Arthur Eddington — astrofüüsika pioneer, Eddingtoni piir ja relatiivsusteooria

Sir Arthur Stanley Eddington OM FRS (28. detsember 1882 – 22. november 1944) oli silmapaistev inglise teadlane. Ta oli astronoom, füüsik ja matemaatik 20. sajandi alguses, tuntud nii oma uurimistöö kui ka teaduse populariseerimise ja teadusfilosoofiliste kirjutiste poolest.

Haridus ja ametikohad

Eddington õppis ja töötas Cambridge'i ülikoolis, kus tal oli pikk karjäär Cambridge'i observatooriumis. Ta oli Plumiani professori ametikohal ja observatooriumi direktor, mistõttu mängis olulist rolli Suurbritannia teaduselu korraldamisel ja noorte teadlaste juhendamisel. Ta sai oma töid ja ideid selgelt edasi andes kiiresti rahvusvahelise tuntuse.

Põhilised teadustööd ja panus astrofüüsikasse

Eddington tegi oma suurema osa teadustööst astrofüüsikas. Tema tööde hulka kuuluvad uurimused tähtede siseehituse, radiatsiooni ja rõhu suhte ning tähtede evolutsiooni kohta. Ta arendas välja teoreetilisi mudeleid, mis selgitasid, kuidas energia liigub läbi tähe ja kuidas sisemised protsessid mõjutavad tähe heledust ja eluiga.

Eddingtoni piirväärtus: talle on nime pandud Eddingtoni piirväärtus, mis tähistab teoreetilist maksimum-heleduse taset, mille korral väljapoole suunatud kiirgus, mis mõjub laetud osakestele, suudab tasakaalustada tähe gravitatsioonilise tõmbe. See piir on oluline nii tähtede kui ka akreerivate (mass koguvate) kompaktsete objektide puhul: kui sissetulev akkretsiooni käigus tekkiv heleduse tase ületab selle piiri, võib kiirgus välja suruda sissevoolava aine ja piirata edasist kasvu. See mõiste aitab seletada, miks äärmiselt heledad objektid nagu mõned kvasaarsed või väga massiivsed tähed ei saa lõputult heledaid olla.
Tähtede sisemine ehitus ja tuumasüntees: juba umbes 1920. aasta paiku pakkus Eddington esimesena välja, et tähtede energiakandja võib olla vesiniku liitumine heeliumiks. See idee oli oluline samm tuumasünteesi mõistmisel — hilisemad uuringud ja tuumafüüsika määratlesid detailse mehhanismi (nt prooton-prooton ahel ja CNO-tsükkel), kuid Eddingtoni ettepanek oli esmane ja murranguline.
Mass-heleduse seos ja tähtede struktuur: Eddington uuris seoseid tähe massi ja heleduse vahel ning töötas välja tariife ja võtteid, mis võimaldasid arvutada tähe tasakaalu olukordi, kus täht on toetatud kas gaasirõhu või kiirgustegeliku rõhu abil.

Relatiivsusteooria ja 1919. aasta päikesevarjutuse ekspeditsioon

Eddington on kuulus ka oma töö eest relatiivsusteooria alal. Ta kirjutas mitmeid selgitavaid teoseid ja artikleid, mis tõid Einsteini üldise relatiivsusteooria ideed ingliskeelsele maailmale ning aitasid neid populariseerida. Tema tuntumad populaarteaduslikud raamatud ja lugejatele arusaadavalt kirjutatud selgitused aitasid relatiivsusteooriat laiemalt mõista.

Esimene maailmasõda katkestas paljud teadussuhtlusliinid ja Saksamaa teaduse uued arengud ei olnud Inglismaal hästi teada. Eddington ise, olles rahu aktivist ja teaduskoostöö pooldaja, püüdis säilitada rahvusvahelist teaduslikku dialoogi. Ta korraldas ka ekspeditsiooni 29. mai 1919. aasta päikesevarjutusele, mille eesmärk oli mõõta tähtede näilist asendit Päikese läheduses varjutuse ajal. Need vaatlused andsid ühe varaseima ja kuulsama kinnituse üldisele relatiivsusteooriale: täheldati, et Päikese lähedalt mööduvate tähtede valgus paindub kergelt Päikese suunas täpselt sellise nurga võrra, mida teooria prognoosis. See tulemus tõstis Einsteini ja relatiivsusteooria rahvusvahelisse avalikkuse huviorbiiti.

Kirjandus, filosoofia ja teaduse populariseerimine

Eddington oli samuti tuntud kui kirglik teaduse populariseerija ja mõtleja teadusfilosoofilistes küsimustes. Ta kirjutas mitmeid raamatuid ja loenguid, kus arutles teaduse tunnetuse, matemaatika ja füüsika tähenduse üle ning püüdis siduda keerukaid teoreetilisi ideid arusaadava keelega laiemale lugejaskonnale. Tema kirjutised mõjutasid teadlaste ja huviliste põlvkondi ning populariseerisid kaasaegset füüsikat väljaspool akadeemilise ringkondi.

Autasud, tunnustus ja pärand

Eddington pälvis oma panuse eest tunnustust nii Suurbritannias kui ka rahvusvaheliselt. Tema töö astrofüüsika ja relatiivsusteooria vallas on jätnud püsiva jälje: tema ideed tähtede sisemisest ehitusest ja tuumasünteesist, Eddingtoni piirväärtuse mõiste ning panus relatiivsusteooria levitamisse on kõik oluliseks osaks kaasaegsest tähtede ja kõrgeenergia astrofüüsika mõistmisest.

Kokkuvõte

Sir Arthur Eddington oli mitmekülgne teadlane — teoreetik ja observer, populaarteadlane ja filosoof. Tema töö aitas lahendada mõningaid tähtsamaid küsimusi selle kohta, kuidas tähed toodavad energiat, kuidas valgus käitub tugevate gravitatsiooniväljade läheduses ning millised piirid seavad füüsikalised protsessid heledusele ja massi kogunemisele. Tema pärand elab edasi nii teaduslikes mõistetes (nt Eddingtoni piirväärtus) kui ka laiemas arusaamas teaduse rollist ühiskonnas.

Küsimused ja vastused

K: Kes oli Sir Arthur Stanley Eddington?

V: Sir Arthur Stanley Eddington oli oluline inglise teadlane 20. sajandi alguses. Ta oli astronoom, füüsik ja matemaatik, kes tegi oma suurimaid töid astrofüüsika alal. Ta oli ka teadusfilosoof ja teaduse populariseerija.

K: Mis on Eddingtoni piir?

V: Eddingtoni piir on nime saanud tema järgi ja see on tähtede heleduse loomulik piir ehk kiirgus, mis tekib akkretsiooni tagajärjel kompaktsele objektile (mis põhjustab heleduse).

K: Mida ta eeldas 1920. aasta paiku?

V: Umbes 1920. aastal nägi ta ette tähtede tuumasünteesi avastamist ja mehhanismi, mille ta avaldas oma töös "The Internal Constitution of the Stars". Sel ajal oli see tähtede energiaallikas täielik mõistatus, kuid Eddington oletas õigesti, et tegemist on vesiniku liitumisega heeliumiks.

K: Mille poolest ta veel kuulus on?

V: Ta on kuulus ka oma töö eest relatiivsusteooria alal, kus ta kirjutas mitmeid artikleid, mis selgitasid Einsteini teooriat neile, kes oskasid inglise keelt. Lisaks viis ta läbi ekspeditsiooni päikesevarjutuse vaatlemiseks, mis andis ühe varaseima kinnituse üldisele relatiivsusteooriale.

K: Kuidas mõjutas I maailmasõda teadussuhtlust?

V: Esimene maailmasõda katkestas paljud teadussuhtlusliinid, nii et Saksa teaduse uued arengud ei olnud sel ajal Inglismaal hästi teada.

K: Kuidas sai Eddington tuntuks oma tõlgenduste ja üldrelatiivsusteooria selgitustega?

V: Eddington sai tuntuks oma kirjutiste kaudu, milles ta selgitas Einsteini teooriat neile, kes oskasid inglise keelt, ning korraldas ekspeditsiooni päikesevarjutusele, mis kinnitas üldist relatiivsusteooriat.