|
上一篇作者提到卫星陀螺实验会出现相对性理论以外的结果。那么本书作者为什么会做出这一推测呢？卫星陀螺实验又是一个什么样的实验呢？ 本文牵涉一个重要的引力效应，引力磁场，考虑有些读者初次接触这方面的问题，所以先解释一下什么是引力磁场。如果把磁力比作电力的一种弱效应力，那么引力是不是也会有其一种弱效应力呢？现在很多的学者猜测运动物体之间的引力计算方法与 Newton 的方法会有所不同，猜测运动物体之间有一种类似于磁力的弱引力作用存在，当然也可能是排斥作用的，人们一般以“引力磁场”称呼这种力作用。 引力磁场的猜测合情合理，但是最合理的猜测也需要实验的支持。由于这个效应太弱，实验非常困难，上个世纪 60 年代，Standford University 的一帮物理学家就开始筹划这方面的实验，称为 PG-B 实验。但是这一实验好事多磨，命运颇为波折，因技术、经费等问题多次面临下马的边缘，幸运的是这一筹划了半个世纪的实验终于在 04 年 4 月 20 日送上太空，人们期待着一年以后的实验结果。 一般的引力理论都会涉及引力磁场问题，但是几乎所有的引力理论中除了引力磁场假设还不足以解决问题，为了能够解决问题还往往引入了其它的附加力。广义相对论虽然没有附加力的说法，但是在我们看来它只不过采用了时空弯曲的迂回说法而已。在通俗说法上我们说它也采用了附加力的说法，也容易让人们能够大体理解这方面的问题。根据中国汕头大学退休教授张钧豪先生的文章，用通俗的语言讲，卫星陀螺实验是检测引力磁场效应和其它附加引力效应的实验。当然也可以说，卫星陀螺实验是检验地球周围时空弯曲程度是否符合广义相对论的理论计算的实验也行。当然只要能够让人们明白大体是怎么一回事情，采用什么样的说法不是重要的事情。那么这些附加力假设是否合理呢？众多的理论中广义相对论的假设前提是否更合理呢？这些问题最终需要通过实验来进行裁决。想来还是幸运的，大约再过一年的时间，我们就可以知道 7.5 亿美元换来的实验结果。 离知道实验结果还有一段时间，也许并不是一件坏事。我们可以利用这段时间完善我们的理论，给出一个成功的预言。本书作者相信引力磁场以外的附加力是没有的，所以本书作者一直来猜测卫星陀螺实验会发生相对性理论以外的结果。作者猜测实验最后只是验证了引力磁场的存在。但是由于这个实验的实验理论问题是一个非常专业的问题，我一直来没有给出准确地进动率预言。 近来把章老先生的文章重新研究了一番，发现如果只考虑引力磁场陀螺进动加速度的算式为， dω/dt = ( 1 / 2c )ωBsin θ， θ 为陀螺旋转轴与卫星轨道平面的交角，B 为在卫星参照系上看，地球在卫星处产生的引力磁场强度。我们采用类似于电磁学的算法， B = GMv / r 2c， 代入上面算式得到 dω/dt = GMvω sin θ / 2c 2 r 2。 此算式得到的数值为广义相对论进动率算式值的 1 / 3 。如果需要考虑 Thomas 进动项，则算式数值正好抵消，卫星绕地球运动导致的陀螺进动率为零。 现在考虑地球自转原因导致的陀螺进动率， dω/dt = ( 1 / 2c )ωBsin θ， θ 为陀螺旋转轴与卫星轨道平面的交角，地球自转在卫星轨道上产生的引力磁场矢量平均值， B = GMR 2 Ω / 10 c r 3， Ω 为地球自转角速度。因此可以得到地球自转因素导致的陀螺进动率， dω/dt = ( 1 / )GMR 2 Ω ωsin θ / 20 c 2 r 3。 此算式得到的数值为广义相对论进动率算式值的 1 / 4 。 |