从比萨塔到哈佛塔:引力效应实验——11月1日科学史上的今天

2018-11-01作者:科学π工作室 编著编辑:书问阅读



古希腊著名思想家亚里士多德曾断言,物体从高处下落,越是重的东西,下落越快。如果不假思索,一般人都会接受这个说法。


1589年,伽利略登上了56米高的比萨斜塔,从上面同时抛下了一个100磅和1磅的球,在众目睽睽之下,两个球同时应声落地。这一巨响,打破了维持了1800多年的亚里士多德的错误说法。


无独有偶,在伽利略实验的370年之后,又出现了一个用塔做的实验,它验证了另一个引力定律——爱因斯坦引力场方程,这就是著名的哈佛塔实验。根据爱因斯坦引力理论,光的传播将受到引力场的影响,这个影响可以表现在两个方面:一是光线受到引力吸引有可能发生弯曲,不再以直线传播,这个结论已经在1919年被英国天体物理学家爱丁顿等人证明。另一个影响表现在引力作用使光波的振荡频率发生改变。当光远离引力源传播时,频率变慢,光谱朝向红端移动,称之为引力红移;反之,光朝向引力源传播时,频率加快,光谱向蓝端移动,称之为引力蓝移。1959年,哈佛大学的天文学家罗伯特·庞德和他的研究伙伴格兰·瑞布卡完成的这个实验又叫做伽利略式的“光”落体实验。


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1959年11月1日,他们将这一成果以“核放射源的引力红移效应”为题,发表在《物理评论通讯》杂志上,成为继水星近日点进动、太阳引力的光线弯曲之后,对爱因斯坦引力理论的又一个有力的证明。1964年,经过了进一步的改善,他们再次重复这一实验,使其精确度又增加了一个百分点。


庞德和瑞布卡的哈佛塔实验开创了引力红移实验和应用的先河。现今,哈佛塔引力实验成果已经在卫星定位系统(GPS)上有了广泛的应用。



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内容来源:书问

作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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