Άρθουρ Στάνλεϋ Έντινγκτον

Ο σερ Άρθουρ Στάνλεϋ Έντινγκτον (Arthur Stanley Eddington, Kendal Αγγλίας, 28 Δεκεμβρίου 1882 – Κέμπριτζ, 22 Νοεμβρίου 1944), Μέλος του Τάγματος της Αξίας, Μέλος της Βασιλικής Εταιρείας ήταν Βρετανός αστροφυσικός.  Το όριο Eddington, το φυσικό άνω όριο που συνδέει την ακτινοβολία με τη βαρύτητα που εξισορροπεί την πίεσή της ονομάσθηκε έτσι προς τιμή του. Είναι ιδιαιτέρως γνωστός για την εργασία του στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, την οποία και διέδωσε ευρύτερα στον επιστημονικό κόσμο μετά την ανάπτυξή της από τον Αϊνστάιν.

Τα πρώιμα χρόνια του 
Ο Άρθουρ Στάνλεϋ Έντινγκτον ήταν το νεότερο τέκνο οικογένειας Κουακέρων. Ο πατέρας του, ο Άρθουρ Χένρι Έντινγκτον (Arthur Henry Eddington), ήταν δάσκαλος και διευθυντής του Stramongate School στο Κένταλ (Kendal), αλλά πέθανε από την επιδημία τυφοειδούς του 1884. Η μητέρα του, Σάρα Αν Στάουτ (Sarah Ann Stout), καταγόταν από το Ντάρλινγκτον (Darlington) και όταν χήρευσε μετακόμισε με τα δύο παιδιά τους στο Γουέστον (Weston-super-Mare), όπου και ο Άρθουρ Στάνλεϋ πήρε την πρώτη εκπαίδευση.

Το 1893 εισάχθηκε στο Brymelyn School, όπου επέδειξε για πρώτη φορά τις ικανότητές του πρωτεύοντας τόσο στα Μαθηματικά όσο και στα φιλολογικά μαθήματα. Κέρδισε υποτροφία το 1898 και μπόρεσε έτσι να παρακολουθήσει το Owens College (το σημερινό Πανεπιστήμιο Βικτόρια) του Μάντσεστερ από την ηλικία των 16 ετών. Στράφηκε στη Φυσική, ενώ επηρεάσθηκε πολύ από τον μαθηματικό Χόρας Λαμ (Horace Lamb). Η πρόοδός του εξακολούθησε ταχεία και, κερδίζοντας πρόσθετες υποτροφίες, αποφοίτησε το 1902 με άριστα (First Class Honours).

Ο Έντινγκτον συνέχισε με μεταπτυχιακές σπουδές στο Trinity College του Κέμπριτζ από το 1903. Αποφοίτησε με μάστερ το 1905 και άρχισε επιστημονική έρευνα στα Εργαστήρια Κάβεντις με θέμα τη θερμιονική εκπομπή, χωρίς όμως επιτυχία.

Μετά την αποχώρησή του από το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, αργότερα το 1905, ο Έντινγκτον βρήκε απασχόληση ως α΄ βοηθός του Βασιλικού Αστρονόμου στο Βασιλικό Αστεροσκοπείο του Γκρήνουιτς. Εργάσθηκε στη λεπτομερή ανάλυση της παραλλάξεως του αστεροειδή 433 Έρως σε φωτογραφικές πλάκες. Ανέπτυξε μια νέα στατιστική μέθοδο βασισμένη επί της φαινομενικής μετατοπίσεως δύο αστέρων του υποβάθρου, κερδίζοντας έτσι το Βραβείο Smith του 1907.

Με το βραβείο ήλθε και μία υφηγεσία στο Τρίνιτι Κόλετζ. Τον Δεκέμβριο 1912 ο George Darwin, γιος του Καρόλου Δαρβίνου, πέθανε ξαφνικά και ο Έντινγκτον προάχθηκε στη θέση του ως «Πλουμιανός Καθηγητής της Αστρονομίας και της Πειραματικής Φιλοσοφίας» (Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy). Το 1913 απεβίωσε και ο Ρόμπερτ Μπολ, κάτοχος της έδρας της  «Θεωρητικής Αστρονομίας και Γεωμετρίας» ("Lowndean Professor of Astronomy and Geometry"), και ο Έντινγκτον έγινε διευθυντής ολόκληρου του Αστεροσκοπείου του Κέμπριτζ το 1914, ενώ σύντομα εκλέχθηκε και μέλος (Fellow) της Βασιλικής Εταιρείας.

Κατά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο ο Έντινγκτον κλήθηκε για στρατιωτική υπηρεσία, αλλά ως κουακέρος και ειρηνιστής αρνήθηκε να υπηρετήσει και ζήτησε εναλλακτική θητεία ως αντιρρησίας συνειδήσεως. Φίλοι του επιστήμονες επιχειρηματολόγησαν επιτυχώς υπέρ της απαλλαγής του από στρατιωτικές υποχρεώσεις εξαιτίας της σημασίας του ως επιστήμονα.

Οι έρευνές του 

Μετά τον πόλεμο, ο Έντινγκτον ταξίδεψε στο νησί Πρίνσιπε του Ατλαντικού για να παρατηρήσει την έκλειψη Ηλίου της 29 Μαΐου 1919. Κατά τη διάρκεια της ολικής της φάσεως φωτογράφησε τους αστέρες που φαίνονταν δίπλα στον Ήλιο. Κατά τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, οι θέσεις των αστέρων δίπλα στον Ήλιο θα φαίνονταν ελαφρώς μετατοπισμένες, καθώς το φως τους θα είχε καμφθεί από το ηλιακό βαρυτικό πεδίο. Αν θεωρούσαμε πάλι ότι το φως έχει βάρος, αλλά ίσχυε ο Νευτώνειος νόμος της βαρύτητας, τότε η μετατόπιση θα ήταν ακριβώς η μισή.

Οι παρατηρήσεις του Έντινγκτον, που δημοσιεύθηκαν το 1920, επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Αϊνστάιν, πράγμα που έκανε εντύπωση και αναφέρθηκε από εφημερίδες σε όλο τον κόσμο ως μεγάλη είδηση. Πρόσφατα πάντως υποδείχθηκε ότι τα ανεπεξέργαστα δεδομένα ήταν ανεπαρκή για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων και ο Έντινγκτον ήταν επιλεκτικός ως προς το ποια δεδομένα χρησιμοποίησε.

Ο Έντινγκτον ερεύνησε επίσης θεωρητικώς το εσωτερικό των αστέρων και οδήγησε την Επιστήμη στην πρώτη αληθινή κατανόηση των φυσικών φαινομένων που λαβαίνουν χώρα εκεί. Υπήρξε ο πρώτος που είδε τους αστέρες ως σφαίρες ιονισμένου αερίου σε διαρκή αγώνα κατά της βαρυτικής καταρρεύσεως με «όπλα» την πίεση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (φωτονίων) και την πίεση του αερίου σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον κατάλαβε ότι η ύλη τους σε αυτές τις συνθήκες συμπεριφέρεται πρακτικά ως ιδανικό αέριο, πράγμα που θα απλοποιούσε σημαντικά τους μαθηματικούς υπολογισμούς για τη θεωρητική τους μελέτη. Με αυτές τις βασικές παραδοχές, ο Έντινγκτον ανακάλυψε τη σχέση μάζας-λαμπρότητας στους αστέρες και απέδειξε ότι η θερμοκρασία στο κέντρο τους πρέπει να ανέρχεται σε εκατομμύρια βαθμούς. Ο πρώτος που υποστήριξε ότι οι αστέρες αντλούν την ενέργεια που εκπέμπουν από πυρηνική σύντηξη υδρογόνου σε ήλιο ήταν ο Γάλλος Ζαν Μπατίστ Περέν (Jean Baptiste Perrin), αλλά ο Έντινγκτον αναφέρεται συχνά στη θέση του, ως ένας από τους κυριότερους πρώτους υποστηρικτές της ιδέας.

Ο Έντινγκτον έδινε συχνά διαλέξεις περί της Θεωρίας της Σχετικότητας και είχε τη φήμη του εκλαϊκευτή των εννοιών της τόσο στο ευρύ κοινό όσο και στους επιστήμονες που δεν την είχαν διδαχθεί. Συγκέντρωσε πολλές τέτοιες διαλέξεις για το έργο του «Μαθηματική Θεωρία της Σχετικότητας» (Mathematical Theory of Relativity, 1923), το οποίο ο Αϊνστάιν επαίνεσε ως «την καλύτερη παρουσίαση του θέματος σε οποιαδήποτε γλώσσα».

Ο Έντινγκτον αντιτάχθηκε στη θεωρία του νεαρού τότε επιστήμονα Σουμπραμανιάν Τσαντρασεκάρ για τη μέγιστη μάζα των λευκών νάνων. Τελικά ο Τσαντρασεκάρ είχε δίκιο και πήρε το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1983.

Η «θεμελιώδης θεωρία» 
Από το 1920 ως τον θάνατό του, ο Έντινγκτον επικεντρώθηκε όλο και πιο πολύ στη «θεμελιώδη θεωρία», γνωστή σήμερα ως «Θεωρία του παντός», δηλαδή την ενοποιημένη θεωρία της Κβαντομηχανικής και της σχετικιστικής θεωρίας της βαρύτητας. Αρχικώς προχώρησε «παραδοσιακά», αλλά αργότερα στράφηκε στην ανάλυση των αδιάστατων λόγων των θεμελιωδών σταθερών της Φυσικής.

Η βασική του προσέγγιση ήταν να συνδυάσει αρκετές θεμελιώδεις σταθερές με τρόπο ώστε να παραγάγει ένα αδιάστατο μέγεθος (βλ. διαστατική ανάλυση). Συχνά το αποτέλεσμα ήταν αριθμοί κοντά στο 1040, το τετράγωνό του ή την κυβική του ρίζα. Πεποίθηση του Έντινγκτον ήταν πως η μάζα του πρωτονίου και το ηλεκτρικό φορτίο του ηλεκτρονίου αποτελούσαν ένα «φυσικό και πλήρη καθορισμό για την κατασκευή ενός Σύμπαντος», και ότι οι τιμές τους δεν ήταν τυχαίες. Σε ανάλογες έρευνες επιδόθηκε και ο Πωλ Ντιράκ («υπόθεση των μεγάλων αριθμών του Ντιράκ»).

Ο Έντινγκτον πίστευε ότι είχε ανακαλύψει μία αλγεβρική βάση για τη θεμελιώδη Φυσική, που την ονόμασε "E-frames" (αντιπροσώπευε μία συγκεκριμένη ομάδα). Μολονότι η θεωρία του με τη μορφή αυτή έχει εγκαταλειφθεί πλέον από τους φυσικούς, παρόμοιες αλγεβρικές προσεγγίσεις συνεχίζουν να αποτελούν το υπόβαθρο πολλών σύγχρονων προσπαθειών για μια «Θεωρία του παντός». Ο Έντινγκτον δεν συμπλήρωσε τη σχετική του έρευνα, ούτως ή άλλως, και το έργο του Fundamental Theory εκδόθηκε μεταθανατίως το 1946.

Ως χαρακτήρας, ο Έντινγκτον ήταν πολύ ντροπαλός και διακρινόταν από βαθύτατη πίστη στον Θεό, όπως φαίνεται στο βιβλίο του «Γιατί πιστεύω στον Θεό: Επιστήμη και θρησκεία όπως τις βλέπει ένας επιστήμονας» (Why I Believe in God: Science and Religion, as a Scientist Sees It, 1930).

Τιμητικές διακρίσεις 
 Μετάλλιο Bruce (1924)
 Μετάλλιο Henry Draper (1924)
 Χρυσό μετάλλιο της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας (1924)
 Βασιλικό Μετάλλιο της Βασιλικής Εταιρείας (1928)
 Τίτλος του Ιππότη (Σερ) (1930)
 Παράσημο Order of Merit (1938)

Ονομάσθηκαν προς τμή του 
 Ο αστεροειδής 2761 Έντινγκτον
 Ο κρατήρας Έντινγκτον στο βόρειο ημισφαίριο της Σελήνης
 Το όριο Eddington
 Οι συντεταγμένες Eddington-Finkelstein στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας 
 Ο αριθμός Eddington-Dirac
 Το Μετάλλιο Eddington της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας

Ο Έντινγκτον ως συγγραφέας 
Ο Έντινγκτον υπήρξε και εξαιρετικός εκλαϊκευτής της επιστήμης. Συνέγραψε πολλά εκλαϊκευτικά βιβλία. Κατέστησε γνωστό το λεγόμενο «θεώρημα των άπειρων πιθήκων» στο βιβλίο του «Η Φύση του Φυσικού Κόσμου» (The Nature of the Physical World, 1928) με την αρχική μορφή: «Εάν μια στρατιά πίθηκοι κοπανούσαν συνεχώς γραφομηχανές, ίσως να έγραφαν όλα τα βιβλία στο Βρετανικό Μουσείο».

Εργογραφία 
 1914. Stellar Movements and the Structure of the Universe. London: Macmillan.
 1920. Space, Time and Gravitation: An Outline of the General Relativity Theory. Cambridge University Press. ISBN 0-521-33709-7
 1923, 1952. The Mathematical Theory of Relativity. Cambridge University Press.
 1926. Stars and Atoms . Oxford: British Association.
 1926. The Internal Constitution of Stars. Cambridge University Press. ISBN 0-521-33708-9
 1928. Fundamental Theory. Cambridge University Press.
 1928. The Nature of the Physical World. MacMillan. 1935 replica edition: ISBN 0-8414-3885-4, University of Michigan 1981 edition: ISBN 0-472-06015-5 (1926-27 Gifford lectures)
 1929. Science and the Unseen World. Macmillan. ISBN 0-8495-1426-6, 2004 reprint: ISBN 1-4179-1728-8
 1940?. The Expanding Universe: Astronomy's 'Great Debate', 1900-1931. Cambridge University Press. ISBN 0-521-34976-1
 1930. Why I Believe in God: Science and Religion, as a Scientist Sees It
 1935. New Pathways in Science. Cambridge University Press.
 1936. Relativity Theory of Protons and Electrons. Cambridge Univ. Press.
 1939. Philosophy of Physical Science. Cambridge University Press. ISBN 0-7581-2054-0 (1938 Tarner lectures at Cambridge))
 1925. The Domain of Physical Science. 2005 reprint: ISBN 1-4253-5842-X
 1946. Fundamental Theory. Cambridge University Press.

Παραπομπές

Πηγές
 Douglas: The Life of Arthur Eddington. Nelson 1957.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι και αναφορές 

 O'Connor, J. J., and E. F. Robertson, "Arthur Stanley Eddington ". School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland.
 Eddington Μνημειώδεις φράσεις
 Bennett, Clark:«Sir Arthur Eddington (1882-1944)». Founding Fathers of Relativity.
 Tenn, Joseph S.,"Arthur Stanley Eddington ". The Bruce Medalists.
 Experiments of Sobral and Príncipe repeated in the space project in proceeding in fórum astronomical. 
 Clausen, Ben, "Men of Science and of Faith in God, Sir Arthur Stanley Eddington (1882–1944)".
 Russell, Henry Norris: «Review of The Internal Constitution of the Stars by A.S. Eddington». Ap.J., τόμος 67, σελ. 83 (1928).
 Durham, Ian T.: «Eddington & Uncertainty». Physics in Perspective (Σεπτ. – Δεκ.). Arxiv, History of Physics.
 
 Awarding of Bruce Medal: PASP, τόμος 36 (1924), σελ. 2 
 Awarding of RAS gold medal: MNRAS, τόμος 84 (1924), σελ. 548 
 Waller, John, "Einstein's Luck: The Truth Behind Some of the Greatest Scientific Discoveries". Oxford University Press, 2003. ISBN 0-19-860719-9
 Claus Bernet: Eddington, Arthur Stanley, in: BBKL, 32, 2011, 278-288: http://www.kirchenlexikon.de/e/eddington_a_s.shtml

Άγγλοι αστρονόμοι
Άγγλοι φυσικοί
Αστροφυσικοί
Αστρονόμοι του 20ού αιώνα
Θεωρητικοί της σχετικότητας
Κουάκεροι
Εταίροι της Βασιλικής Εταιρείας