Arthur Eddington

아서 스탠리 에딩턴(1882–1944)은 20세기 천문학의 대중적 이해와 내부 구조를 모두 재편한 영국의 천체물리학자이자 퀘이커 평화주의자였다. 제1차 세계대전 기간 왕립천문대의 수석보좌관(Chief Assistant)으로서, 그는 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 원래의 수학적 형식 그대로 읽어낼 수 있었던 극소수의 영국 과학자 중 한 사람이었다. 1919년, 그는 서아프리카 앞바다의 화산섬 프린시페로 떠난 일식 원정을 이끌며 개기 일식 동안 히아데스 성단의 별들을 촬영했다. 병행 팀은 브라질의 소브라우로 향했다. 같은 별들의 야간 사진과 건판을 대조한 결과, 태양을 스쳐 지나가는 별빛이 약 1.75각초 휘어져 있음을 발견했다 — 뉴턴 역학이 예측한 값의 두 배이자 아인슈타인 이론이 요구한 값과 정확히 일치하는 값이었다. 1919년 11월의 발표는 아인슈타인을 하룻밤 사이 세계적 유명 인사로 만들었고, 일반 상대성 이론을 사변이 아닌 경험 물리학으로 확립시켰다. 이후 에딩턴은 항성의 구조로 눈을 돌렸다. 그의 연구 이전, 별의 내부는 사변의 영역이었고 스펙트럼은 오직 표면에 대한 정보만을 주었다. 《항성의 내부 구성》(1926)에서 그는 별이 기체압과 복사압의 조합으로 중력에 맞서 지탱되는 가스 덩어리임을 보였고, 오늘날에도 가르쳐지는 질량-광도 관계를 이끌어냈다 — 태양 10배 질량의 별은 태양보다 열 배가 아니라 약 1만 배 밝게 빛난다. 같은 틀에서 에딩턴 한계가 도출되었다. 주어진 질량의 안정된 천체가 자신의 복사압에 의해 외부 층이 날아가기 전에 유지할 수 있는 최대 광도이다. 이 한계는 대질량 별의 상단 포락선을 정의하며(고광도 청색 변광성이 그 근처에 살고 있다), 블랙홀의 최대 강착률을 규정한다. 퀘이사의 광도는 지금도 에딩턴율의 분수로 표기된다. 에딩턴은 또한 그 메커니즘이 이해되기 훨씬 전부터, 별이 아원자 과정으로 동력을 얻어야 한다고 주장했다 — 수소 네 개가 헬륨 하나로 융합하면 잃어버린 질량만큼의 에너지가 방출된다는 것이다. 비판자들이 태양이 그 과정에 충분히 뜨겁지 않다고 반박하자, 그는 유명한 말을 남겼다. 「우리는 별이 이 과정에 충분히 뜨겁지 않다고 주장하는 비판자와 논쟁하지 않는다. 그에게 더 뜨거운 곳을 찾아가 보라고 말할 뿐이다.」 융합의 세부 사항은 1938년 한스 베테가 완성했다. 그의 가장 덜 빛나는 순간은 1935년, 19세의 수브라마니안 찬드라세카르가 올바르게 유도한 백색왜성의 최대 질량을 공개적으로 조롱하여 블랙홀의 수용을 한 세대 늦춘 일이었다. 찬드라세카르는 그 업적으로 1983년 노벨상을 받았다. 에딩턴은 당대 가장 성공한 과학 대중서 저자이기도 했다. 《별과 원자》, 《물리적 세계의 본질》, 《팽창하는 우주》는 양차 대전 사이에 합쳐서 백만 부 이상 팔렸다. 그는 「시간의 화살」이라는 표현을 만들어냈다. 세상에 일반 상대성 이론을 이해하는 사람이 단 세 명뿐이냐는 질문에 그는 답했다. 「세 번째 사람이 누구인지 떠올려 보려 애쓰고 있습니다.」

1919년 프린시페 일식 원정을 통해 태양 부근의 별빛 편향 1.75각초를 측정하여 일반 상대성 이론을 검증 — 아인슈타인 이론의 최초의 경험적 증명. 항성 내부의 최초의 정량적 이론을 세우고 질량-광도 관계를 유도. 에딩턴 한계: 별과 강착원반의 최대 안정 광도를 규정. 별이 수소-헬륨 융합으로 동력을 얻는다고 초기에 제안(1920년)하여 1938년 베테의 CNO 순환에 거의 20년 앞섬. 열역학적 비가역성을 논하며 「시간의 화살」이라는 표현을 만듦(1927년). 《별과 원자》, 《물리적 세계의 본질》, 《팽창하는 우주》와 같은 기념비적 대중 과학서를 집필하여 양차 대전 사이 일반 대중의 근대 물리 이해를 형성.