关於『地球旋转扭曲时空』 版上最近有一些关於 GP-B (GRAVITY PROBE B) 实验的讨论, 不过, 似乎 都没有讲到实验重点. 这个广义相对论的实验, 将显现出不同於以往诸如光偏折, 水星近日点移动, 重力红位移, 双星波霎重力辐射, 等等大家耳熟能详的相对论 效应. 这种实验上从未验证过的相对论效应, 专业术语称做 frame-dragging. 简单的说, 自转的地球所产生的重力场(或时空扭曲)和地球没有自转所产生的 重力场并不完全相同. 用地球公转做比喻, 当地球绕太阳一圈回来, 明年此时 (或者是公转轨道上的任何 一点)地球的自转轴应该仍指向北极星的方向. 这是 平坦时空向量平移的结果. 但是, 依照广义相对论, 如果太阳也有自转, 它就 会带动周围的时空一起旋转 (某种程度上). 结果是, 地球的轴会有所偏移 (或许, 我们也可以说它会进动). 所以, 理想情况下, 我们只要在地球轨道上 放一个陀螺仪, 就应该可以看到因为地球自转所产生的 frame-dragging. 可是, 实际上, 不需要广义相对论, 自转轴也会进动, 原因之一是, 地球 或是太阳就算没有自转, 它们的重力场也不是完全球对称的. 当然也还有其他 会造成进动的效应 (例如量子力学里提到的 Thomas precession), 使得这个 实验必需克服相当多的技术上 的挑战. 譬如, GP-B 制造了全世界最完美的球, 这颗直径不到四公分的石英球, 必须准确到 12 nm 以下, 才能够在预测的每年 6.6 角秒的进动中量出来自於 frame-dragging 每年 0.042 角秒 (arc sec) 的偏移. 经过了几十年的发展, 这颗特制的人造卫星直到半年前才成功发射升空. 有兴趣的网友应该看看 GP-B 的网站 http://einstein.stanford.edu 以及广义相对论或黑洞物理里面的 Lense-Thirring effect. 在广义相对论里面的爱因斯坦方程式是没有 torsion 的 (torsion free). 目前也没有听说有任何实验上的证据证明 torsion 或 spin 的重力效应. 这 显然超出了广义相对论的范围. 如果 GP-B 看到的进动效应和广义相对论的 预测有所差异, 那将会是相对论研究上的重大发现. 金升光 11/2/2004 -- * Post by skking from 218-173-10-128.dynamic.hinet.net * Origin: ★ 交通大学资讯科学系 BBS ★ <bbs.cis.nctu.edu.tw: 140.113.23.3>