愛因斯坦又對了！等效原理歷時 6 年，通過三星系統極端條件檢測
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想證明愛因斯坦出錯的路越來越艱難。構成廣義相對論一個極關鍵的原則即等效原理（
equivalence principle，EP），科學家至今都還在持續驗證中，只要找到推翻等效原理
的證據，就等於推翻愛因斯坦。但不是現在，天文學家最近才在至今最嚴苛的條件中，宣
布廣義相對論又通過考驗。
最近有關愛因斯坦理論的驗證實驗相當多，隨著技術精進，後世天文學家得以從更大天文
尺度來檢測愛因斯坦的思想。
等效原理告訴我們，重力場中所有物體無論質量大小或成分差異，其加速度都相同，科學
家當然已在太陽系多次驗證，最著名的實驗莫過於 1971 年，NASA 太空人大衛·史考特
（David Scott）在月球上同時丟下一根羽毛和一把錘子，兩者同時擊中月球表面。（不
過如果你在地球上做這個實驗，錘子鐵定比羽毛更快到達地面，因為羽毛受到大氣另一個
力更多影響：空氣阻力）
這一次，天文學家又做了一個實驗，不過物體不再是小而美的錘子和羽毛，而是脈衝星和
白矮星。
根據美國國家電波天文台，綠堤望遠鏡（GBT）於 2011 年時，從距離地球約 4,200 光年
處發現三星系統 PSR J0337 + 1715，成員包含 2 顆白矮星及 1 顆超高密度脈衝星（一
種中子星），脈衝星為伴星，與其中 1 顆白矮星每 1.6 天互繞一圈，兩者每 327 天再
繞行另 1 顆白矮星一圈。
自那時起，綠堤望遠鏡、荷蘭 westerbork 電波望遠鏡（WSRT）以及波多黎各的阿雷西博
天文台（一架單面口徑電波望遠鏡）開始投入觀察該系統長達 6 年，獲取數據計算每個
物體相對於另一個物體的移動方式，以測試在極端天體條件下，愛因斯坦理論持續成真，
還是終於失效。
這段期間，各界更有不少聲音等著這次實驗推翻愛因斯坦，因為除了廣義相對論之外的其
它引力理論，都預測強等效原理會在某種尺度下失效。
由於脈衝星旋轉極其規律，可與地球上最精確的原子鐘相媲美，綠堤望遠鏡作為世界上最
敏感的電波望遠鏡之一，精確得出該系統脈衝星每秒旋轉 366 次；此外，這顆脈衝星直
徑只有 24 公里，卻壓縮了高達太陽 1.4 倍的質量，而與脈衝星互相繞行的白矮星質量
只有太陽 0.2 倍，大小卻相當於地球。
簡單來說，這兩顆天體本質完全不同，但如果愛因斯坦和等效原理是對的，那麼它們在另
一顆白矮星的引力拉動下加速度應該相同，描述白矮星與脈衝星之間加速度差異的
Delta 參數也應該要等於零；如果愛因斯坦錯了，那麼天文學家會看到互繞的白矮星和中
子星之間產生某種擺動，兩顆天體的軌道可能更偏向橢圓形。
終於，6 年觀測結果表明，恭喜廣義相對論又贏了，在大家拭目以待的眼光及極端條件測
試下依然屹立不倒。分析顯示，在測量不確定性範圍內，兩者加速度差異接近零，或者說
在 95% 信賴區間內，Delta 值小於 0.0000026，誤差幅度僅 30 公尺。
這一發現立刻排除了幾種替代理論，包括弦理論中某些解釋。研究也證實了，廣義相對論
仍是目前理解宇宙的最合理方式，這份一世紀前寫下的理論，可說是人類最難以置信的成
就之一。