中微子传奇，上篇：（C13）有关重力探测实验GP-B的故事

2004年，一颗由美国航空航天局（National Aeronautics and Space Administration；NASA）与斯坦福大学联合研制、耗资超过七亿美元、耗时二十四年以上、代号为重力探测-B（Gravity Probe B；GP-B）的天体力学实验卫星被送入预定轨道（http://physicsworld.com/cws/article/news/2004/apr/20/gravity-probe-b-takes-off）；GP-B的核心部件是四个精密陀螺仪，它们旨在探测广义相对论所预测的两个物理效应，一个是地球引力场对时空结构的所谓扭曲效应（geodetic effect），另一个是地球自转对时间与空间的所谓拖曳效应（frame-dragging effect）。

2007年，GP-B团队声称初步的实验结果证实了时空的引力扭曲效应，并相信这为获取有关时空拖曳效应的精确数据铺平了道路（http://physicsworld.com/cws/article/news/2007/apr/16/gravity-probe-b-backs-general-relativity）。

2011年5月，GP-B首席专家埃弗里特（Francis Everitt）发布消息（http://einstein.stanford.edu/highlights/status1.html）并发表文章（https://arxiv.org/pdf/1105.3456v1.pdf），声称有关实验分别以不超过0.28%与19%的误差证实了广义相对论的时空扭曲与拖曳效应。同于2011年5月，美国《科学》杂志网站与国家航空航天局网站分别以“虽然过程持久但最终重力探测-B卫星证明了爱因斯坦是对的”（http://www.sciencemag.org/news/2011/05/long-last-gravity-probe-b-satellite-proves-einstein-right）与“NASA的GP-B项目证实了爱因斯坦两个时空理论的正确性”（https://www.nasa.gov/mission_pages/gpb/gpb_results.html）对有关实验结果做了报道。

2012年1月，Discovery Magazine也以“重力探测-B项目给爱因斯坦打了一个A评”为标题报道相关实验结果（http://discovermagazine.com/2012/jan-feb/83）。

不管你是相对论专家还是普通科学爱好者，相信当你读到以上这一系列好消息时心情一定会为之振奋；不过且慢，根据acarefreeman的考证，以上不仅不是有关GP-B故事的全部，它们甚至根本不是事情的真相。

事实上，根据相关报道（http://physicsworld.com/cws/article/news/2008/may/21/gravity-probe-b-comes-last-in-nasa-review）；或https://www.newscientist.com/article/dn13938-gravity-probe-b-scores-f-in-nasa-review/），远在2011年最终实验结果公布之前，NASA的一个15人高级评审小组早已于2008年5月得出结论，由于GP-B未能达到预期的目标而成为一个失败的项目，且在NASA的10个执行天体力学任务的卫星中排名垫底，所以从当年的9月起NASA将终止对该项目的所有资助（注：评审小组同时建议，在经费允许的前提下，所有其它项目都将继续接受资助，即便这些项目所需经费是GP-B的数倍乃至十数倍）；而GP-B项目之所以能够延续到2011年，根据IEEE Spectrum的报道（http://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/the-gravity-probe-b-bailout），乃是因为GP-B团队私下弄到了2百70万美元的非官方资助。

以上有关报道其实透露一些极为重要的信息：

1、GP-B项目从一开始就存在巨大的争议，并几次被推向几乎下马的边缘；2、由于一些意想不到的效应或干扰的存在，GP-B项目最初的设计原理并不完善；3、陀螺仪的制造并不完全符合预想的标准以及精度要求；4、实验数据曾受到包括太阳闪焰（solar flare）、意外或失控的电磁力矩、以及光行差等因素在内的重度污染；5、数据分析过程中存在严重的数据操纵甚至造假行为（data massaging）；

最后，acarefreeman结合其它多方面的独立证据还作出判断：

6、实验者对广义相对论的理论基础与实验基础都存在着不正确的认识或解读。

那么是不是只有相对论的批评者才对GP-B有关实验结果持否定态度或心存疑虑呢？并非如此；事实上，在埃弗里特于Physical Review Letters发表有关GP-B实验结果的同一天，NASA负责GP-B项目的科学咨询委员的主席威尔（Clifford Will）针对该实验于《Physics》杂志发表评论文章（https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1106/1106.1198.pdf），其结束语非常耐人寻味，兹翻译如下：

“虽然认为爱因斯坦正确的想法可以构成一本流行故事书（我自己甚至写了有关这一主题的一本书），但科学上任何这样的书本都不会就此完全结束。正如我们在1998年有关宇宙膨胀这一发现中所看到的，在既成教条之外观测到一个相反的效应会打开一个有关理解力以及宇宙奥秘的全新的世界。在GP-B项目之前，有关转动天体的引力场中陀螺仪的进动问题从未被观测过；虽然有关实验结果支持爱因斯坦，但事实并非非得如此不可。物理学家永远也不会停止测试他们的基础理论，因为他们有着这样一种好奇，即在已被接纳的画面之外可能存在着新的物理学。”

请读者记住了，威尔既是国际相对论物理学界最著名的权威之一，同时也是这个理论最坚定、最忠实的捍卫者之一，但是在分析、总结了号称证实了爱因斯坦广义相对论的这个GP-B实验有关结果之后，他却又声称“（爱因斯坦）故事书不会就此完全结束”；在断言“实验结果支持爱因斯坦”的同时，却又不忘补充一句“事实并非非得如此不可”，并大谈特谈“物理学家永远不会停止测试基础理论”，谈论“物理学家的好奇心”，谈论“被接纳的画面之外新的物理学”，这是不是多少有点出乎意料呢？但如果读者已经熟悉了GP-B早已被15人高级评审委员会定性为一个失败的项目以及该实验包含了以上所列的种种严重问题这一重大背景，那么威尔的话不是完全又在情理之中吗？

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