經(jīng)過45年醞釀和開發(fā)，耗資7億美元的美國“引力探測器B”衛(wèi)星20日下午從加州范登堡空軍基地成功升空，它的使命是以前所未有的精度對愛因斯坦1916年提出的廣義相對論進行驗證。 　　廣義相對論認為，引力是因質(zhì)量的存在而引起的時空彎曲，引力場的存在會改變時空幾何學規(guī)則，時間和空間是不可分割的四維整體。與牛頓經(jīng)典力學理論相比，廣義相對論代表著人類時空觀的革命。 　　“引力探測器B”將對廣義相對論的兩項重要預測進行驗證。具體說，就是時間和空間不僅會因地球等大質(zhì)量物體的存在而彎曲，大質(zhì)量物體的旋轉(zhuǎn)還會拖動周圍時空結構發(fā)生扭曲。這兩項預測分別被稱為“短程線效應”和“慣性系拖曳效應”。 　　按照參與該項目的科學家們的通俗比喻，如果把時空結構想象為一張平坦的床單，把地球等大質(zhì)量物體看成是一個保齡球，那么床單會因保齡球的放入而凹陷下去，所謂“短程線效應”可以如此簡單理解。而所謂“慣性系拖曳效應”，則有點像把一個橡皮球放入盛滿糖漿的大碗，橡皮球或者說大質(zhì)量物體的轉(zhuǎn)動，會帶動糖漿或者說時空結構跟著一起運動。 　　“引力探測器B”衛(wèi)星主要采用4個超高精度的陀螺儀，來測量地球自身質(zhì)量以及自轉(zhuǎn)給陀螺儀所處時空造成的彎曲和扭曲效應。衛(wèi)星將主要在距離地球約640公里的極地軌道上運轉(zhuǎn)，其探測預計將持續(xù)一年半左右。在探測開始時，4個陀螺儀自轉(zhuǎn)軸和衛(wèi)星上的一臺望遠鏡方向同時對準一顆遙遠恒星。按照理論假設，隨著時間推移，陀螺儀自轉(zhuǎn)軸會因地球的“短程線效應”和“慣性系拖曳效應”而分別發(fā)生偏移。通過測量偏移情況，就可以“看到”地球?qū)ζ渲車鷷r空到底產(chǎn)生了什么樣的影響。 　　這種影響將是非常細微的。科學家們說，由“慣性系拖曳效應”導致的陀螺儀自轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)，其角度之小，就好比是從400米遠之外去看人的一根頭發(fā)絲。為了測出這種微小的效應，“引力探測器B”衛(wèi)星采用了很多最尖端的技術。以4個乒乓球大小的陀螺儀為例，它們由石英制成，經(jīng)過了精心打造，號稱目前人類制造出的最完美、最圓的球體。這些陀螺儀表面如此光滑，以致于CD光盤和它們相比表面粗糙得就像一張砂紙。為了提供一個近乎理想的時空參照系，這些陀螺儀必須不受任何外力影響，它們以電懸浮方式保持在真空狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，每分鐘轉(zhuǎn)速可達1萬次。安置陀螺儀的容器被置于接近絕對零度的環(huán)境下，外面還有4層鉛保護層。 　　科學家們稱，“引力探測器B”將首次對“慣性系拖曳效應”進行直接驗證，其對“短程線效應”的測量結果誤差有望不超過萬分之一，精度大大超過以前的實驗結果。美國宇航局的一份新聞公報認為，該衛(wèi)星的探測結果將會幫助科學家加深對宇宙基本結構的理解，更清楚地看到物理世界與引力理論之間的聯(lián)系。 　　美國斯坦福大學的3名科學家1959年最早在一個游泳池邊萌發(fā)了有關“引力探測器B”的想法。1958年成立的美國宇航局1964年正式開始對這一計劃進行資助。40多年來，“引力探測器B”命運多舛，因技術、經(jīng)費等問題多次面臨下馬的境地，其間用于探測引力對時間的彎曲效應的“引力探測器A”計劃早在1976年就得到實施。幾十年中，圍繞“引力探測器B”共產(chǎn)生了約100篇博士論文。這一美國宇航局歷史上耗時最長的探測計劃最終付諸實施，使幾代科學家夢想成真。“引力探測器B”現(xiàn)任首席科學家、斯坦福大學教授埃弗里特首次接觸該計劃時僅28歲，如今已是年過花甲。