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地球周圍發(fā)現(xiàn)時(shí)空漩渦愛(ài)因斯坦預(yù)言得證實(shí)(圖)

www.fjnet.cn?2011-05-09 16:09? ?來(lái)源：中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng) 我來(lái)說(shuō)兩句

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，地球周圍空間的時(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。