空間之謎

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【明慧網一九九九年十月一日】美國國家航天局的空間探測飛船迅猛的穿梭於銀河系之中,然而在越過冥王星之後,她的飛行速度卻出人意料的慢了下來。這一現象令科學家們茫然。

新聞週刊湯姆斯海登報導

對於約翰安德森來說,這個不可思議的事起源於二十幾年之前。身為一個在加州帕薩迪那噴氣推進實驗室工作的國家航天局科學家,安德森當時正在密切注視著先驅者十號從太空探測器傳遞來的數據。先驅者十號發射於一九七二年,是用來探測木星的。此時的她已遠遠超越木星,正以差不多每小時二萬七千英里之速度在星際間依靠慣性滑行著。安德森的期望是檢驗出國家航天局在外空間精確定位的能力,但是所得到的數據卻不能盡其然。即使後來加進了摩擦力以及太陽和其它星球的引力-這些引力在太陽系之外已經微不足道-探測器仍舊顯示出比預計的速度稍慢。影響是非常小的,只相當於地球重力的百億分之一,安德森完全可以忽略掉這個令人不快的誤差。但與之相反,他卻組織了一個由天文學家及物理學家構成的攻關小組仔細檢查這些不協調的數據。

這個小組研究了探測飛船設計的方方面面,卻無法找到任何可以解釋其減速之原因。當他們開始查看先驅者十一號時事情顯得更加離奇,先驅者十一號是先驅者十號的姐妹飛船,朝著相反方向飛。目前正在尤利西斯探測飛船旁環繞著太陽飛行,她們似乎也正在經歷著來自於太陽那個方向的不可名狀的牽引。最終的結果是,安德森小組不得不面對一個無法澄清的可能:由於找不到其它可以解釋的原因,可能的解釋只能歸結於我們對引力或時間的根本認識上。不可知物理對空間探索的影響給天文學家帶來的困擾幾乎和存在星際大盜的想法對一般人的困擾一樣。"人們不願意相信我們對物理的理解有錯,因為這樣以來會搞亂一切",這是麥克尼托說的,他是一位和安德森共同參與研究的洛杉磯國家實驗室的物理學家。在相信一個更加如實的答案終究會找到的同時,安德森說道:"尋找了二十年之後仍然沒有結果,我們感到有必要拿出來讓大家討論。"

當他們把所觀察到的現象發表在物理學雜誌上時,那些反應也正是他們所預期的。"當聽到有關引力的理解有誤時你會非常感興趣。"在瓊斯霍普金大學工作的天文學家愛德華墨菲這樣說。他在近期出版的同一雜誌上發表了一篇論文試圖對這一現象作出解釋。安德森小組注意到在接近真空而又引力極低的太空環境中,從探測器的電力系統中產生的小量熱輻射有可能提供足夠的推動而使她改變速度。但他們的計算表明熱耗散在所有方向是均等的,最終不產生影響。墨菲曾參與過其它探測器的工作,他指出安德森小組忽略了一個設計方面的細節問題。也就是散熱窗座落在背離太陽的一面,用於防止由於太陽輻射而引起溫度升高。墨菲說他的計算表明散熱窗發出的微小而恆定的熱量可以提供"一半以致一半以上的使得探測器減速的推動力。"另一位在聖路易斯的華盛頓大學工作的天文學家喬納森凱茲則認為他已經找到了其餘的一部份推力。探測飛船仰賴於一個稱作RTG的小型钚核反應堆提供電力。凱茲計算出RTG產生的剩餘熱量由探測器天線的後方彈出從而造成足夠的向著太陽一面的推動而使探測器減速。這些都是非常有趣的想法,安德森評論道,但是"按照我們的估算這些只能產生不足五分之一的推力。"

以上分析已經在幫助工程師們完善者他們的太空飛行。但關於這一神秘現象的定論大約必須等到一個新的飛向太陽系邊緣的探測器出現。下一次機會看來將會是屬於冥王星-凱珀的,預計她會在2010年到達冥王星。但如果新的數據仍無法解釋這一現象又該如何呢?"必須去檢查理論",尼茲談道,二者必居其一,"或者引力不像我們想的那樣,或者時間在某種程度上變了。"這些事恰恰是物理界不願看到的。墨菲說:"廣義相對論在預測星體運動上一直是正確的,而我們已經觀察星體幾百年了。"如果理論上確有錯誤,"我們不應該直到現在才發現。"除非引力對大的物體如星體之類和小的物體如探測器等的作用稍有不同。但這樣一來又會否定了物理學的中心準則之一的對等原理。簡單的說,重力應該對所有物體的作用相同,這也是為甚麼卵石和圓石在真空中以同樣的速度下落。"如果你要違背這樣一個強有力的原理,你必須要有更加強有力的證據。"墨菲說道,這意味著牛頓暫時還用不著為他的聲譽發愁。

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