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广义相对论验证公布,爱因斯坦两大预言被证实
时间:2008/8/28 23:06:40,点击:0

 

2004年美国宇航局的“重力探测器B”卫星发射升空,其使命是验证爱因斯坦广义相对论中的两个重要预言。如今三年过去了,根据“重力探测器B”发回的早期数据,在这位伟大理论物理学家提出的两个重要预言中,至少有一个是正确的。

人们期待已久的广义相对论验证结果终于初露端倪。可以肯定的是,科学家已经确定了广义相对论时空扭曲两大预测效应其中之一----“测地效应”。研究人员目前还在对数据进行进一步研究,以期从中确定更加模糊和微弱的“惯性系拖曳效应”。

在近日举行的美国物理学会年会上,从事该项研究的科学家让同行们在正式结果发布之前“瞥了一眼”相关数据分析。该项目的带头人、美国斯坦福大学物理学家Francis Everitt表示,“较显著的‘测地效应’从数据中完全可见……我们正在完全证实相对论的道路上稳步前进。”

广义相对论(General Relativity?)是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论,统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律,将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以取代传统对于引力是一种力的看法。因此,狭义相对论和万有引力定律,都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况;而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。

美国国家航空航天局(NASA)于2004年4月发射了引力探测器B(Gravity Probe B,简称GP-B),对广义相对论的两项重要预测进行验证。具体地说,就是时间和空间不仅会因地球等大质量物体的存在而弯曲,大质量物体的旋转还会拖动周围时空结构发生扭曲。这两项预测分别被称为“测地效应”和“惯性系拖曳效应”。

GP-B利用四个旋转的乒乓球大小的球体作为陀螺仪,当地球引力拖曳周围时空时,会对每个球体的轴心产生影响。利用飞马星座(Pegasus constellation)中的一颗恒星作为校准,研究人员用望远镜测量了“测地效应”引起的变化。

而为了探测“惯性系拖曳效应”,研究人员不得不确定球体转轴0.000011度的移动,这就好比从400米外看到一根头发丝的宽度。Everitt表示,通过数据研究刚刚“看到”该效应的端倪,不过该小组仍需对外界对球体的其他影响进行解释研究。

GP-B计划于2005年9月终止数据采集,Everitt和同事原本希望于2006年夏公布研究结果,但一些意想不到的情况比如电场影响了球体的方位,使这一时间被迫推迟。Everitt笑称,“你可以把这归咎于我的天真……但我们将尽快完成(分析工作)。”Everitt表示,研究小组正在加紧分析真正有效的时空信号数据,并在12月完成整个工作。

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