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"顯微鏡"衛(wèi)星驗證愛因斯坦等效原理:如有誤將拉開新序幕

2016-05-04

  據(jù)美國《基督教科學(xué)箴言報》報道,法國科學(xué)家最近發(fā)射了一顆衛(wèi)星——“顯微鏡”(Microscope),將直接驗證愛因斯坦廣義相對論的重要組成部分——等效原理。研究人員表示,如果證明這一理論有誤,將拉開新物理學(xué)的序幕。

  1907年,愛因斯坦提出等效原理。該原理指出,慣性質(zhì)量同引力質(zhì)量相等,也就是引力場對物體施加的作用,無法與加速運動產(chǎn)生的效果區(qū)分開來。愛因斯坦的一個思維試驗這樣解釋:設(shè)想一個人站在地球上的一個密封盒內(nèi),引力使他穩(wěn)穩(wěn)地站在地板上?,F(xiàn)在,想象這個人處在同一個密封盒,只不過該密封盒在遠離任何行星且加速度剛好為9.8m/s2的火箭內(nèi),這位乘客仍可穩(wěn)穩(wěn)站在地板上。那么,這個人并不知道自己究竟是在地球上,還是在加速運動的火箭上。

  等效原理是廣義相對論的第一個基本原理。那么,等效原理正確嗎?這就是法國發(fā)射的“顯微鏡”衛(wèi)星的使命,該衛(wèi)星已從法屬圭亞那搭載俄羅斯“聯(lián)盟”號火箭進入太空。

  “顯微鏡”衛(wèi)星由法國國家航天研究中心(CNES)研制而成,其上攜帶兩個圓柱形物體:一個用金屬鈦制造;另一個用鉑銠合金制造。CNES在新聞發(fā)布會上表示:“在太空中,旋轉(zhuǎn)衛(wèi)星上的這兩個物體將在長達數(shù)月內(nèi)處于幾乎完美且持久的自由落體運動中,沒有在地球上可能受到的擾動影響,因此,我們能很精確地對它們的相對運動進行研究?!?/p>

  如果愛因斯坦是正確的,那么不管其組成如何,兩者的運動將會一樣。CNES稱:“如果兩者加速度不同,那么等效原理將被推翻,這將撼動物理學(xué)的基礎(chǔ)?!?/p>

  科學(xué)家們一直無法讓愛因斯坦的引力理論與粒子物理學(xué)標準模型統(tǒng)一起來。標準模型預(yù)測,廣義相對論會在非常小的尺度上失效,但迄今還沒有人觀察到這一現(xiàn)象?,F(xiàn)在,“顯微鏡”衛(wèi)星的觀測精度比迄今地球上進行的實驗提高了3個數(shù)量級。研究人員表示,任何違反愛因斯坦等效原理的情況均將開啟新的物理學(xué)領(lǐng)域。


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