从比萨塔到哈佛塔——引力效应实验

如果不假思索，一般人都会接受这个说法。

1589年，伽利略登上了56米高的比萨斜塔，从上面同时抛下了一个100磅和1磅的球。在众目睽睽之下，两个球同时应声落地。

这一巨响，打破了维持了1800多年的亚里士多德的错误说法。

无独有偶，在伽利略实验的370年之后，又出现了一个用塔做的实验，它验证了另一个引力定律——爱因斯坦引力场方程，这就是著名的哈佛塔实验。

根据爱因斯坦引力理论，光的传播将受到引力场的影响，这个影响可以表现在两个方面：一是光线受到引力吸引有可能发生弯曲，不再以直线传播，这个结论已经在1919年被英国天体物理学家爱丁顿等人证明。

另一个影响表现在引力作用使光波的震荡频率发生改变。

当光远离引力源传播时，频率变慢，光谱朝向红端移动，称之为引力红移；反之，光朝向引力源传播时，频率加快，光谱向蓝端移动，称之为引力蓝移。

1959年，哈佛大学天文学家罗伯特·庞德和他的研究伙伴格兰·瑞步卡完成的这个实验又叫伽利略式的“光”落体实验。

1959年11月1日，他们将这一成果以“核放射源的引力红移效应”为题，发表在《物理评论通讯》杂志上，成为继水星近日点进动、太阳引力的光线弯曲之后，对爱因斯坦引力理论的又一个有力证据。

1964年，经过进一步的改善，他们再次重复这一实验，使其精确度又增加了一个百分点。

庞德和瑞布卡的哈佛塔实验开创了引力红移实验和应用的先河。

现今，哈佛塔引力实验成果已经在卫星定位系统（GPS）上有了广泛的使用。

本文转载自《科学历2018科学史上的今天》，科学π工作室编著，清华大学出版社出版。如有侵权，请联系后删除。