Arthur Eddington

Arthur Stanley Eddington se narodil v Kendalu. Jeho táta vedl a učil na soukromé škole v Kendalu, ale brzy zemřel. Ovdovělá máma s dvouletým Arthurem a šestiletou Winifred se odstěhovali k příbuzným do Weston–Super–Mare. U Arthura se už od malinka objevilo matematické nadání, a proto začal studovat na Owen´s College v Manchesteru. Zde ho nejvíce ovlivnil profesor astronomie Arthure Schuster.

Arthur Eddington.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

V Cambridge

V roce 1902 Eddington odešel na Trinity College do Cambridge studovat matematiku. Už v roce 1904 úspěšně zvládl předepsané zkoušky (tripos), ve kterých obstál jako první v pořadí (Senior Wrangler). Bylo to vůbec poprvé, kdy student dosáhl tohoto ohodnocení jen po dvouletém studiu. O jeho nadání v matematice svědčí i to, že získal Smithovu cenu.

Po dalším pobytu na Trinity College se stal v roce 1905 jejím členem a vyučoval zde základy matematiky. V roce 1906 Cambridge opustil a přijal místo na Královské observatoři v Greenwichi, kde ve funkci Chief Asistent působil až do roku 1913. V tomto roce se vrátil na Cambridge, kde získal unolněné místo profesora astronomie a zůstal tu až do své smrti. Po roce začal pracovat ještě jako ředitel univerzitní observatoře.

Eddington - učitel

Eddington měl vždy zájem o práci mladých kolegů nebo studentů. Setkat se s ním a popovídat si o své práci vyžadovalo ale jistou dávku trpělivosti. Vyrušit profesora v práci se téměř vždy rovnalo vyhození z pracovny, protože Eddington byl zahloubaný ve svých myšlenkách. Daleko lepší bylo počkat, až profesor přijde sám. Eddington byl skvělý spisovatel, ale velmi špatný přednášející. Text většinou četl monotónním hlasem, málokdy se podíval na své posluchače. Proto jeho univerzitní přednášky navštěnovalo jen málo studentů.

Eddington se nikdy neoženil. Málokdy opouštěl svůj dům na pozemku univerzitní observatoře. Pečovala tu o něj jeho máma a sestra.

Výzkum pohybu hvězd

První Eddingtonova práce se týkala pozorování a měření vlastního pohybu hvězd. Navázal na objev Jacoba Kapteyna z roku 1904, který objevil dva proti sobě se pohybující hvězdné proudy ležící v galaktické rovině. Eddington v letech 1905 až 1915 vypracoval podrobnou teorii těchto proudů. Potvrdil především jejich skutečnou nezávislost na poloze pozorovacího místa nebo místních pohybech. Považoval za pravděpodobné, že hvězdy v Galaxii se pohybují k centru i od něj ve směru spirálních ramen. Završením úsilí dopátrat se podstaty věci byl v roce 1927 objev Jana Oorta rotace Galaxie.

V roce 1916 získal Eddington prostřednictvím Willema de Sittera z Nizozemí Einsteinovu práci o relativitě z roku 1915. Na žádost fyzikální společnosti v Londýně připravil referát o této práci, který později vyšel pod názvem Report on the Relativity Theory. Byla to vůbec první soubornější informace o teorii relativity v anglickém jazyce.

Expedice za zatměním Slunce

Jedním ze způsobů jak ověřit obecnou teorii relativity bylo změřit ohyb světla z hvězd při průchodu kolem slunečního kotouče. Jediná vhodná chvíle by byla při zatmění Slunce. V roce 1919 proto vědci uspořádali dvě výpravy za slunečním zatměním, které proběhlo 29. května 1919. Vedoucím první expedice byl Arthur Eddington a expedice směřovala k západnímu pobřeží Afriky, na Princovy ostrovy. Druhou expedici vedl  Andrew Crommelin a směřovali do brazilského Sobralu.

Jedna z Eddingtonových fotografií ze zatmění Slunce.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Obě výpravy měly pěkné počasí a fotografie hvězd z okolí slunečního kotouče se podařily. K porovnání bylo nutné ještě za půl roku vytvořil fotografie hvězdného nebe bez slunečního kotouče. Eddingtonova výprava musela Princův ostrov brzy opustit, protože hrozila stávka zaměstnanců paroplavební společnosti. Rozhodující byly kontrolní snímky ze Sobralu. Po vyhodnocení byly výsledky potvrzující obecnou teorii relativity předneseny na zasedání Royal Society 6. listopadu 1919.

Arthur Eddington.
Zdroj: National Portrait Gallery, London. Autor: Walter Benington. Under Creative Commons.

Výzkum hvězd

Eddinton výrazně přispěl k rozvoji astrofyziky. Zabýval se především stavbou hvězd, v roce 1917 odhadl teplotu hvězdného nitra na 10⁶ K. Podle jeho modelu platilo, že čím těžší prvky hvězda ve svém nitru obsahuje, tím vyšší teplotu má. Na základě této myšlenky odhadl složení Slunce – jedna třetina vodíku a zbytek helium s nepatrným množstvím ostatních lehkých prvků.

Otázkou zůstávalo, kde hvězda bere energii. Eddington se domníval, že ji získává pravděpodobně jednou ze tří možností: přeměnou těžších prvků na lehčí, obrácenou přeměnou a nebo anihilací. Ve dvacátých letech objevil vztah mezi hmotou hvězdy a její svítivostí. Vytvořil nový model konečného a neohraničeného vesmíru, matematicky založeného na Einsteinově teorii relativity. Teoreticky vysvětlil pulsaci cefeid.

V horní řadě zleva: Albert Einstein, Paul Ehrenfest, Willem de Sitter, v dolní řadě Arthur Eddington a Hendrik Lorentz v Leidenu v roce 1923.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

V roce 1926 Eddington dosavadní poznatky shrnul v The Internal Constitution of the Stars, které je významným mezníkem ve vývoji astrofyziky vůbec. Je to klasický popis stavu hvězd v zářivé rovnováze. Numerické výsledky jsou ovšem z dnešního hlediska nepřijatelné, neboť zanedbávají poměr vodíku a hélia. Výsledky jeho teorie ale dnes už neplatí, protože Eddington nepočítal s tlakem záření. Po roce 1938 se jeho hlavním pracovním zájmem stalo hledání teorie, která by dokázala spojit kvantovou fyziku, relativitu a kosmologii.

Použité zdroje

[1] JÁCHIM, F. Arthur Stanley Eddington a první poznatky o nitru hvězd. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, únor 2005, roč. 14, č. 6, s. 377–379. ISSN 1210–1761.

[2] JÁCHIM, F. Přínost Arthura Stanleye Eddingtona k rozvoji astronomie 20. století. Československý časopis pro fyziku, 2003, č. 5, svazek 53, s. 341–347. ISSN 0009–0700.

[3] VANÝSEK, V. A. S. Eddington a astrofyzika našeho století. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, 1982, č. 6., s. 308–317.

[4] ZAMAROVSKÝ, P. Proč je v noci tma? Příběh paradoxu temného nebe. 2. vydání. Praha: AGA, 2011. ISBN 978–80–904582–1–5.