爱因斯坦的广义相对论通过又一次大规模测试

他认为，只是因为我们存在于这种无形的网格中，我们简单的人类身体才会体验到一种将我们固定在地面上的力量的表象。我们将其称之为重力。

虽然这位天才数学家将这一令人困惑的概念称为他的广义相对论，但他的同行们称其“完全不切实际和荒谬的”。在面对重重困难中，爱因斯坦并没有动摇过这个想法。它的前提在最小的尺度和难以理解的大尺度上都是正确的。专家们曾试图一次又一次地戳穿它们，但广义相对论总是占上风。

当地时间周三，得益于一项雄心勃勃的卫星实验，科学家们宣布，广义相对论再次证明自己是我们宇宙的一个基本真理。该团队对广义相对论的一个关键方面进行了所谓的“最精确的测试”，即弱等价原理，其任务被称为显微镜。

法国航空航天实验室ONERA的科学家Manuel Rodrigues说道：“我已经在这个课题上工作了20多年，我意识到我很幸运能够成为科学仪器的项目经理和这项任务的共同调查员。这在物理学史上留下如此卓越的成果是非常罕见的。”Rodrigues是发表在《Physical Review Letters》上的相关新研究的作者。

什么是弱等价原理？

弱等效原理是一个奇怪的原理。

它几乎是说，当没有其他力量作用在物体上时，引力场中的所有物体必须以同样的方式下落。

Microscope项目将一颗卫星送入地球轨道，其中包含两个物体：铂金合金和钛合金。“选择是基于技术方面的考虑，”Rodrigues说道，如这些材料是否容易在实验室中制造，是否可行。

但对于理解弱等价原理(WEP)来说，最重要的是这些合金被炸到了地球的轨道上，这是因为上面的东西存在于我们星球的引力场中，没有任何其他力量作用于它们。对于测试标准来说是完美的。当卫星进入太空后，研究人员开始测试铂金位和钛金位多年来是否以同样的方式在地球轨道上下落。

他们做到了--以极其精确的程度。

Rodrigues说道：“项目期间最激动人心的部分是开发一种仪器和一项任务，以前没有人在如此精确的水平上做过 -- 一个新世界的探索。作为这个新世界的开拓者，我们在每一个时刻都期望面对以前没有见过的现象，因为我们是第一个进入的。”

实验结果显示，一种合金下落的加速度跟另一种合金下落的加速度相差不超过1/10^15。研究人员表示，如果差异超过这个数量，就意味着根据我们目前对爱因斯坦理论的理解违背了WEP。

对于未来，该团队正在进行一项名为Microsocope 2的后续任务，Rodrigues表示，该任务将要对弱等价原理展开的测试的精准度是现在的100倍。不过研究人员表示，这可能是至少十年左右的时间里所能得到的最好结果。

这对我们来说意味着什么？

在某种程度上，广义相对论的稳固性是一种问题。这是因为尽管它是理解我们宇宙的一个基本蓝图，但它并不是唯一的蓝图。我们还有像粒子物理学标准模型这样的构造，它解释了原子和玻色子等事物如何工作，还有量子力学，它解释了电磁学和存在的不确定性等事物。

这里有一个警告。这两个概念似乎和广义相对论一样牢不可破，但又与之不相容，所以一定有什么地方出了问题。而这个东西正在阻止我们创造一个统一的物理宇宙的故事。比如标准模型不能解释引力，而广义相对论并没有真正考虑到量子现象。这就像一场成为终极理论的巨大战斗。

“一些理论期望引力和一些电磁参数之间存在耦合，”Rodrigues说道，“这种耦合在爱因斯坦的理论中并不存在，这就是WEP存在的原因。”

我们发现自己处在一个十字路口。

但光明的一面是，绝大多数的科学家认为所有这些理论都是未完成的。因此，如果我们能以某种方式找到一种方法来完成它们--比如像Rodrigues所说的那样，找到一种新的耦合或确定一种新的粒子来添加到标准模型中--这可能会引导我们找到我们宇宙的拼图中缺失的部分。

Rodrigues在谈及打破WEP时这样说道：“这应该是物理学的一场革命。这将意味着我们找到一种新的力量，或也许是像引力子这样的新粒子--它是物理学家的引力。”