことができるのです。 しかし、観測の技術的な面でも、遠征のロジスティクスの面でも、克服すべき現実的な障害が多くあった。 日食の皆既帯はブラジル北部から大西洋を経て西アフリカに抜けるため、イギリスから遠征するのは敵対関係が終わるまで不可能だった。 1918年11月の休戦協定は、この計画を実行に移すのに十分な時間的余裕を残していた。 探検の総責任者であるダイソンは、イギリスに留まった。 エディントンはプリンシペに、ロンドンの王立グリニッジ天文台に勤務していたアンドリュー・クロンメリンはソブラルに向かいました。
この2つの探検の詳細は、『No Shadow of a Doubt』によってよく理解できる。 綿密に調査され、生き生きと書かれたこの記録は、「大きな科学」のこの魅力的な例に関する標準的な参考文献となるに違いない。 ケネフィックは、エディントンがひどい運に見舞われていたことを明らかにした。 プリンシペでは悪天候に見舞われ、期待していたよりも少ない測定しかできなかった。 さらに、蒸気船会社がストライキを提案したため、彼はプリンシペに長く滞在できず、その場でプレート上の星の位置を測定することができず、代わりにイギリスに帰ってから分析をしなければならなかった。
クロメリンは、ブラジルではより良い条件に恵まれていた。 機器の技術的な問題で多くのプレートがひどく不鮮明になってしまったが、彼の測定は決定的なものとなり、ニュートン説よりもアインシュタイン説の予測に明らかに近づいた。 この結果は、同年11月にロンドンで開かれた王立協会と王立天文学会の特別合同会議で一括して発表された。 世界中の一面を飾るニュースとなった。
疑問と確認
ダイソン、エディントン、クロメリンらのチームによるこの最初の結論は、その後、多くの日食実験によって確認されることになった。 しかし、エディントンは、日食の測定を誤って行ったとして、一部から非難されています。 ケネフィックのタイトル「No Shadow of a Doubt」は、このような疑惑を払拭するためのダジャレであり、意思表示である。 ケネフィックは、これらの批判を詳細に論じている。 その中で、いくつか簡単な指摘を加えることができる。
一つは、エディントンがプリンシペのデータを分析する際に、不幸にも彼の手を離れざるを得なくなり、プランBを採用せざるを得なかったことです。 1919年の日食の測定値はすべて表になっています（F. W. Dyson et al. Philos. Trans.） 現代の統計学的手法で分析することは簡単であり、また非常に有益なことである。 私はこれを行いましたが、エディントンが「帳簿をごまかした」という証拠は何も見つかりませんでした。 どちらの遠征隊の原版も残っていないのは非常に残念なことで、そうでなければもっと高度な技術を使って測定できたかもしれない。 エディントンが1944年に亡くなった後、彼のプレートは失われた。彼の妹が、それまで一緒に住んでいたケンブリッジの家から引っ越すことになったときに、捨ててしまったのかもしれない。
重力の世紀は、ブラックホールや重力波など、宇宙論や天体物理学におけるアインシュタインの理論の幅広い影響により集中しています。 200ページ足らずの本書は軽快で楽しい読み物であり、これらのトピックに関する本がひしめく本棚の中で、ありがたい存在となっています。 ブラウン運動や光電効果、特殊相対性理論などの論文を発表した1905年の「奇跡の年」は、アインシュタインを物理学界のスターにした。 1919年の日食遠征は、それ以上に物理学者たちの間でアインシュタインの評判を高め、彼を国際的なスーパースターに変身させることに成功した。 しかし、私の考えでは、この遠征が終戦直後に行われたことが、突然の名声を得た理由の少なくとも一部であると思う。 しかも、ドイツの理論家の考えを、イギリスが実験したのである。 4年間のひどい死と破壊の後、人々はアインシュタインの勝利に、ある種の和解の象徴を見出したのかもしれない。
スタンレーは『アインシュタインの戦争』の中でそのような見解を示している。 詳細かつ読みやすい本書は、日食探検とその政治的背景の説明として、『No Shadow of a Doubt』を補完するものである。 特に、1919年の重大な出来事に至るまでのアインシュタインの科学的な仕事と私生活について、特に第一次世界大戦の影響をどのように受けていたかを明らかにしている。
スタンレーの記述で興味深いのは、アインシュタインが一般相対性理論を完成させる前の1911年に、光の屈曲の計算に挑戦していたことです。 その結果は、ニュートンの値と全く同じだったのです。 もし、その時に測定していたら、アインシュタインの評価はどうなっていたのだろうかと、私は考えさせられました。 もし、その時に測定していたら、彼の評価はどうなっていたのだろうか。 それとも、2倍という決定的な係数を持つ完全な理論を生み出すために、彼をさらに駆り立てることになったのだろうか？