美国国家航空航天局(NASA)发射升空以检验爱因斯坦重力理论的卫星,其 долгожданный (long-awaited) 结果将不得不等待几个月。尽管研究人员已经在使用重力探测器B(GP-B)相对论任务寻找的两种时空弯曲效应中,发现了一种较大的效应,但他们仍在努力从数据中提取第二种、更微弱的效应。
研究人员在本周末举行的美国物理学会年会上向同行们展示了分析结果。斯坦福大学物理学家、任务负责人弗朗西斯·埃弗里特说:“我们在数据中完全清晰地看到了两种相对论效应中较大的那种。我们正在稳步朝着全面确定方向迈进。”
爱因斯坦的广义相对论于1915年提出,认为空间和时间结合成为一个可延展的实体——时空。经过数十年的准备,GP-B于2004年4月发射升空,旨在灵敏地测量时空的两种属性:测地效应,即地球自身引力作用下圆周收缩2.8厘米(1.1英寸);以及惯性系拖曳——两者中较弱的一种,也是GP-B的主要目标——地球像在蜂蜜中旋转的球一样扭曲时空。
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很少有专家会预测广义相对论会做出错误的预测。然而,埃弗里特说,“检验爱因斯坦的理论令人兴奋。”
不幸的是,耗资7.6亿美元的GP-B在2003年被抢先了一步,当时研究人员通过比较地球轨道上两颗卫星的高度报告称发现了惯性系拖曳。但圣路易斯华盛顿大学物理学家、GP-B外部审查委员会成员克利福德·威尔说,那项名为LAGEOS(激光地球动力学卫星)的实验不是很精确。“对我来说,[GP-B]本身仍然是一项惊人的成就,”他说。“这是一项独特的实验,”他补充说,并且可能比LAGEOS产生更精确的答案。
GP-B由四个旋转的、乒乓球大小的球体组成,这些球体充当灵敏的陀螺仪。当地球拖曳时空时,它也会拖曳每个球体的自旋轴。望远镜通过将轴与它相对于飞马座星座中一颗恒星的对齐方式进行比较来测量这种变化。
为了探测惯性系拖曳,研究人员必须识别出自旋轴0.000011度的偏移,这大致相当于从四分之一英里外观看一根头发的宽度。埃弗里特说:“我们看到了这种现象的端倪”,但该小组仍然需要解释球体上的其他影响。
GP-B于2005年9月停止收集数据。埃弗里特和同事最初计划在去年夏天公布他们的结果,但出现了意想不到的微妙之处,包括改变球体方向的电场。埃弗里特说,该团队现在正在从真正的时空信号中分离出这些影响,并可能在12月完成。当被问及延迟时,他笑着说:“你可以将其归咎于我的天真……我们认为我们能比实际情况更快地完成。”