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Lense 和 H. Thirring [2] ）。 　　在地球上空一千公里以内的导航陀螺，测地漂移大约是每年千分之一度（角 度，下同）。惯性参考系拖拽大约是每年十万分之一度。 　　所以，如果你乘的飞机是Airbus 380 （其中就有由激光陀螺构成的惯性导 航系统），那怕飞行一整天（24小时），飞行距离两万公里。测地漂移和惯性参 考系拖拽带来目标偏差，分别不大于1米，和1厘米。导弹的飞行时间短，飞行距 离小，广义相对论的修正更小。 　　历时48年的“水桶”实验 　　今年（2011）五月底，物理评论通讯（Physical Review Letters ）发 表了一篇短文，只有五页 [3]。它报告了Gravity Probe B 实验的最终结果。 Gravity Probe B 实验的目的是精密测量地球附近的测地漂移和惯性参考系拖拽， 以定量地检验广义相对论。Gravity Probe B 的主要装置是，一台极精密的陀螺 仪放在一颗卫星上。卫星的轨道为圆形，并经过地球南北两极上空，离地高度 642公里。它测量陀螺轴相对于星空背景的转动。按广义相对论计算，在这个卫 星上陀螺轴的测地漂移和惯性参考系拖拽，分别是每年千分之1.8度，和每年十 万分之1.1度。 　　Gravity Probe B 由斯坦福大学C. W. F. Everitt教授主持 。这项实验历 时48年（1963 – 2011）。前45年 （1963 – 2008），由美国宇航局（NASA） 支持。它是美国宇航局支持时间最长的一个项目，共耗资 7亿5千万美元，亦即， 五页的文章，每页平均耗资1亿5千美元。美国宇航局于2008年停止支持。近三年 （2009 – 2011），是由沙特阿拉伯王国的一位王子 —— 在斯坦福大学获PhD 学位 —— 在沙特王国找的钱。 　　尽管Gravity Probe B耗费的时间和财力巨大，其结果并不理想。按原来宣 称的目标，Gravity Probe B 能给出精度达0.01% 的测地漂移数据，和精度达 1% 的惯性参考系拖拽数据。而最终结果的精度只分别是 0.28% 和 19%。比预 期的精度差十倍以上。 因此，引来不少微词 ，“花钱太多了……”。 　　不完全成功的主要原因是，项目主持人低估了技术上的困难。技术的关键之 一是陀螺的稳定性。我认识Everitt教授，他年纪长我两三岁。80年代初期， Everitt访问过中国。那时Everitt 正雄心勃勃招兵买马，因为项目进入工程阶 段，需要工程人员。Everitt曾问我：“你认识不认识搞陀螺的中国工程专家， 有好的给我推荐。”我说：“试试看”，我知道七机部里有人研究陀螺技术。但 是，Everitt 回美国后不久，就来信说：“不必找了，美国防部不同意找中国陀 螺专家，因为陀螺是军事技术， 不能让中国专家介入。” 　　美国防部的戒令，后来好像废了。Everitt 的团队里，有中国学生。可能因 为 ，美国防部认识到，Everitt 要做的陀螺，难有军事应用。Everitt 等在他 们的论文中一开始就写到，他们需要的陀螺的稳定性要比现今最好的导航用陀螺 高一百万倍！Everitt要测“每年十万分之1.1度”的转动，那末，陀螺的不稳定 性至少应当小于每年百万分之1度。而Airbus 380上用的激光陀螺的不稳定性， 不会小于每年1度。所以，它比Everitt 等的要求——小于每年百万分之1度， 要差一百万倍以上。（物理和天文前沿实验用的仪器，其精度，一般都比民用和 军事设备高。许多高精度技术，是物理和天文前沿实验的副产品。） 　　我在Everitt的实验室看过他的陀螺仪原型。它由4个乒乓球大小的水晶球构 成。球的每个方向上不得与理想球面有40个原子厚度以上的偏差。球的表面再镀 以鈮。4个水晶球都放在液氦的低温（1.8K）环境里，几乎没有热噪声。在此低 温度下，鈮成为超导体，当镀鈮水晶球转动时，会产生磁场。磁场的方向就是陀 螺的轴的方向。Gravity Probe B即测量磁场方向相对于背景星的转动。 　　虽然Gravity Probe B不完全成功，Everitt 等人近半个世纪的努力，仍是 功不可没。它是第一次在近地空间，用陀螺直截了当地证伪了“一旦一个没有外 界干扰的陀螺的轴指向背景星空某一方向，它就总是保持这个方向”。其结果支 持爱因斯坦理论预言的测地漂移和惯性参考系拖拽。 　　下一轮的“水桶实验 ” 　　今年（2011），意大利空间局将发射激光相对论卫星（Laser Relativity Satellite [LARES] ）。计划费用为4百万欧元 。其目的是要将惯性参考系拖拽 测准到 1% [4]。LARES 不用陀螺仪。LARES 的轨道本身就是一个陀螺。（同行 们正在 关心，意大利债务问题是否会影响 这个项目）。 　　等着瞧，四百多年的牛顿水桶，还在转。 　　参考文献 　　[1] W. de Sitter , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 77, 155, (1916) 　　[2] J. Lense and H. Thirring, Phys. Zeits, 19, 156, (1918) 　　[3] C. W. F. Everitt et al. Phys. Rev. Lett. 106, 221101, (2011) 　　[4] I. Ciufolini et al. Space Sci. Rev. 148, 71, (2009) 　　2011, 9. Tucson (XYS20180702) ◇◇新语丝(www.xys.org)(newxys.com)(xys10.dxiong.com)◇◇