等价原理的研究

引力的普适性由爱因斯坦给出了进一步的解释。他认为，引力的作用是时空的弯曲效应造成的。由于物质在时空中运动，弯曲的时空对物质的作用就等价于受力。任何物质都不能脱离时空的作用，这就是引力定律普适性的根本原因。引力普适性的一个重要具体表现就是，任何物体在引力场中运动，同一点上的引力加速度都是同一个常数，即

引力质量 = 普适常数惯性质量

这个普适常数与物质的性质无关。选择适当的单位制，它将可能为 1， 于是引力质量与惯性质量相等，因此引力的普适性的又一个重要表现就是引力质量与惯性质量等价，这就是等价原理。首先对等价原理做出证明的就是牛顿。他利用单摆在 10^-2 精确度范围内，证明了两个质量的等价。在等价原理研究上，做出重要贡献的是匈牙利物理学家厄阜（1848～1919）， 最初他利用扭秤测量地球表面重力的微小差异，以判断地表下的地质结构。在这一地球物理学课题研究的基础上，他进而测出地球重力加速度的精确值，使对等价原理的证明达到了 10^-9 精度以上①。本世纪 60 年代， 曾对宇宙微波背景辐射研究做出突出贡献的美国普林斯顿高等研究所的迪克（Dicke，Robert Henry 1916～）又改进了厄阜实验，使等价性证明的精度达到了 10^-11①。其后不久，前苏联的布拉金斯基（Bra-ginsky，V．B．） 等人又把实验的精度提高到 10^-12②。为消除地面实验中的各种干扰及其它不利因素，近年来计划把厄阜实验装置放到宇宙飞船上，估计实验精度可达到 10-15，若放在无引力的自由飞行器上去完成该实验，精度可望达到10-18。

除了厄阜扭秤实验外，有人从伽利略比萨斜塔实验中受到启发，提出

通过精确测定月、地距离证实等价性原理。在太阳引力场中，地球月球属于在同一位置上自由下落的物体，若有共同的加速度，月、地应保持相同的距离，如果向日的加速度稍有不同，其间距离会有系统性的变化。通过阿波罗 14 号放置到月球表面上的角反射器，再利用激光往返信号的时差，

即可把月、地距离的精确度提高到误差在 1 厘米左右。