他带领着一支天文考察队去验证爱因斯坦的广义相对论，解释了膨胀宇宙的思想，并推导出恒星的内部结构。

在两次世界大战期间的那些岁月里，亚瑟 · 斯坦利 · 爱丁顿（Arthur Stanley Eddington）受到人们普遍的尊重，这件事对今日的读者是很难用言语表达的。他对物理学思想的发展产生了深远的影响。这种影响首先来自他本人对天文学和天体物理学的贡献，其次来自他对其他人作出贡献的真知灼见。他常常比他们本人更深刻地洞察其发现的重要意义，并且更熟练地阐述这些发现。更进一步，他对物理学本质进行揭示的企图仍继续影响着以后几代科学家的思想，其中大多数人从未认识到他们可能正从事着一项由爱丁顿开始的探索。

爱丁顿出生于1882年，其父母是贵格会教徒（Quaker）。2年以后他失去了父亲。他在欧文斯学院（现在的曼彻斯特大学）学习数学和物理；然后到了剑桥大学，在那里他是高年级数学学位考试一等及格者（Senior Wrangler）这是最高的数学荣誉。1906年至1913年他在格林威治皇家天文台工作，那时他是剑桥的天文学和经验哲学方面的教授。6年以后，他带领一支著名的考察队去一个靠近赤道非洲的岛屿观测日食，以验证爱因斯坦新的广义相对论。他在伦敦的皇家天文学会担任会长，1930年封为爵士，于1944年去世。

爱丁顿在1906年进入皇家天文台之前，似乎没有明确的科学目标。然而在那里他积极热情地加入了天文台的工作，例如，测量纬度变化的规划，这项规划几乎以这样或那样的形式持续至今。

下一个10年中的大部分时间，爱丁顿专心于分析太阳的运动，这一研究领域由荷兰天文学家J. C. 卡普坦（J. C. Kapteyn）于1904年开创。爱丁顿在他的第一本书中回顾了这一课题的全部问题，包括他自己的主要贡献，于1914年出版，书名为《太阳运动和宇宙结构》?

这本书的主要部分是关于太阳运动学，它对以后众多的研究提供了起始点。最后一章对有关太阳动力学的其他大量工作起了促进的作用。爱丁顿还引起了可能是最早的关于所谓的旋转星云是什么的严格而明达的讨论。他赞成它们像我们银河系一样的观点，这当然是正确的。最后，他提请人们注意这样的假设是必要的——正如亨利 · 彭加勒（Henri Poincare）已提出的那样——即银河系正在旋转。简而言之，爱丁顿是最早对以后所了解的观测宇宙大尺度结构进行分类的人。

爱丁顿于1916年开始对恒星结构进行研究，当时他试图了解著名的“造父变星”是如何在亮度上产生周期性变化的。他分析认为，造父变星犹如气体球一样，通过膨胀和收缩而起作用的。这项成果的质量是一流的，它的明显成功使爱丁顿更进一步认为，从更广泛的意义上说，气体球可能是一个合适的恒星模型。

因此，爱丁顿着手解决由已知质量和组成的物质构成物体的平衡态计算问题，这一物体具有理想气体的行为，由引力聚在一起，同时通过辐射传递能量。他根据这种物质不传导的性质和物理状态，以及产能之源在其中的分布，假设了一个公式。瑞士物理学家J. R. 埃姆登（J. R. Emden）已计算了特殊引力气体球（如polytropes）的平衡态。爱丁顿注意到，在某些可能的简化情况下，他的方程和埃姆登的方程可以十分相像，因此他可以利用埃姆登的数字结果。用这种方法，他获得丁自称的标准恒星模型。

爱丁顿的模型预言了恒星质量、半径和光度之间的一个简单关系，其中半径的影响相当小，他发现这样产生的质量一光度“定律”符合所有普通恒星的观测数据，包括太阳，他有太阳的图示。因此，这样的恒星看上去其基本行为犹如理想气体。

那些比日常的液体和固体的密度大许多倍的物质——就像恒星中心区域可能存在的——应该符合与我们呼吸的气体相同的气体定律，这是一种革命性的思想。这是爱丁顿的发现。

爱丁顿通过证明辐射能量离开恒星的方法必须与其物质的不传导性相悖来解释他的发现。根据由简单量子理论导出的一个公式，这种不传导性取决于物质的温度和密度。他的计算似乎显示，温度和密度必须自行调节到由他的质量－光度定律所描述的总输出功率。如果不是这样，该恒星将不能保持稳定状态，这意味着，我们不会拥有任何恒星。

爱丁顿的模型也能说明恒星深处所产生的能量来到其表面然后离开的过程，对太阳而言，平均1，000万年。这样，如果太阳中所有的能源今天完全被切断其源，那么，我们也要花1，000万年时间才能注意到它有所不同。正是这种原因和其最终可见结局之间的延滞，才使得爱丁顿能说出这么多恒星内部的奥秘，而无需知道恒星如何获得其能源。

当爱丁顿将他的结论向皇家天文学会介绍时，引起了强烈的争论。一些天文学家跟随金斯（J. H. Jeans）争辩道，恒星发出的光完全依赖于其中的源；如果不知道这一个，你便不能去预言另一个。有的人还说，像砖一样密度的物质可以被看作同气体一样对待，这种说法是荒谬无稽的。一段时间以后，另一位伟大的天文学中的开拓者E. A. 米尔恩（E. A. Milne）认为，爱丁顿的某些结论是他将限制条件引进他数学的结果，而不是他的问题的物理学。

在20年代中期皇家天文学会的月会上，由此产生的争论吸引了人们浓厚的兴趣，国内最著名的许多科学家出席了月会。爱丁顿和金斯互不相让；他们以这种方式表现——也乐于如此——因为私下里他们有着很好的关系。当一些更年轻的天文学家加入这场论争时，他们常会更加忧虑。直接的总体结果已在爱丁顿心中决定了。

爱丁顿在1926年出版的《恒星的内部结构》一书中，提出了大量观点。这本书已成为天体物理学理论的伟大的经典著作。

爱丁顿比他自己知道的更幸运。12年以后，热核反应作为恒星中能量生成的过程已被人们接受。这一过程对温度极其敏感。实际恒星的这种性质的显示能够说明，为什么爱丁顿在了解更多的产能过程以前，能够发现这么多恒星构造情况。

大多数天体物理学家还相信，诏35年前后，爱丁顿误入歧途却促成了一起特殊项目的进展。他自己已说明了，当他将自己的处理方法试用于密度极大的恒星上时——诸如白矮星，其中最著名的例子是天狼星伴星。从地球上看，除了太阳，天狼星是最明亮的恒星——他是如何意外地遇到了一个死胡同的。剑桥的数学物理学家立刻指出：在密度这么大的恒星上，自由电子将形成一种简并气体，这是量子力学的观点，亦即它们将竭力抵抗更进一步的压力◆。因此，这种物质将遵从一种“状态方程”，它不同于爱丁顿所使用的使物质呈现“经典标准”的方程。R. H. 福勒（R. H. Fowler）认为，这样的话，这一困难明显地可以完全解决。爱丁顿对这种解释十分赞同。

然而，其他一些理论家指出，产生这种简并电子的压力也将使它们的有效速度提高到接近光速，这样，相对论效应不久就十分重要了。他们认为，描写相对论简并电子气体的状态方程又是不同的。其后，剑桥大学的S. 钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）作出了一项令人瞩目的发现。如果由这种物质构成的一个物体其质量超过“钱德拉塞卡极限”——约为1.5个太阳质量，那么它就不可能存在平衡态。除非意外发生的某些过程使这样一个物体崩溃，那么，它就将发生灾难性的坍缩，趋向于众所周知的黑洞状态——它的引力吸引甚至阻止光线从它上面逃逸出去。尚无已知的观测证据与钱德拉塞卡的结论相冲突。

爱丁顿并不接受这种结论，他将它视作一种理论的间接证明法。大多数天体物理学家认为他明显是错了；实际上，他证实了在钱德拉塞卡的工作中并没有错误。然而，至今据我所知，甚至在50年以后，尚无人明确地讨论过比钱德拉塞卡极限大的一个真实物体究竟是如何演变的。在已观测到的恒星系统中，还没有任何黑洞状态的候选者已被令人信服地证实。在此，我们也许正在靠近标准相对论和量子论的适用极限处工作。如果还没有超越这些极限，大概爱丁顿确实是错了；如果爱丁顿是正确的，那么其他人肯定在某些方面超越了极限。

70多年前，当爱丁顿着手研究恒星结构时，这一领域的知识几乎为零。令人惊奇的是，不久他达到的境地，对今天一些主要的基础领域而言都是正确的。也许他有一点幸运，也许他对相对论简并的结论是错误的，但他对物理学的洞察能力和见识仍是令人敬畏的。

爱丁顿最初的天文学究，以《恒星运动》—书为最高标志，他说明了一个星系的结构，当然对所有星系都有效。随后，他在《内部结构》一书中、关于恒星的结构达到了顶峰。由于恒星是组成任何星系的基础，因此，现代天文学中的每一事件都必须依仗于爱丁顿的发现。这是对某个人所做工作的极大赞誉。

爱丁顿走得更远，因为他证明了爱因斯坦最初的稳定宇宙模型是不稳定的。由此，他根据广义相对论认为，宇宙一定正在膨胀（或者正在收缩，但不会稳定）。他对大范围宇宙的天文学作出了重要的贡献。

爱丁顿站在宇宙学以外的立场上来看待他在宇宙学上的工作。实际上，他已把重点放在他当时开始系统阐述的更重要的哲学思维方面，而不只是他在天文学中已获得的一切。什么是宇宙？什么是物理学？这些基本问题是爱丁顿在他科学生涯的后半生所专心致志的。

爱丁顿是一个伟人，一个伟大的科学家——也是一个伟大的机会主义者。每一个伟人都必须利用一切机会；如果他不利用，我们就不会知道他，我们也木会称他伟大，或者其他什么。有些研究领域已为他准备好了，例如，卡普坦的恒星运动，埃姆登的恒星结构。更广泛地说，原子物理学刚好达到爱丁顿可以利用它并可以理解的这一阶段，亦即关于恒星物质的电离性、不传导性以及恒星中的产能机制等。这些事例说明，爱丁顿令人惊异的直觉开创的机会引导他开发出如此丰饶的矿产。

在剑桥，爱丁顿除了具有与他同时期的人一样的许多普通兴趣之外，人们说不出他属于任何学派。虽然他必定会有相当杰出的、忠诚的研究生作为继承者，但他根本就没有发现一个他自己的学派。由于同样的原因，他有110多篇研究论文，但他的合作者却只有7个。

最后一点，在爱丁顿的物理基本理论中，他只是一小部分独立地追求本质上相似目标的人员之一。爱丁顿、爱因斯坦、米尔恩，稍晚的欧文 · 薛定谔和稍早的赫尔曼 · 威尔都试图建立物理学和宇宙学的统一理论，但最后都失败了。人们可以说他们在这种努力中浪费了时间和才能。如果人们对这些人分别地想想，那么很难知道他们可能会做成什么，他们也没有求助于这些挑战者、而且，他们试图要做的正是一些杰出的学者自那以后一直试图要做的事——寻找大统一理论。部分问题现在业已解决，例如有关电磁力和弱核力的统一。

本世纪上半叶指明这些研究发展方向的开拓者，在这一方面最有功绩、最有远见的或许正是爱丁顿。

[Scientific American，1991年6月号］