北京時(shí)間5月6日消息，據(jù)美國(guó)宇航局網(wǎng)站報(bào)道,，愛(ài)因斯坦的預(yù)言再一次得到了證實(shí),！科學(xué)家們經(jīng)過(guò)仔細(xì)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)地球周?chē)_實(shí)存在時(shí)空漩渦,，并且其各項(xiàng)參數(shù)和愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言的完全符合,。

　　這是此間在美國(guó)宇航局總部舉行的一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)上公布的消息，探測(cè)的結(jié)果來(lái)自對(duì)該局實(shí)施的引力探測(cè)衛(wèi)星B(GP-B)計(jì)劃的數(shù)據(jù)分析結(jié)果,。

　　引力探測(cè)衛(wèi)星B項(xiàng)目首席科學(xué)家,，斯坦福大學(xué)物理學(xué)家弗朗西斯·艾福瑞特(Francis Everitt)表示：“正如廣義相對(duì)論預(yù)言的那樣，地球附近確實(shí)存在時(shí)空扭曲,。”

　　而美國(guó)華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的克利福德·威爾(Clifford Will)表示：“這是一個(gè)歷史性的時(shí)刻,。”威爾是愛(ài)因斯坦理論研究方面的專(zhuān)家，他目前正擔(dān)任美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)一個(gè)獨(dú)立下設(shè)委員會(huì)的主席職務(wù),。這一委員會(huì)于1998年由美國(guó)宇航局創(chuàng)立,，其主要目的便是對(duì)引力探測(cè)衛(wèi)星B的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和評(píng)估,。他說(shuō)：“有一天，今天的這個(gè)實(shí)驗(yàn)將被作為經(jīng)典案例寫(xiě)進(jìn)物理學(xué)教科書(shū),。”

　　根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,，空間和時(shí)間是交織在一起的，形成一種被他稱(chēng)為“時(shí)空”的四維結(jié)構(gòu),。地球的質(zhì)量會(huì)在這種結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生“凹陷”,，這很像是一個(gè)成年人站在蹦床上陷進(jìn)去的情形。愛(ài)因斯坦指出,，引力的本質(zhì)僅僅只是物體圍繞這種時(shí)空凹陷的曲線(xiàn)邊緣運(yùn)動(dòng)的外在表現(xiàn),。

　　如果地球是靜止的，那這種擾動(dòng)將不復(fù)存在,。但是地球并非靜止不動(dòng),，我們的地球在不停旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng),，盡管非常輕微,，但仍然會(huì)產(chǎn)生一種四維漩渦。而這就是2004年發(fā)射進(jìn)入太空的引力探測(cè)衛(wèi)星-B所要探測(cè)的目標(biāo),。

　　實(shí)驗(yàn)的原理

　　這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目背后的科學(xué)原理非常簡(jiǎn)單：科學(xué)家們將一個(gè)陀螺儀送上地球軌道,，使它的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸指向一顆遙遠(yuǎn)的恒星作為參考點(diǎn)。在沒(méi)有任何外力作用的情況下,，這一旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)指向這一顆恒星,。但如果空間是扭曲的，那么陀螺儀的指向會(huì)隨著時(shí)間推移發(fā)生改變,。通過(guò)對(duì)這種改變的精密檢測(cè),，科學(xué)家們能了解時(shí)空彎曲的相關(guān)信息。

　　這說(shuō)起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單,，但真正做起來(lái)卻非常艱難。

　　首先,，制造引力探測(cè)器B中4個(gè)高精度陀螺儀需要用到精度極高的球體,。事實(shí)上，這些陀螺儀內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是人類(lèi)迄今制造過(guò)的最完美球體,。它們的大小約相當(dāng)于一個(gè)乒乓球,，由熔凝石英和硅材料制成，其相對(duì)完美球體的誤差在任何方向都不超過(guò)40個(gè)原子的厚度,。這樣高的精度是必須的,，因?yàn)槿绻皇沁@樣做，那么這些陀螺儀轉(zhuǎn)軸的晃動(dòng)將出現(xiàn)誤差,。

　　根據(jù)愛(ài)因斯坦理論進(jìn)行的估算顯示,，地球周?chē)臻g的時(shí)空扭曲將導(dǎo)致陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)每年0.041弧秒的改變,。1弧秒等于1/3600度。為了測(cè)出這樣微小的改變量,，GP-B探測(cè)器必須具備0.0005弧秒的精度,。這就相當(dāng)于讓你測(cè)量放在100英里(約合161公里)之外的一張紙的厚度。

　　對(duì)此,，威爾說(shuō)：“GP-B探測(cè)器項(xiàng)目的工程師們不得不發(fā)明一整套全新的技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足這種不可思議的要求,。”

　　舉幾個(gè)例子，工程師們開(kāi)發(fā)了一種“無(wú)拖曳”衛(wèi)星技術(shù),，它可以讓衛(wèi)星擦過(guò)地球最外層大氣卻不會(huì)造成對(duì)其內(nèi)部陀螺儀的擾動(dòng),。他們還開(kāi)發(fā)出獨(dú)特的技術(shù)來(lái)防止地球磁場(chǎng)穿透探測(cè)器從而影響其測(cè)試精度。最后,，他們還設(shè)計(jì)出一種技術(shù)來(lái)測(cè)量陀螺儀的旋轉(zhuǎn)角度,，但整個(gè)過(guò)程中不會(huì)觸碰到陀螺儀從而對(duì)其造成影響。

　　即便克服了制造和設(shè)計(jì)上的技術(shù)困難,，進(jìn)行這項(xiàng)精度空前的實(shí)驗(yàn)本身同樣是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),，但經(jīng)過(guò)一年的數(shù)據(jù)收集和將近5年的數(shù)據(jù)分析，GP-B項(xiàng)目的科學(xué)家們認(rèn)為他們已經(jīng)幾乎接近完成這項(xiàng)工作,。

　　艾福瑞特說(shuō)：“我們測(cè)量到測(cè)地線(xiàn)效應(yīng)值為+6.600或-0.017,，慣性系拖曳效應(yīng)值為+0.039或-0.007。”

　　測(cè)地線(xiàn)效應(yīng)是指由于地球的靜止質(zhì)量引起的陀螺旋轉(zhuǎn)軸改變,，也即時(shí)空的凹陷,。而慣性系拖曳效應(yīng)則是由于地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的陀螺旋轉(zhuǎn)軸改變，也即時(shí)空的扭曲,。測(cè)量得到的這兩組數(shù)據(jù)都和愛(ài)因斯坦理論的預(yù)測(cè)非常吻合,。

　　偉大的實(shí)驗(yàn)

　　威爾說(shuō)：“根據(jù)我領(lǐng)導(dǎo)的委員會(huì)對(duì)此的看法，這項(xiàng)工作簡(jiǎn)直具有英雄氣概,。我們都被驚呆了,！”

　　引力探測(cè)衛(wèi)星-B的測(cè)量結(jié)果具有革命性意義，因?yàn)樗屛锢韺W(xué)家們更有信心,，愛(ài)因斯坦的理論看上去實(shí)在非常古怪,，讓人難以接受，但事實(shí)反復(fù)證明它確實(shí)是正確的,，并且可能是一個(gè)普遍的理論,。地球附近空間存在的時(shí)空漩渦在其它大質(zhì)量天體附近也一樣存在，如中子星,，黑洞和活動(dòng)星系核等,，只不過(guò)那里的時(shí)空漩渦更加劇烈，規(guī)模更加大而已,。

　　威爾說(shuō)：“如果你想在一個(gè)黑洞周?chē)叨扰で臅r(shí)空中完陀螺,，它不會(huì)出現(xiàn)那么輕柔的偏轉(zhuǎn),，它會(huì)劇烈晃動(dòng)，甚至整個(gè)倒過(guò)來(lái),。”

　　在雙黑洞系統(tǒng)中,，兩個(gè)黑洞相互繞轉(zhuǎn)，而黑洞本身也在自轉(zhuǎn),，它的本身就相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的陀螺,。想象一下，一對(duì)相互繞轉(zhuǎn),，存在自轉(zhuǎn),，還在瘋狂晃動(dòng)翻轉(zhuǎn)的黑洞吧！這雖然聽(tīng)起來(lái)實(shí)在非常詭異,，但這就是愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論所預(yù)言的,。而這一次引力探測(cè)器-B的測(cè)量結(jié)果則證明，這種情形是確實(shí)可能的,！

　　這項(xiàng)偉大實(shí)驗(yàn)的意義還不僅僅局限在對(duì)廣義相對(duì)論的檢驗(yàn),，它還深刻影響了數(shù)百位年輕物理學(xué)家的生活。

　　艾福瑞特說(shuō)：“由于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)主要以大學(xué)為主導(dǎo)進(jìn)行,，很多學(xué)生直接參與到了研究工作當(dāng)中,。斯坦福大學(xué)有超過(guò)86位博士生參與了研究工作，還有14位來(lái)自其他大學(xué)的學(xué)生獲準(zhǔn)加入了科學(xué)團(tuán)隊(duì),。除此之外,，數(shù)百名本科生和55名高中生也參與了項(xiàng)目的輔助工作。宇航員薩利·賴(lài)德(Sally Ride)和諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,，著名物理學(xué)家埃里克·康奈爾(Eric Cornell)也加入了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作,。”

　　美國(guó)宇航局自1963年開(kāi)始便持續(xù)撥款支持引力探測(cè)器-B的研究開(kāi)發(fā)工作。這意味著艾福瑞特和他的一部分同事們已經(jīng)在這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì),、建造,、運(yùn)行和數(shù)據(jù)分析工作上花費(fèi)了整整47年時(shí)間！從而使其成為美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)歷史上研發(fā)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的科學(xué)項(xiàng)目,。這確確實(shí)實(shí)是一項(xiàng)史詩(shī)般的工程,！

　　未來(lái)的路

　　那么接下來(lái)呢？

　　艾福瑞特想起了他的論文導(dǎo)師,，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家帕特里克·布萊克特(Patrick M.S. Blackett)給他提出的建議：“如果你在物理學(xué)研究上不知道下一步該做什么,，那么就試著開(kāi)發(fā)一些新技術(shù),，它們會(huì)帶你找到新的方向。”

　　艾福瑞特說(shuō)：“好吧,，我們?cè)谘兄埔μ綔y(cè)器-B的過(guò)程中開(kāi)發(fā)了13種新技術(shù),，誰(shuí)知道這些新技術(shù)會(huì)將我們引向何方呢,？”不過(guò)畢竟，這條史詩(shī)般的漫漫科學(xué)之路,，我們已經(jīng)邁出了第一步,。