顯示引力探測衛星-2號正在太空測量地球周圍存在的時空扭曲效應
一個黑洞周圍存在高度扭曲的時空
據美國宇航局網站報道，愛因斯坦的預言再一次得到了證實！科學家們經過仔細的檢測，發現地球周圍確實存在時空漩渦，並且其各項參數和愛因斯坦廣義相對論預言的完全符合。這是此間在美國宇航局總部舉行的一場新聞發佈會上公佈的消息，探測的結果來自對該局實施的引力探測衛星B(GP-B)計劃的數據分析結果。引力探測衛星B項目首席科學家，斯坦福大學物理學家弗朗西斯·艾福瑞特(FrancisEveritt)表示：“正如廣義相對論預言的那樣，地球附近確實存在時空扭曲。” 而美國華盛頓大學聖路易斯分校的克利福德·威爾(CliffordWill)表示：“這是一個歷史性的時刻。”威爾是愛因斯坦理論研究方面的專家，他目前正擔任美國國家研究理事會一個獨立下設委員會的主席職務。這一委員會於1998年由美國宇航局創立，其主要目的便是對引力探測衛星B的數據進行檢查和評估。他說：“有一天，今天的這個實驗將被作為經典案例寫進物理學教科書。” 根據愛因斯坦的相對論，空間和時間是交織在一起的，形成一種被他稱為“時空”的四維結構。地球的質量會在這種結構上產生“凹陷”，這很像是一個成年人站在蹦床上陷進去的情形。愛因斯坦指出，引力的本質僅僅只是物體圍繞這種時空凹陷的曲線邊緣運動的外在表現。
如果地球是靜止的，那這種擾動將不復存在。但是地球並非靜止不動，我們的地球在不停旋轉，這種旋轉會產生擾動，儘管非常輕微，但仍然會產生一種四維漩渦。而這就是2004年發射進入太空的引力探測衛星-B所要探測的目標。
這一實驗項目背後的科學原理非常簡單：科學家們將一個陀螺儀送上地球軌道，使它的一個旋轉軸指向一顆遙遠的恆星作為參考點。在沒有任何外力作用的情況下，這一旋轉軸應當永遠指向這一顆恆星。但如果空間是扭曲的，那麼陀螺儀的指向會隨著時間推移發生改變。通過對這種改變的精密檢測，科學家們能瞭解時空彎曲的相關信息。
首先，製造引力探測器B中4個高精度陀螺儀需要用到精度極高的球體。事實上，這些陀螺儀內部的轉子是人類迄今製造過的最完美球體。它們的大小約相當於一個乒乓球，由熔凝石英和硅材料製成，其相對完美球體的誤差在任何方向都不超過40個原子的厚度。這樣高的精度是必須的，因為如果不是這樣做，那麼這些陀螺儀轉軸的晃動將出現誤差。根據愛因斯坦理論進行的估算顯示，地球周圍空間的時空扭曲將導致陀螺儀旋轉軸出現每年0.041弧秒的改變。1弧秒等於1/3600度。為了測出這樣微小的改變量，GP-B探測器必須具備0.0005弧秒的精度。這就相當於讓你測量放在100英里(約合161公里)之外的一張紙的厚度。
對此，威爾說：“GP-B探測器項目的工程師們不得不發明一整套全新的技術來滿足這種不可思議的要求。”
舉幾個例子，工程師們開發了一種“無拖曳”衛星技術，它可以讓衛星擦過地球最外層大氣卻不會造成對其內部陀螺儀的擾動。他們還開發出獨特的技術來防止地球磁場穿透探測器從而影響其測試精度。最後，他們還設計出一種技術來測量陀螺儀的旋轉角度，但整個過程中不會觸碰到陀螺儀從而對其造成影響。
即便克服了製造和設計上的技術困難，進行這項精度空前的實驗本身同樣是一個巨大的挑戰，但經過一年的數據收集和將近5年的數據分析，GP-B項目的科學家們認為他們已經幾乎接近完成這項工作。
艾福瑞特說：“我們測量到測地線效應值為+6.600或-0.017，慣性系拖曳效應值為+0.039或-0.007。”
測地線效應是指由於地球的靜止質量引起的陀螺旋轉軸改變，也即時空的凹陷。而慣性系拖曳效應則是由於地球自轉導致的陀螺旋轉軸改變，也即時空的扭曲。測量得到的這兩組數據都和愛因斯坦理論的預測非常吻合。
這種時空扭曲是否可以讓我們在不久的將來體驗一下科幻電影裡的“超時空轉換”？
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