美歐擬用飛船發射激光驗證愛因斯坦相對論

愛因斯坦在其提出的著名廣義相對論中預言了引力波的存在

       在不久的將來，3艘相隔300萬英里(約合483萬公里)飛行的飛船將彼此發射激光束穿過空無的太空，用于驗證愛因斯坦提出的廣義相對論是否正確。物理學家希望這項雄心勃勃的任務能夠幫助他們驗證引力波的存在。愛因斯坦在其提出的著名廣義相對論中預言了這種現象。此外，引力波同時也是這一理論中最后一個未得到證實的組成部分。

       此項任務由美國宇航局和歐洲航天局合作進行，將派遣3艘飛船組成編隊繞太陽軌道飛行。每艘飛船內都裝有飄浮的金鉑立方體。飛船發射的激光束將用于測量立方體之間距離發生的由弱引力波導致的微小變化。引力波來源于深空中的突變性事件。根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞等大型天體相撞時，時空中的波會向外流動，這些波就被稱之為引力波。

       針對這項任務以及如何利用它加深我們對周圍宇宙的了解，一支國際專家委員會已制定出一項詳細計劃。英國格拉斯哥大學引力波專家、負責草擬計劃的委員會成員吉姆?哈夫表示：“引力波是愛因斯坦廣義相對論中最后一個尚未被證明是對的組成部分。它們由黑洞或塌陷的恒星等大質量天體在太空中加速移動時產生。這種加速移動可能因為它們受到另一個引力更大的天體拖拽，例如大質量黑洞。不幸的是，由于引力波太弱，我們至今沒有探測到它們的存在。然而，我們正在謀劃中的新實驗擁有巨大潛力，能夠幫助我們發現引力波的蹤影。”

       在地球上進行的尋找引力波的一系列努力最終都以失敗告終。這些嘗試只能探測頻率相對較高的引力波。時至今日，科學家已經可以證實愛因斯坦廣義相對論提出的很多預測，其中包括光線可以在引力作用下彎曲，引力以恒定速度移動以及時間和空間都可在引力影響下扭曲。愛因斯坦的其他理論包括最為著名的質能方程，同樣經受住科學驗證的考驗。

       此項在太空進行的新任務名為“LISA”(激光干涉儀空間天線的英文縮寫)。由于3艘飛船距離很遠，這項任務能夠探測到頻率極低的引力波。LISA將成為迄今為止研制的體積最大的探測器。

       “LISA探路者”是一項規模較小的測試任務。空間研究公司Astrium EADS的英國工程師正在加緊制造“探路者”，預計于2011年發射。通過驗證用于探測引力波的技術，這項測試任務將為更為雄心勃勃的任務鋪平道路。目前，科學家已開始研制用于LISA 的儀器設備，但這個探測器不可能在2020年之前發射升空。

       他們希望看到的是，一旦探測到引力波，引力波能夠提供有關宇宙的新信息，即當前無法通過光線、無線電波、X射線等電磁輻射獲取的信息。格拉斯哥大學研究引力波的希拉?羅旺教授指出：“黑洞密度極高，任何光線或輻射都無法從其內部逃脫。來自黑洞周圍扭曲時空的引力波能夠讓我們找到研究黑洞的新方式。此外，我們同樣可以通過引力波了解塌陷恒星的內部物質狀態。”

       英國Astrium公司科學與探索業務發展經理拉爾夫?考迪博士目前正參與制造“LISA探路者”。他說：“觀測宇宙中塌陷的恒星系統或者大質量黑洞相撞等事件需要借助具有超高精確度的技術。我們的終極目標是證明這種技術能夠發揮作用，而后才嘗試將3艘飛船送入軌道并且讓彼此相隔距離達到近500萬公里。它們將只通過激光束聯系在一起，對其位置進行測量的精度將達到四千萬分之一微米。”