[轉貼]廣義相對論的最新驗證

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透過分析累積了超過十一年的觀測資料，兩位物理學家認為他們觀察到了廣義相對論的 Lense-Thirring 效應。

自從 Einstein 發表其廣義相對論成功地將引力現象與四維時空幾何結合之後不久，兩位奧地利物理學家 J. Lense 及 H. Thirring 即於 1918 年利用廣義相對論預測了現今一般稱為 Lense-Thirring 效應的現象。簡單的說，由於在廣義相對論中引力與四維時空的曲率兩者是等價的，所以自轉星體周遭的時空除了因為球體質量造成的曲率變化之外，星體的自轉也會影響其周遭的曲率。一個間接的例子是：考慮一個在絨布上快速旋轉的陀螺，其轉軸附近的絨布會因為旋轉的關係被扭曲變形。如果星體的自轉速度很快，那麼 Lense-Thirring 效應造成的影響便很可觀。例如旋轉黑洞附近沈積圓盤氣體因為黑洞自轉的 Lense-Thirring 效應所產生的進動，將導致其 X 光頻譜強度產生變化，或者是高速旋轉的中子星所放出的 X 光信號也會受影響等等。

由於一直都沒有足夠精確的實驗，使得 Lense-Thirring 效應成為廣義相對論中最後一個未被實驗驗證的現象。不過在上個月的 Nature 雜誌，來自義大利 University of Lecce 的 Ignazio Ciufolini 和美國 University of Maryland 的 Erricos Pavlis 共同發表了一篇關於 Lense-Thirring 的研究報告，他們宣稱證明了這個現象。Ciufolini 與 Pavlis 利用雷射測距儀詳細記錄了十一年來兩顆人造衛星 LAGEOS、LAGEOS 2 與地表的距離，透過分析這些超過一億筆的資料，他們歸納出因為 Lense-Thirring 效應的微擾所造成的距離變化，其最大誤差大約為正負百分之十左右。

許多科學家對此結果表示質疑，主要是因為地球的質量分佈以及引力場並不是均勻的， Ciufolini 與 Pavlis 的結果相當有可能低估了這些不均勻所產生的影響。Ciufolini 與 Pavlis 希望透過前不久升空的 Gravity Probe B 衛星進行更精確的測量，他們估計利用 GP-B 衛星可以將實驗的精確度提升到百分之一左右。