美探测卫星证明爱因斯坦预言之一正确

（转自新浪科技讯，杨孝文）

美国宇航局“重力探测器B”卫星

美国宇航局“重力探测器B”卫星

地球周围时空旋涡想象

2007年4月17日消息，据国外媒体报道，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。

验证广义相对论两大效应

正在分析“重力探测器B”卫星数据的科学家表示，他们将在接下来的八个月时间验证爱因斯坦的另一个预言正确与否。“重力探测器B”卫星于2004年4月20日从美国加利福利亚发射升空。探测任务首席科学家在佛罗里达州窗体底端杰克逊维尔召开的一次物理学会议上公布了此次试验的部分细节。

“重力探测器B”卫星携带有四个超高精度陀螺仪，用于测试广义相对论的两个效应。其中一个称为短程线效应(Geodetic effect)，另一个称为坐标系拖曳效应(Frame—draging effect)。按照爱因斯坦的推理，他认为一个大质量天体，如地球，会让周围的时空扭曲，就像一颗保龄球放在软床垫上形成的漩涡，而且天体的重力会拖着时空一起旋转，这种扭转效应称为“坐标系拖曳”。

年底公布最终结果

短程线效应类似于一颗保龄球放在软垫上，软垫凹陷变形的形状。如果保龄球接着旋转，它将开始“死拉硬拽”软垫随着自己转动。同样，地球在旋转时，也会以类似方式拖拉周围时空旋转，只不过这种转动幅度很小，令人难以察觉。在一年时间内，这些效应可能会引起陀螺仪旋转角度以微乎其微的量变化。

“重力探测器B”任务首席科学家、斯坦福大学教授弗朗西斯·埃福瑞特(Francis Everitt)在上周末于杰克逊维尔召开的美国物理学会大会上讨论了卫星发回的初步结果。“重力探测器B”陀螺仪发回的数据将爱因斯坦短程线效应精确度确定为高于1%。斯坦福大学的科学家依旧会从这些数据中分析坐标系拖曳效应的信息。他们计划于今年12月公布试验的最后结果，即在对数据进行八个月分析之后。

带来更多疑问

英国伦敦帝国学院物理学家蒂姆·苏姆纳教授在接受英国广播公司(BBC)采访时表示：“在现阶段宣布研究初步结果非常鼓舞人心，这是通向最后重大发现的道路。研究结果如今终于公布了，我本人对此异常欣喜。然而，多数个别测量数据仅仅是更大谜团的一部分。广义相对论是物理学的最大分支之一，但鉴于重力作为力的相对弱点，眼下对其测试的手段匮乏。我将会把这一步看作是巩固广义相对论可靠证据的一部分。广义相对论在物理学领域具有特殊地位。”

加州斯坦福大学教授、“重力探测器B”项目主管威廉姆·本泽(William Bencze)说：“理解这些科学数据的细节就如同获得重大考古发现。这就好比科学家刚开始使用推土机挖掘，接着用铁铲，最后用牙刷等用具将财宝上面的灰尘清理走。我们现在正过渡到使用牙刷的阶段。”

迈出建立统一理论重要一步

蒂姆·苏姆纳教授表示，并没有多少物理学家认为在这项试验中看到背离爱因斯坦重大预言之处。但他同时表示，其他一些测试有可能开始揭示广义相对论的缺陷，表明还应该对这项理论做出修正。物理学家一直未能将重力“融会贯通”，变成描述自然界基本粒子之间主要力量知识的统一理论。而对广义相对论的修改则可能是建立这种统一理论的重要一步。

苏姆纳教授说：“科学家推测在某个阶段我们将会揭露背离纯粹的爱因斯坦广义相对论之处。当你涉及非常强的重力场相互作用时，广义相对论的其中一个方面就是没有完善的理论基础。部分天体物理学物体将会身处高重力场环境下，如一对对围绕彼此旋转的大质量黑洞。”

验证等效原则成关键

美宇航局和欧洲航天局联合实施的一项名为“Lisa”(镭射干涉仪宇宙天线英文缩写)的任务将会研究来自双星系统的重力波。科学家认为广义相对论在上述环境下会“垮台”，但“Lisa”任务可能有助于科学家了解该理论如何在诸如一对对大质量黑洞等“高重力场”条件下发挥作用。

其它一些试验将用于验证等效原则(equivalence principle)，这也是广义相对论重要基石之一。等效原则来自对两个物体的观察：在下落过程中，它们的加速度相同。苏姆纳教授说：“这仅仅是理论框架，从中我们也许会发现偏离等效原则之处。这也许能赋予我们找到前进道路的指示器。”

苏姆纳教授参与了两个验证等效原则的任务。其中一个是“Step”(等效原则卫星测试英文缩写)，它是由参与“重力探测器B”任务的一些科学家提出的。另一项任务是“Gauge”(重要统一和重力探测者英文缩写)。“重力探测器B”卫星于2004年4月20日从美国加州范登堡空军基地发射，从2004年8月至2005年8月整整50周的时间内，“重力探测器B”卫星一刻不停地在向地面传输着数据。

2004年相关报道之一：美发射探测卫星 验证88年前爱因斯坦的预言

（转自新浪科技，飞仙编译）

“重力探测B型”卫星 搭载波音的Delta 2型火箭成功发射上天

在经历了45年的研发和一天的等待之后，美国宇航局(NASA)的“重力探测B型”卫星终于在北京时间2004年4月21日发射上天。该卫星共耗资7亿美元，其目的是为了验证爱因斯坦的广义相对论。

美国东部时间下午12：57(北京时间4月21日0：57)，“重力探测B型”卫星在加州的范登堡空军基地搭载波音的Delta 2型火箭成功发射上天。就在一天前，来自波音和美国航天局肯塔基航天中心的发射总监在最后一秒钟终止了火箭的发射，原因是在加载软件的过程中出现了故障。

爱因斯坦在20世纪初创建了他超前的相对论理论，目前该理论已经被人们所广泛接受，并且应用在医疗扫描仪以及全球定位系统中。1918年，爱因斯坦在他的广义相对论理论中提出了新的时空理论，并预言由于重力的作用，行星、恒星或黑洞等大质量物体在自传的同时会造成周围的时空随之旋转，产生龙卷风一样的效果。

现在广义相对论的大部分原则都已经被证实，其中包括爱因斯坦提出的另一个时空理论--大质量的物体会造成时空扭曲，但1918年提出的这一理论到现在还没有经过测试。科学家们指出，如果爱因斯坦的预言正确，“重力探测B型”卫星会发现每次沿轨道运转的过程中都会有小块的时间或空间丢失，也就是说这段时间或空间宇航员感觉不出来，但却是实实在在存在可以测量的。

“重力探测B型”卫星计划于1959年由斯坦福大学发起，并与1964年获得资金。但是直到上世纪90年代，斯坦福大学和美国航天局的工程师才有能力开始制造该卫星，原因是之前的技术不够精密达不到测量标准。“重力探测B型”卫星的最重要的设备是4个“陀螺仪旋转球”。科学家可以根据这四个乒乓球大小的石英小球的定向变化，判断宇宙的时空结构是否发生改变。

“重力探测B型”将被发射进入极轨道，然后进入两个月的准备期，准备完成后就将开始它长达16个月的测量工作。

2004年相关报道之二：爱因斯坦预言即将验证：四维时空是否真会扭曲

（转自人民网-江南时报，灵山)

来自美国宇航局的消息称，当地时间2004年4月19日，重力探测器B将被送入地球极地轨道，对爱因斯坦广义相对论中有关时空会因旋转物体产生扭曲的推断进行直接验证。这个项目已经创造了一项纪录——耗时最长。整个工程历经波折，先后下马7次，前后共耗资7亿美元，最后才终于得以实现。

爱因斯坦提出的广义相对论是现代物理学的奠基石，其要义是两个物体间之所以存在引力，是因为重力场使四维时空发生扭曲。但是，重力探测B计划试图测量的是爱因斯坦理论中更奇怪的现象——“惯性系拖拉”，即一个偏轴旋转物体的重力场造成的时空扭曲。在美国宇航局的消息发布会上，加州理工学院的重力物理学家索恩称即将发射的重力探测器B是第一个直接测试这种现象的空间设备。此次空间实验所用的关键设备陀螺仪包括目前为止最精确的球体。

重力探测B设备有四个小型陀螺仪，每个陀螺仪的球体有乒乓球大小。据美国宇航局称，这是目前为止人类制做得最完美的球体。

　　在重力探测B被送入离地400英里高轨道后，将锁定一颗参考星座达13个月之久。期间，传感器会记录下有关陀螺仪轴心偏离的证据，从而对爱因斯坦的理论进行验证。美国国家科学研究委员会认为，如果该实验成功，那么它将成为验证物理理论的一个经典实验。如果没有发现爱因斯坦理论的佐证，这次实验也将是革命性的，因为那意味着现代物理的基石——广义相对论将被改写。