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如果惯性质量和引力质量不是一回事,就不会形成完美干涉 。亮斑将没有那么明亮,而暗斑也会有些许光亮 。
针对量子等效原理进行的一系列量子测试存在着类似的差异,其他的测试难度很大 。研究人员对四种不同的实验进行了检验,他们发现其中三种在当前以及近期都达不到足够的敏感度 。至于剩下的那一种方法,一项早期的实验已经证明了它的可行性,并证实等效原理是成立的 。
不是所有的等效原理都是等效的应该指出的是 , 这篇文章略过了很多技术细节 。尤其是,等效原理可以分为弱等效原理、局部洛伦兹不变性以及局部位置不变性,这三者共同构成了爱因斯坦等效原理 。通常,大多数实验只是对三者其中之一进行测试(往往是弱等效原理) 。
然而,研究人员现在正对所有三种原理进行测试,如果实验可以提升到本文所说的那种灵敏度,那将是对爱因斯坦等效原理的最强测试 。
翻译:何无鱼
校对:李莉
编辑:漫倩
来源:Ars Technica
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爱因斯坦的等效原理是什么?爱因斯坦在1905年既复活了光的微粒说,又维护了麦克斯韦电磁理论的正确性,但是他却陷入了进退维谷的境地 。关于辐射的这两个概念是相互矛盾的:如果光是由粒子组成,那么按照万有引力定律,它就会受别的物质影响,如果真是这样,光速又怎能如狭义相对论要求的那样是绝对恒量呢?
【爱因斯坦的等效原理,爱因斯坦是怎样发现量子的】这个矛盾当然应归根于引力 。引力在宇宙中无处不在,并使所有物质加速,而狭义相对论的惯性系是严格地没有加速度的 。爱因斯坦很清楚这个,他认识到,要使引力能与狭义相对论的电磁时空相协调,首先必须重新理解“力”的概念本身 。
牛顿万有引力定律要求一切物体都具有一种称为引力质量的内在属性,用以量度每个物体所能产生的引力 。此外,牛顿还用三个基本定律概括了物体在任何力(引力或别的力)作用下的行为 。第一定律简单地说就是笛卡儿的惯性原理:不受力的物体保持静止或作匀速直线运动;第二定律规定使一个物体加速的力与物体的加速度和质量都成正比(即人们熟知的公式F=ma);第三定律陈述作用与反作用的平等性:每一个力(例如人推墙的力)都伴之以一个大小相等、方向相反的力(墙也推人) 。
所以,牛顿的力是使物体偏离其惯性运动的原因 。物体总是反抗对其惯性状态的改变,这种反抗由其惯性质量来量度 。按照这个思路 , 万有引力同其他任何力一样,也是一种力,而引力质量之于引力恰如电荷之于电力 。我们知道,惯性质量相同而带电荷不同的物体在同一电场中受到不同的加速,因而在牛顿理论中就没有理由认为引力质量和惯性质量必定相等 。
但是,伽利略和牛顿所观察到的引力的基本性质,正是地心引力同样地加速所有物体 , 而与物体的惯性质量或引力质量、体积以及化学性质都无关 。一片羽毛、一个分子或是一块砖,在地球表面附近释放后都同样具有9.8米/秒2的加速度(也就是说,假如没有空气阻力 , 它们的速度每秒钟都增加9.8米/秒 , 在第一秒末是9.8米/秒 , 在第二秒末是19.6米/秒,等等 。这个恒定的加速度正是地球表面的引力加速度) 。
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