Phương trình của Chúa Chương 9: ĐẢO PRINCIPE NĂM 1919

Cách mô tả tôi và hoàn cảnh của tôi trên tờ Times thể hiện một ánh chớp tưởng tượng thật là lý thú của tác giả bài báo. Bằng cách áp dụng thuyết tương đối theo sở thích của đọc giả, hiện nay ở Đức người ta gọi tôi là một nhà khoa học Đức và tại Anh người ta coi tôi là một gã Do Thái ở Thụy Sĩ. Nhưng nếu tôi có cái “đầu bã đậu” thì cách mô tả sẽ ngược lại, rằng đối với người Đức tôi sẽ trở thành một tên Do Thái ở Thụy Sĩ và đối với người Anh tôi sẽ là một người Đức.(Thư của Albert gửi tạp chí Times ở London, ngày 28 tháng 11 năm 1919)

Phương trình của Chúa

Chương 9: ĐẢO PRINCIPE NĂM 1919

Chiến tranh làm cho việc trao đổi thông tin giữa các nhà khoa học rất khó khăn. Rất nhanh sau khi Einstein công bố đầy đủ thuyết tương đối tổng quát, nhà thiên văn Hàlan Willem de Sitter (1827 – 1934) đã nhận được một bản sao của công trình. Ông biết rằng bên kia eo biển Manche, một nhà thiên văn vật lý xuất sắc sẽ rất thích thú để đọc lý thuyết phi thường của Einstein – và, hơn những người khác, sẽ hiểu thực sự những chi tiết phức tạp trong công trình bậc thầy của Einstein. Nhưng phải làm gì ? Chiến tranh ngày càng ác liệt và việc vận chuyển một văn kiện đến Anh sẽ không dễ dàng tí nào. De Sitter thiết kế một kế hoạch bí mật mang lén công trình của Einstein đến Anh và thẳng đường đến London, nơi cuối cùng nó sẽ đến được địa chỉ của người nhận: Arthur Eddington (1882 – 1944).

Arthur Stanley Eddington sinh ngày 20 tháng 12 năm 1882 tại Kendall, Westmoreland, Anh, tại đó bố của ông là hiệu trường một trường trung học địa phương. Khi cậu bé mới 2 tuổi, ông bố mất và bà mẹ cùng hai đứa con của mình di chuyển đến thị trấn Weston. Khi Eddington lớn lên cậu đã bị các con số lớn quyến rũ mạnh mẽ [1]. Khi còn rất ít tuổi cậu đã học thuộc lòng bảng nhân 24×24. Sự say mê các con số lớn một phần đã là nguyên nhân đưa cậu đến với khoa thiên văn. Khi giảng bài, ông thường viết những con số lớn lên bảng với tất cả các chữ số của nó (thay vì sử dụng phép luỹ thừa như người ta quen dùng trong khoa học). Nhà viết tiểu sử của ông là Chandrasekhar nhớ lại rằng trong một bài giảng ở Oxford năm 1926, Eddington viết lên bảng khối lượng dự kiến của Mặt Trời, đo bằng tấn, là: 2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Eddington theo học tại Học viện Owen ở Manchester, nơi ông tốt nghiệp năm 1903, và tiếp tục đến Cambridge để làm luận án tiến sĩ. Năm 1907, ông nhận được giải thưởng Smith và được bầu làm uỷ viên Ban lãnh đạo Học viện Trinity. Cùng năm đó, theo lời mời của vị Quan chức đại diện thiên văn hoàng gia, ngài William Christie, Eddington gia nhập đội ngũ khoa học của Đài quan sát thiên văn Greenwich. Năm 1912 ông được bầu làm hiệu trưởng Đại học Cambridge. Năm 1914 ông lại được bầu làm giám đốc Đài quan sát thiên văn Cambridge. Ông giữ cả hai chức vụ đáng kính trọng này suốt trong 30 năm tiếp theo. Ngay sau khi Eddington nhận được công trình của Einstein, ông bị công trình đó chiếm lĩnh hoàn toàn. Công trình đó được viết bằng một thứ ngôn ngữ mà ông nắm rất vững.

Từ nước Thụy Sĩ trung lập, Einstein gửi các bản sao công trình của ông bằng đường sông đến Anh, nhưng hình như chỉ có bản sao do De Sitter gửi đến Eddington mới đến được Anh sau khi chiến tranh đã chấm dứt. Một cách ngẫu nhiên, De Sitter gửi tới Eddington và Hội thiên văn hoàng gia ba công trình riêng của ông về thuyết tương đối tổng quát. Một trong các công trình này, về vũ trụ học, sẽ có một ảnh hưởng quyết định đối với công trình của Einstein về vũ trụ, và đối với quá trình phát triển của vũ trụ học trong những thập kỷ tiếp theo. Eddington đã làm tất cả những gì tốt nhất để phổ biến lý thuyết tuyệt vời của Einstein tại Anh và Mỹ.

Eddington đã viết một công trình nhan đề Báo cáo về Thuyết tương đối của trường hấp dẫn, được công bố tại London năm 1918 và lưu hành rộng rãi trong giới khoa học ở phương tây. Eddington là một người có cảm hứng đặc biệt với thuyết tương đối. Với tư cách một nhà lý thuyết có tài năng xuất sắc, ông lập tức nhận thấy trong lý thuyết này một nền tảng logic đẹp đẽ. Eddington, mặc dù là một nhà thiên văn học, nhưng không thấy cần thiết phải tìm kiếm những bào chữa vật lý đối với phương trình đẹp đẽ của các định luật tự nhiên. Đối với ông, phương trình tự nó đã tạo nên một cảm giác hoàn mỹ. Nhưng trớ chêu thay, chính Arthur Eddington, một người có niềm tin mạnh mẽ vào sự đúng đắn của thuyết tương đối tổng quát, lại sử dụng các phép đo vật lý để chứng minh nó với thế giới. Nhưng ý tưởng chứng minh còn có một lý do khác – một chuỗi các sự kiện may rủi trong thời chiến tại Anh.

Eddington là người theo giáo phái Quaker, và do đó, giống như Einstein, là một người ưa hoà  bình. Năm 1917, nước Anh nâng tuổi tối đa gọi quân dịch lên đến 35, vì nó cần thêm người đi chiến đấu. Eddington lúc đó 34 tuổi nên phải gia nhập quân ngũ, nhưng ông đã từ chối, viện cớ chiến tranh chống lại lương tri. Việc này gây nên một vấn đề rắc rối cho các giáo sư ở Học viện Trinity. Nếu Eddington từ chối quân dịch, ông có thể sẽ bị bắt và gửi tới một trại giam giữ ở miềm bắc nước Anh, nơi nhiều tín hữu Quaker của ông đang sống qua những năm chiến tranh ở đó để gọt khoai tây. Điều này có thể làm cho Học viện, Đài quan sát và toàn bộ nền khoa học Anh rơi vào tình thế lúng túng. Vì thế người ta đã làm một cái gì đó nhanh chóng, trước khi Eddington bị gọi nhập ngũ.

Các nhà thiên văn và vật lý Anh, những người biết công trình của Einstein thông qua Eddington, cũng nhận thức được khả năng kiểm chứng dự đoán lý thuyết bằng việc quan sát sự cong của ánh sáng trong một kỳ nhật thực, như Freundlich đã cố gắng làm đúng vào lúc bắt đầu chiến tranh. Tháng 3 năm 1917, Quan chức đại diện thiên văn hoàng gia lúc đó là ngài Frank Dyson thông báo với các nhà khoa học rằng vào ngày 29 tháng 5 năm 1919 sẽ có một cuộc nhật thực toàn phần . Đợt nhật thực này không thể quan sát được tại châu Âu, nhưng có thể quan sát trong một khu vực trên Đại tây dương bao gồm một vùng ở Brazil đồng thời trên một hòn đảo nhỏ của Principe thuộc vùng nhiệt đới gần bờ biển Tây Phi. Dyson nhận xét rằng kỳ nhật thực lần này có thể đặc biệt thuận lợi để kiểm tra hiện tượng cong khả dĩ của ánh sáng của các ngôi sao bên rìa mép của Mặt Trời lúc bị che khuất, bởi vì sẽ có những chòm sao xuất hiện như thí nghiệm mong muốn. Thật vậy, trong thời gian nhật thực, vị trí của Mặt Trời và Mặt Trăng sẽ nằm ở giữa chòm sao Kim ngưu (Taurus) bao gồm nhóm Thất tinh (Hyades) ở ngay chính giữa. Một cơ hội như thế không thể bị bỏ lỡ, Dyson nói.

Nhưng thế giới đang có chiến tranh, và việc gửi một đoàn thám hiểm Anh đi thẳng tới bờ biển châu Phi xích đạo hoặc tới Brazil sẽ rất khó khăn. Ngay cả khi chiến tranh chấm dứt, một cuộc thám hiểm như thế vẫn rất khó thực hiện, những nguy cơ và khó khăn vận chuyển đường thuỷ vẫn là một thực tế tiềm tàng. Nhưng đã xuất hiện một ham muốn phiêu lưu để thực hiện một ý tưởng như thế – tiến hành một cuộc thám hiểm ở một nơi xa xôi đầy nguy hiểm vào một lúc nào đó vì mục đích hiểu biết. Dyson bị kích thích mạnh. Nhưng ông vẫn bận tâm với một vấn đề dai dẳng khác: Eddington và vấn đề lương tâm. Dyson nghĩ ra một kế hoạch thật sự quanh co – một kế hoạch sẽ giải quyết cả hai bài toán cùng một lúc.

Với tư cách Quan chức đại diện thiên văn hoàng gia, Dyson có mối quan hệ tốt với Bộ hải quân Anh. Ông gửi một đề nghị không bình thường tới Bộ hải quân. Đầu tiên, ông giải thích với họ tầm quan trọng lớn lao của thuyết tương đối tổng quát đối với khoa học (một lý thuyết do “một nhà khoa học kẻ thù” sáng tạo ra – Einstein đã phải lấy lại tư cách công dân Đức khi ông di chuyển đến Berlin để làm việc) và đây là một cơ hội có một không hai để kiểm tra lý thuyết nhân dịp xẩy ra nhật thực mà khoa học đang cần có.  Sau đó ông lý sự rằng Arthur Eddington là nhà khoa học duy nhất ở phương tây có khả năng hoàn thành một cuộc kiểm tra như thế. Hình như Dyson đã sử dụng cả một số lý lẽ có ý kích thích tinh thần yêu nước như sau: Trong cuốn Quang học (Opticks), ngài Isaac Newton đã nêu lên một câu hỏi bí hiểm: “Liệu các vật thể có tác động lên ánh sáng thông qua một khoảng cách và bằng tác động của chúng sẽ làm cong ánh sáng hay không ?”. Hình như, bài toán liệu ánh sáng có bị cong bởi những vật thể hay không là cái gì đó mà nhà khoa học Anh vĩ đại của những thế kỷ trước đây muốn biết. Trong bất kỳ trường hợp nào, Dyson đều đạt được mong muốn trong sự chia sẻ với Bộ hải quân và lục quân Anh: Eddington sẽ không bị gọi nhập ngũ, nhưng ông ta sẽ phải chuẩn bị cho một cuộc thám hiểm ở một miền nhiệt đới để kiểm tra thuyết tương đối tổng quát trong quá trình nhật thực. Hơn nữa, nếu chiến tranh kết thúc kịp trước ngày nhật thực xẩy ra, ngày 29 tháng 5 năm 1919, thì – như một sự phục vụ nhà nước đối với quốc gia Đại Anh trong quân ngũ – Eddington sẽ phải lãnh đạo cuộc thám hiểm. Sự thỏa thuận đã đạt được, và Eddington không bị gọi nhập ngũ nữa.

Ngày 11 tháng 11 năm 1918, hiệp ước đình chiến đã làm ngừng cuộc đổ máu trong Thế Chiến I. Sau đó ngày 18 tháng 1 năm 1919, Hội nghị hoà bình ở Paris đã khai mạc tại Cung điện Orsay và các đại diện các nước tham gia chiến tranh bắt đầu thảo ra những hiệp ước của họ. Chiến tranh đã qua đi, và cuộc thám hiểm đo độ cong của ánh sáng trong nhật thực tháng 5 có thể tiến về phía trước. Trong khi chuẩn bị cho cuộc thí nghiệm khoa học, Đại diện thiên văn hoàng gia đã nhận được tài trợ từ chính phủ Anh để hỗ trợ cho cuộc thám hiểm. Ông cùng với Eddington đã dành nhiều ngày để xem xét lại mọi chi tiết cho cuộc thám hiểm đã trù tính. Arthur Eddington sau này tả lại thời kỳ chuẩn bị cho chuyến du hành như một giai đoạn thích thú nhất trong đời ông. Thật vậy, liệu có nhà thiên văn và khoa học nào khác có thể sẵn sàng chuẩn bị để đi đến một hòn đảo bí mật và cách biệt vào một thời điểm khắc khổ trên toàn thế giới thời hậu chiến như Eddington ?

Mải mê nghiên cứu bản đồ con đường dự kiến diễn ra nhật thực, Dyson và Eddington quyết định tổ chức hai nhóm đi tới hai địa điểm khác nhau để có nhiều cơ hội thành công nhất, sao cho ít nhất một nhóm sẽ gặp thời tiết thuận lợi (nhật thực có thể bị mây che lấp, đặc biệt tại các khu vực nhiệt đới) và ít nhất chụp được một tấm ảnh rõ ràng cho thấy một số ngôi sao có vị trí gần Mặt Trời. Nhật thực ngày 29 tháng 5 năm 1919 sẽ diễn ra theo một tuyến đường chéo chạy từ tây nam lên đông bắc của Đại tây dương. Do đó một trong hai khu vực này sẽ là Brazil và khu vực bên kia Đại tây dương sẽ là bờ biển phía tây Phi châu. Hai địa điểm được các nhà thiên văn thấy có nhiều hứa hẹn nhất là Sobral, trong một phần hoang vắng của tiểu bang Ceara trong vùng Amazon ở bắc Brazil, và bên kia đại dương là hòn đảo Principe. Mỗi địa điểm sẽ có một nhóm các nhà thiên văn của một đài quan sát. Brazil là nơi đến của nhóm thuộc Đài quan sát Greenwich, do A.C.D. Crommelin dẫn đầu, và Principe thuộc trách nhiệm của nhóm thuộc Đài quan sát Cambridge. Nhóm này do Arthur Eddington lãnh đạo.

Hai đoàn thám hiểm cùng rời cảng Liverpool trên con tầu H.M.S. Anselm ngày 8 tháng 3 năm 1919, và hướng tới hòn đảo Madeira ở bắc Đại tây dương. Tại đó, hai nhóm chia tay mỗi bên một ngả. Nhóm đến Brazil tiếp tục đi trên con tầu Anselm, tới Para ngày 23 tháng 3. Tại đó họ có hai lựa chọn: hoặc ở lại trên tầu để tiếp tục cùng con tầu đi vòng vèo rồi sẽ đến Sobral, hoặc xuống tầu chờ đợi, vài tuần sau tầu Anselm sẽ quay trở lại đưa họ đến Sobral, trên đường con tầu trở về Anh. Vì họ thấy mình đã đến khu rừng nhiệt đới Amazon  hoang sơ nên họ chọn phương án chờ con tầu quay trở lại. Nhưng lúc con tầu quay trở lại Para thì họ nhận được một bức điện của tiến sĩ Morize, một người có một số quan hệ và ảnh hưởng đối với chính phủ Brazil, đã đưa ra những lời khuyên về việc nên tiếp tục cuộc hành trình như thế nào. Bức điện và các hướng dẫn của Morize cũng như sự giới thiệu để tiếp xúc với một quan chức chính phủ đã cho phép Crommelin và nhóm của ông nhận được những sự giúp đỡ rất hiệu quả từ phía các quan chức luật pháp địa phương – đặc biệt là việc giải quyết đống hành lý chứa những trang thiết bị rất cồng kềnh.

Tại Camocim, trong khi các nhà thiên văn và kỹ thuật rất mệt mỏi, họ đã được một quan chức địa phương giúp thu xếp đưa trang thiết bị lên một tầu hoả rồi chở họ đi xuyên qua một khu rừng nhiệt đới để đến Sobral. Người địa phương vây quanh con tầu khi nó đi vào nhà ga. Với vẻ tò mò, họ chăm chú nhìn các nhà khoa học Anh trong những bộ quần áo đi rừng kiểu thực dân đang dỡ những dụng cụ phức tạp kỳ lạ từ trên tầu xuống. Những nhà lãnh đạo dân sự và tôn giáo trong vùng xuất hiện để chúc mừng những người nước ngoài. Một lúc sau họ được gặp đại tá Vicente Saboya, phó thị trưởng Sobral. Ông hoan nghênh những người khách, ra lệnh cho phu khuân vác địa phương khuân vác trang thiết bị, và dẫn toàn bộ nhóm đi vào nhà ông.

Một lúc sau, những thợ mộc địa phương phải vất vả chặt cây, xẻ gỗ, để làm những chiếc giá đỡ hình chữ V, dựa trên những cái kệ bằng gỗ vững chắc. Những thứ này dùng để giữ chiếc ống ngắm của kính viễn vọng theo một góc chính xác so với phương nằm ngang sao cho vào thời điểm định trước, bẩy ngôi sao có thể nhìn thấy được dọc theo hướng Mặt Trời bị che khuất. Kính viễn vọng được đặt ngay trước mặt ngôi nhà mà đại tá Saboya dành cho nhóm. Người ta dựng cho các nhà thiên văn mấy căn nhà tạm và cả một chiếc cầu để sử dụng. Sau đó các nhà khoa học dành phần lớn thời gian và công sức cho việc hiệu chỉnh các dụng cụ và kiểm tra sự hoạt động của chúng. Để thích ứng với sự thay đổi trong mức độ bị che khuất của Mặt Trời trong quá trình nhật thực, họ chế tạo ra những đường rãnh đặc biệt để các giá đỡ bằng gỗ hình chữ V của ống ngắm có thể trượt trong đó, nhằm thay đổi góc phương vị. Nhóm thiên văn sử dụng một ống ngắm dài 19 thước Anh (feet) và một thấu kính đường kính 16 phân Anh (inches). Những tấm phẳng chụp hình được sử dụng để ghi hình ảnh nhật thực có kích thước 8×10 phân Anh.

Để định hướng kính viễn vọng, các nhà thiên văn sử dụng ngôi sao Arcturus (Đại-giác-tinh) sáng đỏ. Một loạt tấm hình sẽ được chụp, với tiêu điểm của thị kính bằng thuỷ tinh cobalt thay đổi một chút từ tấm hình này đến tấm hình khác trong toàn bộ tầm ngắm. Sau đó những tấm hình sẽ được kiểm tra cẩn thận nhằm tìm ra vị trí tập trung quan sát tốt nhất để áp dụng trong những khoảnh khắc quý giá nhất của kỳ nhật thực sắp xẩy ra. Khi hướng ngắm đã được xác định, đầu ống ngắm sẽ được siết chặt an toàn để tránh bất kỳ một khả năng xê dịch nào có thể xẩy ra.

Sau đó nhóm người Anh tại Sobral bắt buộc phải xem xét và phân tích vấn đề thời tiết. Điều này sẽ đặc biệt quan trọng vì thời tiết có thể quyết định sự thành công hoặc phá huỷ hoàn toàn cuộc thám hiểm. Dường như nhóm thiên văn đã chọn một vị trí đặt kính viễn vọng rất thông minh, mặc dù lúc đầu việc này tưởng là dại dột. Thật vậy, việc đặt một ống kính viễn vọng to lớn trước cửa một ngôi nhà trong khu vực rừng nhiệt đới có thể là thất sách vì cách đó chỉ sáu dặm về phía đông bắc – vẫn nằm trong dải băng có nhật thực – có một ngọn núi Meruoca cao 2700 thưóc Anh mà nếu đặt ống kính viễn vọng trên đỉnh núi đó thì sẽ hợp lý hơn. Nhưng các nhà khoa học sớm khám phá ra rằng hoá ra ngọn núi là một địa điểm lớn thu hút các đám mây trong vùng, và đỉnh chóp của nó thường xuyên bị che phủ bởi sương mù. Trong khi ở phía dưới thị trấn Sobral thời tiết đã giữ cho kính viễn vọng của họ hầu như khô ráo trong suốt thời gian đó.

Nhiệt độ tương đối điều hoà, thay đổi sáng chiều không nhiều[2]. Họ cũng nhận thấy một điều lạ là áp lực khí quyển không thay đổi từ ngày này sang ngày khác. Tuy nhiên ngày 25 tháng 5 – chỉ bốn ngày trước khi xẩy ra nhật thực – có mưa to. Các nhà khoa học lo lắng băn khoăn phải chăng đây là một sự thay đổi thời tiết hoặc một trận bão đi qua. Trong khoảng thời gian đó, họ mong có mưa, vì mưa làm mặt đất ẩm ướt và lọc sách bụi trong không khí. Khi họ chờ đợi, một đám đông người địa phương hàng ngày vây quanh lẫn lộn với họ. Những người lạ đến đó để xem Mặt Trời biến thành mầu đen và ngày biến thành đêm. Liệu có điều gì thật sự tệ hại sẽ xẩy ra hay không đây ? Những người bản xứ này nhìn ngó với vẻ sợ hãi khi thấy các nhà khoa học loay hoay xung quanh một chiếc ống kỳ quái “báo điềm xấu” hướng lên bầu trời.

Sau khi chia tay với các đồng nghiệp cùng đi trên con tầu H.M.S.Anselm khi con tầu này đến Madeira, Arthur Eddington và nhóm của ông rời khỏi con tầu để đi đến hòn đảo Principe. Họ dừng lại trên hòn đảo thuộc Bồ Đào Nha trong vài tuần, chờ đợi một con tầu khác đưa họ đến địa chỉ cần đến. Trong thời gian chờ đợi các nhà khoa học sống tại khách sạn của thành phố Funchal, thăm thú các đồn điền trồng dứa xum xuê và các làng câu cá trên hòn đảo xanh tươi toàn đồi núi. Nếu đây là phương cách để Eddington phục vụ đất nước của mình thay vì phải chịu hứng bom đạn trên các chiến hào của Thế Chiến I thì quả là ông phục vụ cũng không đến nỗi tồi. Ngày 9 tháng 4, tầu chở hàng khổng lồ Portugal của công ty Companhia Nacional de Navegacao cập bến, nhóm người Anh lên con tầu giong buồm đi về phía nam đến đảo Principe, nằm ở vĩ độ 1 phía bắc đường xích đạo cạnh bờ biển Guinea Xích Đạo ở Tây Phi. Vào lúc đó, Principe và hòn đảo Sao Tomé ở lân cận đều là thuộc địa của Bồ đào Nha[3].

Sáng sớm ngày 23 tháng 4 năm 1919, tầu Portugal đi vào một cảng nhỏ tên là St.Antonio trên đảo Principe. Khi con tầu đến gần đảo, hành khách nhìn thấy một quang cảnh lộng lẫy như một thiên đường nhiệt đới. Dọc bờ biển là những hàng cọ xoè lá như những dẻ quạt, những bãi cát trắng, mầu nước thay đổi lúc thì xanh ngọc lam lúc thì xanh ngọc bích (nhiều thập kỷ sau này nơi đây thường được chọn làm cảnh quay phim của hãng thương mại Barcadi nổi tiếng). Phiá sau bãi biển, du khách có thể thấy đất nhô lên, bao phủ bởi những vòm cây nhiệt đới xanh tươi khoẻ khoắn, xa hơn là hai ngọn núi lửa, đỉnh của chúng có những đám mây bao phủ, ánh lên mầu tía như khi Mặt Trời mọc. Khi con tầu tiến gần đến bến đậu, du khách có thể nghe thấy tiếng hót của rất nhiều chim chóc trên cây cối trong một khu rừng rậm bên cạnh – trên đảo có 26 loài chim bản địa và 126 loài chim di cư. Xung quanh có thể trông thấy những chiếc dongos – những chiếc cano bằng gỗ oca – đang trở về nhà sau những chuyến đi đánh cá đêm, chất đầy cá marlin, cá cờ và cá barracudas. Nguồn cá ở đây nhiều đến nỗi dân trên đẩo chỉ cần dùng những dây thòng lọng không có lưỡi câu làm xổ ở một đầu để làm rối con cá rồi cứ thế kéo cá lên. Mảnh đất này là một thiên đường.

Nhưng đảo Principe có một bí mật. Nó cũng chỉ vừa mới chấm dứt chế độ nô lệ thuộc địa kéo dài hàng thế kỷ. Trước đây những người nô lệ bị giữ trong một điều kiện hết sức vô nhân đạo, và bị bắt phải làm việc trong những đồn điền trồng cacoa và chuối, tại đó hàng nghìn người đã chết vì làm việc khổ sai, đói rét và bệnh dịch. Đây là một trong những mảnh đất cuối cùng trên thế giới trong thế kỷ 19 đã ban bố lệnh cấm buôn bán nô lệ. Một bãi biển khác, mà các du khách được thấy sau đó, là bãi có tên Stupid Beach (Bãi Ngu Xuẩn) – vì người Bồ đào Nha nghĩ rằng những nô lệ chạy trốn tụ tập trên bãi này sẽ không bao giờ sống sót.  Hòn đảo vẫn còn giữ được những dấu vết của tội ác trong quá khứ. Ngoài ra còn có rắn độc và bệnh sốt rét.

Trong khi xuống tầu và quan sát trang thiết bị được dân bốc vác địa phương bốc dỡ, Eddington và nhóm của ông được một đoàn đại biểu các quan chức Bồ Đào Nha tiếp đón. Tất cả trong bọn họ đều hứa sẽ ủng hộ và giúp đỡ các nhà khoa học. Nhờ phó đô đốc Campos Rodrigues thuộc Đài quan sát thiên văn quốc gia Bồ đào Nha đã kết nối liên lạc giữa nhóm người Anh với các quan chức địa phương, vì thế các vị này cũng muốn gây thiện cảm với các vị khách người Anh. Trong một cử chỉ hết sức thiện chí, nhà nước Bồ đào Nha đã miễn thủ tục kiểm tra hải quan đối với khối hành lý đồ sộ của các vị khách.

Nhóm khoa học đã sử dụng một vài chiếc xe bốn bánh đầu tiên để đi khảo sát hòn đảo kích thước 10×6 dặm nhằm tìm kiếm một vị trí thuận lợi cho cuộc quan sát nhật thực. Họ nhắm vào một số đồn điền cocoa ở sâu bên trong hòn đảo, do người Bồ thực dân làm chủ và người bản địa da đen cầy xới, một số trong họ là những nô lệ đã được tự do hoặc con cháu của những người nô lệ. Sau một vài ngày khảo sát điều tra và đi qua những khu rừng nhiệt đới rậm rạp, Eddington quyết định chốt lại ở Roca Sundy, nằm ở tây bắc hòn đảo, nhìn ra biển từ độ cao 500 thước Anh.

Sau đó ngày 28 tháng 4, đống hành lý nặng nề được chuyển từ Santo Antonio đến Sundy. Việc vận chuyển trên đường đi được thực hiện phần lớn bằng phương tiện xe cộ, nhưng tới cây số cuối cùng thì những chiếc xe chở hành lý nặng nề không thể đi qua được. Trong một khu vực cây cối dầy đặc, trên sình lầy, và muỗi hoành hành, các trang thiết bị được dỡ xuống và được mang vác trên những tấm lưng trần của nhiều dân bản địa. Ngay trước mặt ngôi nhà họ trú ngụ, nhóm khoa học đã dựng lên một hàng rào dựng đứng ở đó họ đặt kính viễn vọng theo hướng Mặt Trời sẽ xuất hiện trong quá trình nhật thực, trên một mặt đất dốc nghiêng về phía biển. Điều này cho phép có một tầm nhìn quang đãng trên bầu trời. Sau một tuần chuẩn bị sôi nổi – những thợ mộc địa phương chuẩn bị những giá đỡ tương tự hình chữ V cho kính viễn vọng, buộc thêm vật nặng để giữ cho hệ thống ổn định, hiệu chỉnh mọi thứ cho chính xác giống đồng nghiệp của họ đang làm ở bên kia đại dương tại Sobral – cả nhóm trở về Santo Antonio. Họ chờ đợi ở đó, sống qua tuần lễ từ ngày 6 đến 13 tháng 5, vì Eddington đã quyết định rằng sẽ không thông minh nếu tháo gỡ gương của kính viễn vọng quá sớm trong thời tiết ẩm thấp. Khi nhóm quay trở lại Sundy ngày 16 tháng 5, những tấm phẳng chụp hình được kiểm tra đầu tiên để thử chất lượng hoạt động của kính viễn vọng và thiết bị chụp ảnh. Eddington muốn có càng ít may rủi càng tốt. Ngay 29 tháng 5, ngày diễn ra nhật thực, sẽ là một ngày hết sức đặc biệt trong đời ông.

Eddington tính đi tính lại đến hàng trăm lần kết quả khả dĩ của thí nghiệm, không biết tự nhiên có cho phép thí nghiệm tiến triển tốt đẹp hay không, liệu thí nghiệm có bị cản trở bởi các đám mây hoặc bị giảm khả năng nhìn rõ hay không.     Có ba kết cục có thể xẩy ra: 1-Không tìm thấy gì cả – không có thay đổi nào về vị trí thấy rõ của các ngôi sao trong quá trình nhật thực. Điều này có nghĩa là ánh sáng không bị bẻ cong. 2-Có một dịch chuyển vị trí của các ngôi sao – một sự cong của ánh sáng – nhưng kết quả chỉ phù hợp với độ lệch dự đoán theo lý thuyết của Newton khi coi ánh sáng là một hạt có khối lượng. 3-Ánh sáng của các ngôi sao bị cong nhiều hơn, phù hợp với độ lệch do Einstein dự đoán. Khả năng thứ nhất có nghĩa là không có hiệu ứng ánh sáng cong. Khả năng thứ hai có nghĩa là, nếu bổ xung giả thiết ánh sáng là một hạt, thì Newton sẽ là người thắng cuộc, và cũng có nghĩa là nước Anh thắng cuộc. Khả năng thứ ba thì không phải Newton, mà là Einstein và tư tưởng mới mẻ mang tính cách mạng của ông đối với vật lý và tự nhiên sẽ thắng. Eddington biết rằng những đồng bào yêu nước của ông tại Anh hy vọng rằng khả năng thứ hai sẽ là sự thật. Nhưng ông ủng hộ Einstein. Ông say mê thuyết tương đối – ông hiểu nó, và đối với ông, cũng như đối với Einstein ở cách xa hàng ngàn dặm không hề hay biết gì về những sự chuẩn bị kỳ diệu đang xúc tiến ở Principe và Sobral, Chúa nhất định phải vận hành vũ trụ tuân theo thuyết tương đối tổng quát. Eddington chờ đợi cái ngày định mệnh. Ông hy vọng và cầu nguyện có một thời tiết tốt.

Những ngày trước khi xẩy ra nhật thực trời rất nhiều mây. Sáng ngày 29 tháng 5, một cơn giông ập tới và kéo dài từ 10 giờ sáng đến 11 giờ 30 sáng – một chuyện không bình thường vào mùa này trong năm. Sau đó một điềm lành xuất hiện – Mặt Trời ló rạng một lát. Nhưng rồi mây lại ùn ùn kéo đến. Theo tính toán, nhật thực sẽ diễn ra từ 2 giờ 13 phút 5 giây chiều đến 2 giờ 18 phút 7 giây chiều, theo giờ G.M.T. (muộn 1 giờ so với giờ địa phương). Lúc 1 giờ 55 chiều (giờ G.M.T.), Mặt Trời hình lưỡi liềm xuất hiện nhưng rồi lại biến mất khi các đám mây bay qua. Khi đó, tính chất đặc thù của ánh sáng có thể nhận thức được đầy đủ, chính đặc thù đó gây nên cảm giác sợ hãi mà những người từng chứng kiến nhật thực kinh nghiệm được. Khi Mặt Trời bị che lấp hầu hết thì ánh sáng trở nên trong mờ. Cảnh vật trông giống như nhìn qua một tấm bình phong. Tấm bình phong dần dần trở nên mờ đục hơn. Nhưng các đám mây vẫn trôi dạt trên cao. Rồi, đúng trước lúc xẩy ra nhật thực toàn phần, các đám mây giãn ra đủ để Mặt Trời lộ ra. Bỗng nhiên, một bóng tối khổng lồ lan toả từ hướng biển tới và bao trùm lên người quan sát. Nhật thực toàn phần bắt đầu. Ngước nhìn lên bầu trời, các nhà quan sát kinh ngạc trước sức mạnh của tự nhiên. Ngay cả những người quan sát nhật thực kỳ cựu cũng vẫn cảm thấy xúc động trong mọi lần chứng kiến một kỳ nhật thực mới. Khi các đám mây đã tản ra đủ xa để có thể chụp ảnh, các nhà thiên văn và những người giúp việc hướng lên bầu trời và họ có thể thấy rõ cái vòng tròn đen tối trên Mặt Trời. Xung quanh cái vòng tròn tối đó là quầng sáng của tán Mặt Trời đang cháy như một ngọn lửa, và đằng sau lưng nó là màn trời tăm tối chẳng khác gì bóng đêm đang trùm xuống tận những đường chân trời đỏ lờ mờ như lúc hoàng hôn.

Khu vực sao quanh Mặt Trời rất rõ ràng, và các tấm ảnh chụp tại đảo Principe và Sobral cho thấy tổng cộng 13 ngôi sao. Những ngôi sao này – đám Thất tinh thuộc chòm Kim Ngưu – bao gồm những ngôi sao tương đối sáng(cấp 4) là Kappa Tauri và Upsilon Tauri, cùng với 11 ngôi sao khác tối hơn [4]. Xem hình dưới đây:

(Hình 9-1: Trong bản đồ nhật thực ngày 29-5-1919, Mặt Trời nằm ở vị trí giữa chòm Kim Ngưu (Taurus))

Cuộc thí nghiệm diễn ra chính xác như kế hoạch đã diễn tập, trong đó sử dụng 16 tấm phẳng chụp hình. Cottingham đưa cho Eddington từng tấm phẳng đó và khởi động cơ cấu điều khiển. Eddington thay đổi các rãnh trượt trong bóng tối để điều chỉnh ống ngắm.

Trong khi đó, bầu trời ở Sobral bên kia Đại tây dương chẳng hề có mây nên khả năng quan sát đạt mức tuyệt vời, nhóm thiên văn ở đó không phải lo lắng phiền não gì về thời tiết. Các nhà thiên văn và khán giả địa phương hết sức chăm chú theo dõi màn trình diễn kỳ diệu của tự nhiên, nhiều người địa phương thấy kinh hoàng trước một sự kiện mà trước đó họ chưa từng thấy. Tại đây, các nhà khoa học cũng chụp được những tấm ảnh của cùng những ngôi sao mà nhóm Eddington đã chụp nhưng không xử lý ảnh tại chỗ. Những tấm ảnh này được gửi về Anh và đến nơi khá muộn sau khi nhóm ở Principe đã hoàn thiện những tấm ảnh của họ. Do đó công trình của nhóm Sobral chỉ có giá trị như một sự xác nhận kết quả mà Arthur Eddington và nhóm cuả ông đã đạt được.

Khi Eddington và nhóm của ông ở Principe rửa những tấm ảnh, họ hoảng hốt vì 10 tấm hình đầu tiên không cho thấy một ngôi sao nào cả. Trong lúc quá lo lắng sốt ruột, và ý thức được ý nghĩa lịch sử trọng đại của cuộc quan sát nhật thực lần này nếu nó dẫn đến kết quả thuận lợi, các nhà khoa học quên khuấy lý do không đạt kết quả của những tấm ảnh đó là vì có nhiều lúc Mặt Trời và Mặt Trăng đã bị che khuất bởi các đám mây mỏng bay qua trong phần lớn thời gian. Nhưng trong 6 tấm hình còn lại, có hai tấm cùng thể hiện rõ 5 ngôi sao, vừa đủ để có một kết quả. Những ngôi sao này cũng có mặt trong những tấm hình đã chụp tại Oxford vài tháng trước cuộc thám hiểm, với mục đich dùng để so sánh vị trí của các ngôi sao đó trước và trong lúc nhật thực, bao gồm đám Thất tinh (Hyades) và các sao khác trong chòm Kim Ngưu (Taurus). Nhóm khoa học cũng lấy những tấm hình đã chụp một khu vực khác trên bầu trời trước đây, bao gồm ngôi sao sáng dẫn đường mang tên Đại giác tinh (Arcturus), cũng như những tấm hình chụp được tại Sobral, để so sánh với hình mới chụp tại Principe, từ đó cho phép kiểm tra xem có bất kỳ một sai lệch nào của hệ thống quang học hay không.

Trong phòng thí nghiệm tạm thời bên cạnh kính viễn vọng, Eddington háo hức tráng phim và so sánh những tấm hình khu vực các sao của chòm Thất tinh đã chụp tại Oxford trước đây với hình chụp tại Principe. Kết quả thật kinh ngạc: một sự xe dịch vị trí trung bình là 1,6 giây cộng hoặc trừ sai số 0,3 giây. Với kiểm tra thống kê, những kết quả này cực kỳ phù hợp với dự đoán của thuyết tương đối tổng quát của Einstein (với độ xê dịch 1, 75 giây). Ông gửi ngay một bức điện sốt rẻo về Anh: “Xuyên qua các đám mây, nhiều hy vọng. Eddington”.

(Hình 9-2: Dịch chuyển vị trí của các ngôi sao do ánh sáng bị cong)

Chúng ta có thể nhận thấy tâm trạng xúc động thật sự của Eddington trong ngôn từ ông sử dụng để diễn tả sự kiện này bằng văn xuôi và thơ trên chuyến trở về Anh của ông 6 tuần lễ sau đó (và sau này được viết lại trong cuốn sách của ông):[5]

“Cái buồng tối rửa ảnh thu hút hết hồn vía chúng tôi. Có một cảnh tượng kỳ diệu nằm trong đó, và, như những tấm ảnh rốt cuộc đã để lộ ra, một đốm sáng rõ rệt treo lơ lửng ở phía trên Mặt Trời một trăm ngàn dặm. Chúng tôi không có thì giờ để tranh thủ liếc mắt vào đó. Chúng tôi chỉ ý thức được cái ánh sáng mờ mờ lạ lùng của quang cảnh và sự im lặng của tự nhiên bị phá vỡ bởi tiếng gọi của các nhà quan sát, và tiếng gõ của chiếc đồng hồ đếm nhịp đang kêu tích tắc đếm 302 giây của kỳ nhật thực toàn phần”.

Eddington và nhóm của ông dọn dẹp hiện trường và đóng gói hành lý để chuẩn bị trở về Anh. Họ đã định ở lại đó lâu hơn để phân tích các tấm ảnh đầy đủ hơn, nhưng các vị chủ nhà của họ đã gửi đến những tin tức không mấy tốt đẹp: cuộc đình công tại công ty tầu thuỷ sắp xẩy ra. Nếu họ không muốn bị bỏ lại trên đảo vài tháng trời thì tốt hơn hết là họ nên lên đường ngay. Vị lãnh đạo chính quyền trên đảo đã nhân danh ông để can thiệp, và theo chỉ thị của ông, chính quyền Bồ đào Nha đã trưng dụng một số vé để Eddington và nhóm của ông lên một chiếc tầu thuỷ đã đông nghẹt người trực chỉ về Lisbon. Ngày 12 tháng 6, con tầu đã rời Principe một cách vội vàng ngay trước khi cuộc đình công bắt đầu. Ngày 14 tháng 7, nhóm về tới cảng Liverpool.

Tại Sobral, nhóm thiên văn ở lại thêm 7 tuần lễ để chụp thêm một số tấm ảnh dùng để tham khảo. Ngày 18 tháng 7, nhóm này bắt đầu tháo dỡ dụng cụ của họ và đóng gói một cách chậm chạp nhàn hạ hơn nhiều so với nhóm ở Principe. Họ rời Sobral ngay 22 tháng 7, để lại hành lý đã đóng gói để nhờ các vị chủ nhà địa phương của họ gửi về Anh. Họ về đến Anh vài tuần sau đó. Kết quả tính toán của nhóm Sobral cho thấy một độ xe dịch trung bình là 1,98 giây và sai số tiêu chuẩn là 0,12 giây. Theo đánh giá thống kê, những kết quả này cũng xác nhận dự đoán của Einstein. [6]

Trước khi lên đường đi Principe, ngài Quan chức thiên văn hoàng gia đã nói với Cottingham, một cố vấn của Eddington nhưng không phải là một chuyên gia về thuyết tương đối như Eddington, về ý tưởng chủ yếu của thí nghiệm và ý nghĩa vĩ đại của nó. Cottingham có ấn tượng rằng kết quả càng lớn bao nhiêu thì sự kích động gây ra càng lớn bấy nhiêu, và hình như ông đã đẩy câu chuyện tới mức quá xá – vượt quá cả độ lệch mà lý thuyết của Einstein đã dự đoán. Ông hỏi: “Điều gì sẽ xẩy ra nếu độ lệch thậm chí sẽ gấp đôi con số đó ?”. Dyson, vị Quan chức thiên văn hoàng gia, trả lời: “Trong trường hợp đó thì Eddington sẽ điên, và ông sẽ phải trở về nhà một mình”.

Nhưng tất cả đã kết thúc tốt hơn dự kiến của ngay cả một người lạc quan như Eddington. Dự đoán của Einstein đã được kiểm chứng trong phạm vi sai số của thí nghiệm, và mọi người đã trở về nhà. Nhưng còn bản thân Einstein thì sao ? Dù sao thì đó cũng vẫn là lý thuyết của ông . Vậy bao giờ ông mới nhận được tin tức tuyệt vời đó ?


[1] S.Chandrasekhar, Eddington: The most distinguished astrophysicist of his times (Eddington : Nhà vật lý thiên văn xuất sắc nhất trong thời đại của ông), Cambridge University xuất bản tại London 1975.

[2] Tác giả viết cụ thể rằng nhiệt độ “thường biến đổi hàng ngày từ khoảng 75 độ vào lúc 5 giờ sáng đến 97 độ vào lúc 3 giờ chiều”. Do đó chúng tôi chỉ dịch ý, không đưa các số liệu vào bản dịch (chú thích của ND).

[3] Những đảo này cuối cùng đã giành được độc lập từ Bồ đào Nha năm 1975, trở thành những quốc gia độc lập nhỏ nhất thế giới.

[4] Vì một sự dị thường trong quá trình phát triển lịch sử của nó, độ sáng của một ngôi sao sẽ tăng lên khi số đo giảm đi, giảm tới số âm. Ngôi sao sáng nhất, sao Thiên Lang (Sirius), có độ sáng bằng khoảng -1. Sao Vega, (sao sáng nhất trong chòm sao Lyra, N.D.), một ngôi sao có độ sáng thấp hơn, cấp độ sáng bằng 0. Những sao mờ hơn có cấp độ sáng bằng 1, 2, v.v. Một ngôi sao có độ sáng cấp 4 sẽ vừa đủ sáng để có thể nhìn thấy bằng mắt thường, và có thể nhìn thấy rõ ngay cả với một kính viễn vọng loại yếu.

[5] Sir Arthur Eddington , Space, Time and Gravitation: An Outline of General Relativity Theory (Không gian, Thời gian và Hấp dẫn: Một phác thảo thuyết tương đối tổng quát), do Harper & Row xuất bản tại New York , 1920, tái bản năm 1959, trang 115.

[6] Đánh giá theo luật thống kê hai-sai-lệch-tiêu-chuẩn để rút ra độ tin cậy của kết quả là 95%.

Advertisements

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s