爱因斯坦又对了！等效原理历时 6 年，通过三星系统极端条件检测
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想证明爱因斯坦出错的路越来越艰难。构成广义相对论一个极关键的原则即等效原理（
equivalence principle，EP），科学家至今都还在持续验证中，只要找到推翻等效原理
的证据，就等于推翻爱因斯坦。但不是现在，天文学家最近才在至今最严苛的条件中，宣
布广义相对论又通过考验。
最近有关爱因斯坦理论的验证实验相当多，随着技术精进，后世天文学家得以从更大天文
尺度来检测爱因斯坦的思想。
等效原理告诉我们，重力场中所有物体无论质量大小或成分差异，其加速度都相同，科学
家当然已在太阳系多次验证，最著名的实验莫过于 1971 年，NASA 太空人大卫·史考特
（David Scott）在月球上同时丢下一根羽毛和一把锤子，两者同时击中月球表面。（不
过如果你在地球上做这个实验，锤子铁定比羽毛更快到达地面，因为羽毛受到大气另一个
力更多影响：空气阻力）
这一次，天文学家又做了一个实验，不过物体不再是小而美的锤子和羽毛，而是脉冲星和
白矮星。
根据美国国家电波天文台，绿堤望远镜（GBT）于 2011 年时，从距离地球约 4,200 光年
处发现三星系统 PSR J0337 + 1715，成员包含 2 颗白矮星及 1 颗超高密度脉冲星（一
种中子星），脉冲星为伴星，与其中 1 颗白矮星每 1.6 天互绕一圈，两者每 327 天再
绕行另 1 颗白矮星一圈。
自那时起，绿堤望远镜、荷兰 westerbork 电波望远镜（WSRT）以及波多黎各的阿雷西博
天文台（一架单面口径电波望远镜）开始投入观察该系统长达 6 年，获取数据计算每个
物体相对于另一个物体的移动方式，以测试在极端天体条件下，爱因斯坦理论持续成真，
还是终于失效。
这段期间，各界更有不少声音等著这次实验推翻爱因斯坦，因为除了广义相对论之外的其
它引力理论，都预测强等效原理会在某种尺度下失效。
由于脉冲星旋转极其规律，可与地球上最精确的原子钟相媲美，绿堤望远镜作为世界上最
敏感的电波望远镜之一，精确得出该系统脉冲星每秒旋转 366 次；此外，这颗脉冲星直
径只有 24 公里，却压缩了高达太阳 1.4 倍的质量，而与脉冲星互相绕行的白矮星质量
只有太阳 0.2 倍，大小却相当于地球。
简单来说，这两颗天体本质完全不同，但如果爱因斯坦和等效原理是对的，那么它们在另
一颗白矮星的引力拉动下加速度应该相同，描述白矮星与脉冲星之间加速度差异的
Delta 参数也应该要等于零；如果爱因斯坦错了，那么天文学家会看到互绕的白矮星和中
子星之间产生某种摆动，两颗天体的轨道可能更偏向椭圆形。
终于，6 年观测结果表明，恭喜广义相对论又赢了，在大家拭目以待的眼光及极端条件测
试下依然屹立不倒。分析显示，在测量不确定性范围内，两者加速度差异接近零，或者说
在 95% 信赖区间内，Delta 值小于 0.0000026，误差幅度仅 30 公尺。
这一发现立刻排除了几种替代理论，包括弦理论中某些解释。研究也证实了，广义相对论
仍是目前理解宇宙的最合理方式，这份一世纪前写下的理论，可说是人类最难以置信的成
就之一。