广义相对论的新验证

    爱因斯坦于80余年前创立了广义相对论，它将引力、空间与时
间三者联系了起来，是人类认识自然界历史上的一次大飞跃。在建
立广义相对论时，爱因斯坦曾提出三种检验：光谱线的引力红移，
水星轨道近地点的进动，以及太阳引起的光线偏折。
    众所周知，80余年来，这三大检验均取得了令人满意的结果。
特别是1919年日全食时，英国天文学家爱丁顿率领的观测队证实了
星光在经过太阳边缘时确实出现了偏转，而且观测值与理论预言值
也相符，这在当时曾引起轰动。1968年沙皮罗设计的广义相对论的
第四个验证“雷达波传播中的时间延迟”取得成功。它证实广义相
对论的预言是正确的。这个预言是说，由于光线在引力场中一般沿
曲线传播，与无引力场时相比，其传播时间要变慢。
    除了以上四大验证外，1978年泰勒等人通过对一颗射电脉冲双
星（PSR193＋6）轨道周期所作的多年观测，间接证实了引力波的
存在。这也是对广义相对论的重要验证。
    近几年来，由于空间探测技术的发展，使人们对广义相对论的
验证又取得了新的进展。1997年 11月初，在美国天文学会于科罗
拉 多洲埃斯特帕克举行的会议上，科学家们宣布，他们所发现的证
据证实了爱因斯坦广义相对论作出的一个奇妙的预言。两个天文学
家小组观测到这样的显示信号，即致密天体，例如黑洞与中子星，
由于它们的自转能吸引附近的空间与时间围绕它们一同转动。这种
现象被称作“框架拖曳”。加州理工学院天体物理学家基普·索恩
说，这是对爱因斯坦思想的一个极其重要的检验。除了对引力波的
直接探测外，框架拖曳也许是最重要的一种效应了。爱因斯坦曾表
明，任何一个自转着的天体，由于它的转动，都会拖曳空间与时间。
不过，效应是如此微弱，以致仅当空间与时间能靠近一个具有强大
引力场的天体，例如中子星或黑洞时，它才能被观测到。当有一颗
恒星围绕这样的致密天体运行时，天体的强大引力可以将物质从恒
星上吸引出来，并使物质形成一个以天体为中心的不断扩展着的圆
盘。当圆盘上的物质不断地向着天体增加时，物质会变热井辐射出
X射线。如果撇开广义相对论，你可以预言，以致密天体为中心向
外看，则圆盘在所有方向均会保持相同的形状，但是框架拖曳改变
了这一情景，它导致圆盘上物质运行的轨道围绕着天体的自转轴并
以轴为中心发生脉动。
 &nb sp;  由马萨诸塞理工学院崔伟领导的小组通过观测若干围绕某些可
能的黑洞旋转着的圆盘的运动情况而寻找到这一效应。由意大利罗
马天文台路易吉·斯特拉领导的另一小组通过对15颗中子星的观测，
也取得了相同的结果。两个小组均利用美国航空与航天局发射的罗
西X射线同步辐射卫星对圆盘辐射出的X射线强度作了测量。两个小
组的观测表明，圆盘辐射出的X射线亮度的变化以某种方式暗示，
每个圆盘确实在脉动着。
    “你可以看到X射线辐射区域面积的变化”，崔说“脉动程度
与预言相一致。这里有着某种效应，它对我们产生了极大的刺激”，
斯坦福大学物理学家引力探测B计划——通过放置在轨道上的陀螺仪，
卫星将能探测到拖曳效应——实施者弗朗西斯·埃弗特说。“不过，
上述两个小组的观测，还没有得到定量的结果”，他说，埃弗特希
望引力探测B计划能够揭示效应的强度。科罗拉多大学米奇·别格
斯利曼认为，进一步的观测是必要的。“要使明智的学者们毫不怀
疑地相信它是困难的，这里要求对准圆盘或它转动时发出的闪光”，
他说，“不过，如果效应得到确认，那么，它将是一个极其重要的
发现。”