從比薩塔到哈佛塔:引力效應實驗——11月1日科學史上的今天

2018-11-01作者:科學π工作室 編著編輯:書問閱讀



古希臘著名思想家亞里士多德曾斷言,物體從高處下落,越是重的東西,下落越快。如果不假思索,一般人都會接受這個說法。


1589年,伽利略登上了56米高的比薩斜塔,從上面同時拋下了一個100磅和1磅的球,在眾目睽睽之下,兩個球同時應聲落地。這一巨響,打破了維持了1800多年的亞里士多德的錯誤說法。


無獨有偶,在伽利略實驗的370年之后,又出現了一個用塔做的實驗,它驗證了另一個引力定律——愛因斯坦引力場方程,這就是著名的哈佛塔實驗。根據愛因斯坦引力理論,光的傳播將受到引力場的影響,這個影響可以表現在兩個方面:一是光線受到引力吸引有可能發生彎曲,不再以直線傳播,這個結論已經在1919年被英國天體物理學家愛丁頓等人證明。另一個影響表現在引力作用使光波的振蕩頻率發生改變。當光遠離引力源傳播時,頻率變慢,光譜朝向紅端移動,稱之為引力紅移;反之,光朝向引力源傳播時,頻率加快,光譜向藍端移動,稱之為引力藍移。1959年,哈佛大學的天文學家羅伯特·龐德和他的研究伙伴格蘭·瑞布卡完成的這個實驗又叫做伽利略式的“光”落體實驗。


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1959年11月1日,他們將這一成果以“核放射源的引力紅移效應”為題,發表在《物理評論通訊》雜志上,成為繼水星近日點進動、太陽引力的光線彎曲之后,對愛因斯坦引力理論的又一個有力的證明。1964年,經過了進一步的改善,他們再次重復這一實驗,使其精確度又增加了一個百分點。


龐德和瑞布卡的哈佛塔實驗開創了引力紅移實驗和應用的先河?,F今,哈佛塔引力實驗成果已經在衛星定位系統(GPS)上有了廣泛的應用。



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內容來源:書問

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出版清華大學出版社
定價99元
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