Nhật thực năm 1919 đã làm xuất hiện một "ngôi sao" trên bầu trời khoa học
Trở lại năm 1907, khi Einstein bắt đầu nghiên cứu một cách bài bản làm cách nào để đưa thêm trường hấp dẫn và gia tốc vào lý thuyết tương đối đặc biệt của mình. Một trong những kết quả đầu tiên mà anh thu được là nguyên lý tương đương, khẳng định rằng thực nghiệm không thể nào thấy được sự khác nhau giữa trường hấp dẫn và sự tăng tốc đều (ít nhất trong phạm vi các kích thước phòng thí nghiệm). Hệ quả tức thì của điều khẳng định này là một thí nghiệm tưởng tượng trong đó một chùm ánh sáng phải bị lệch đi một ít trong trường hấp dẫn.Những cố gắng để quan sát hiệu ứng này đều không thành công, nhưng điều này lại có lợi cho Einstein, giúp anh có thì giờ tính toán định lượng kỹ lại trong lý thuyết của mình.
Đến khi Einstein trình bày đầy đủ các phương trình lý thuyết tương đối tổng quát của mình vào năm 1915 thì ông lại rơi vào giai đoạn bị kỳ thị bởi cộng đồng khoa học quốc tế. Einstein lúc bấy giờ làm việc ở Berlin , mà nước Đức đang bị cô lập khỏi mọi giao tiếp khoa học từ khi Thế chiến thứ nhất bắt đầu. Các kết quả tính toán của Einstein không được để ý đến ở phía bên kia chiến tuyến. Lúc bấy giờ nhà thiên văn Willem de Sitter, từ nước Hà Lan trung lập đã gửi một phiên bản của mình về lý thuyết tương đối tổng quát qua nước Anh, với hy vọng có ai đó tiếp nhận các ý tưởng của Einstein. Rất may là công trình của de Sitter đã đến được bàn làm việc của Arthur Eddington, Giám đốc Đài Thiên văn Cambridge và là người lãnh đạo của Hội Thiên văn Hoàng gia.
Eddington không chỉ là một trong các nhà khoa học Anh lúc bấy giờ đủ quen thuộc với phép tính tenxơ và hình học vi phân để có thể hiểu được lý thuyết của Einstein, ông còn thuộc một nhóm người ít hơn nữa quan tâm đến nền khoa học Đức nói chung. Ông đã phải đấu tranh rất nhiều, vừa ủng hộ lý thuyết tương đối của Einstein, đồng thời qua đó chứng tỏ có tồn tại nền khoa học của một nước Đức yếu hoà bình.
Cuộc tranh luận về lý thuyết tương đối tổng quát phát triển rất nhanh, với Eddington giữ vai trò thần hộ mệnh của Einstein. Tuy nhiên, ý thức dân tộc hẹp hòi của giới khoa học Anh, cộng với những khó khăn toán học và các kết luận kỳ lạ của lý thuyết Einstein đã hạn chế số người ủng hộ ông ở nước Anh. Mặc dù trong phiên bản đầu tiên năm 1915 của mình, Einstein đã giải thích kỹ lưỡng những dị thường quan sát thấy lâu nay của quỹ đạo Sao Thuỷ làm mọi người rất có ấn tượng, nhưng người ta vẫn đòi hỏi phải chứng minh thêm, và yêu cầu phải kiểm chứng thực tế. Độ dịch chuyển đỏ mà lý thuyết dự kiến trong quang phổ của mặt trời lại rất khó quan sát. Còn lại là sự lệch đường đi của tia sáng do không- thời gian bị cong.
Hiện tượng cong không-thời gian ở lân cận vật có khối lượng mô tả bởi Einstein nếu đúng thì sẽ thể hiện qua sự dịch chuyển vị trí các ngôi sao quan sát thấy ở gần mép của đĩa mặt trời do tia sáng phát xuất từ sao đó khi đi ngang mặt trời sẽ bị cong đi.. Độ dịch chuyển này là rất nhỏ và chỉ có thể quan sát được trong thời gian nhật thực, khi đó các sao có thể thấy được cả ban ngày. Một thành viên của Hội Thiên văn Hoàng gia là Frank Dyson thông báo rằng sẽ có nhật thực vào ngày 29 tháng 5 năm 1919 và có thể quan sát chùm sao Hyades để đo độ dịch chuyển do Enstein đề xuất. Một khó khăn lớn cho các nhà thiên văn Anh là khu vực quan sát được nhật thực lại nằm ở những vùng khó đến ở Nam bán cầu.
Hai đoàn quan sát nhật thực đã được tổ chức: một do Eddington dẫn đầu đến đảo Principengoài khơi bờ phía Tây của châu Phi, và đoàn kia do Andrew Crommelin đến vùng Sobral của Braxin. Kế hoạch chung của cả hai đoàn là so sánh các hình chụp vị trí các ngôi sao Hyades (đã dịch chuyển) ở sát mép đĩa mặt trời khi nhật thực và hình chụp vị trí các sao đó khi không có mặt trời. Einstein tiên đoán là hai vị trí đó chỉ lệch nhau 1,75 giây-góc, một độ lệch rất nhỏ tương đương với một phần sáu mươi (1/60) của milimet trên phim ảnh.
Việc quan sát của đoàn Eddington suýt bị thất bại vì lý do thời tiết, nhưng các nhà khoa học vẫn cố gắng đem về được một số tấm ảnh rõ nét với độ dịch chuyển trung bình so với ảnh chuẩn la 1,61± 0,3 giây-góc. Các quan sát của đoàn đi Braxin lại có phần phức tạp hơn. Đoàn này có hai kính thiên văn, một kính cho kết quả dịch chuyển 1,98 ± 0,12 giây-góc, nhưng kính kia bị khuyết tật quang học nên cho kết quả không bảo đảm, tuy rằng cũng thu được độ dịch chuyển 1,52 giây-góc sau khi hiệu chỉnh khuyết tật.
Sau khi hai đoàn quan sát trở về Luân Đôn, người ta liền tổ chức một buổi họp chung của Hội Hoàng gia (là Viện Hàn lâm Khoa học của Anh) và Hội Thiên văn Hoàng gia vào ngày 6 tháng 11 năm 1919. Tại buổi họp này, Eddington đã báo cáo diễn tiến của việc quan sát nhật thực và kết luận là dự đoán của Einstein về sự lệch đường đi của tia sáng ở gần mặt trời đã được kiểm nghiệm. Không gian quả thật bị cong đi khi có mặt một vật có khối lượng.
Ngay sau đó, được sự khuyến khích của Eddington, giới thông tin đại chúng đã vào cuộc. “Một tiên đoán của khoa học gia Đức đã được giới khoa học Anh kiểm chứng! Ngay sau Thế chiến! Khoa học là không có biên giới!”. Einstein từ một nhà vật lý vô danh đã biến thành một “ngôi sao toàn cầu” có thể nói chỉ sau một đêm thức dậy. Hình ảnh Einstein càng sáng chói hơn nữa khi tờ “New York Times” tuyên bố rằng trên thế giới không quá 12 người có thể hiểu được lý thuyết tương đối!
Về phần minh, hiển nhiên Einstein rất hài lòng về diễn biến của sự việc, tuy vẫn tuyên bố rằng ông đã biết trước kết quả các quan sát nhật thực phải như vậy. Eddintong và Einstein về sau có gặp nhau một đôi lần, và Einstein còn nói muốn học tiếng Anh để có thể trao đổi trực tiếp với Eddington về lý thuyết tương đối. Rất tiếc là hoàn cảnh đã không tạo điều kiện cho hai con người nổi tiếng đó cộng tác thật sự với nhau.
Nguồn: Vật lý ngày nay, tháng 10/2005, tr 4
