伽利略自由落体理论通过太空验证

        等效原理的基本含义认为，引力场中不同质量与材料的所有物体，都具有同样的加速度。16世纪伽利略进行了举世闻名的比萨斜塔实验，他将100磅重和1磅重的两个不同铁球同时从斜塔塔顶抛下，结果轻重不同的两个铁球几乎同时落到地上。此后的几百年来，物理学家们设计各种不同的实验，希望能找到违反等效原理的证据，即不同质量的物体自由下落时加速度会存在差异，这样就意味着还存在引力之外的另一种自然作用力，从而可以解释广义相对论与量子理论之间不可调和的矛盾。但这些“找茬”性实验并没有成功，反而以越来越高的精度验证了等效原理。

        耗资2亿欧元的“显微镜”卫星，由法国国家航天研究中心研制并于2016年发射。其上携带有两个直径几厘米的小圆柱形物体，一个用金属钛制成，另一个用铂铑合金制成，当其在地球轨道上旋转运动时，两个圆柱体不断自由下落。卫星上监控两个圆柱体的电极如果出现电压差异，则表明其中一个圆柱体比另一个下落得更快，可作为背离等效原理的信号。

        但卫星研究团队在绕轨运动1500次后也没有发现这种差异性信号，在太空以10的-14次方的精度进行了自由落体实验，比地面最灵敏实验的精度还要高出10倍。研究人员表示，到明年实验结束之前，他们还会继续进行900次太空自由落体实验，到时等效原理的精度可以提高到10的-15次方。        

        佛罗里达大学理论物理学家克利福德·威尔表示，物理学家不能放弃，还需要继续提高实验精度，对等效原理进行验证。目前计划中的高精度实验包括意大利“伽利略”卫星实验以及斯坦福大学科学家提出的低温低噪音卫星实验，分别将精度设计目标推进到10的-17次方和10的-18次方。