17世紀的某一天,著名的天文學家和物理學家伽利略爬上了比薩斜塔的頂端,投下了兩顆不同大小的物體。他試圖證明他的理論:兩個重量不同的物體將以同樣的速度下落,同時到達地面。這就是著名的自由落體實驗。後來阿爾伯特·愛因斯坦對他的相對論進行了更新和補充:物體無論大小都以相同的速度下落。
後來,一組科學家根據一項新的研究得出結論說,伽利略和愛因斯坦是對的:物體下降的速度幾乎相同。這種結果已經被一次又一次地證實,就像愛因斯坦的相對論一樣——然而科學家們仍然不相信在某個地方不存在某種例外,他們堅信這種規律一定會被打破,這是因為科學家們對宇宙的認識仍有不一致之處。目前量子力學和廣義相對論是當今所有物理學的兩個基本理論,兩者還沒有統一。更重要的是,儘管科學理論認為宇宙主要由暗物質和暗能量組成,但實驗未能探測到這些神祕物質。
科學家認為,如果我們生活在一個周圍有我們看不見的暗物質的世界,那可能會對物體的運動產生影響,儘管這種影響將是“非常微小的”,但它仍然存在。因此,如果科學家們看到測試物體以不同的速度下落,那可能是一個跡象,表明我們實際上是受到暗物質的影響。
為了進一步證明這個理論,科學家進行了一番實驗。研究人員將兩個圓柱形物體——一個是鈦做的,另一個是鉑金做的——放在彼此的內部,然後把它們裝上衛星。然後將這顆軌道衛星自然“墜落”,因為沒有外力作用。他們將氣瓶懸浮在一個電磁場中,每次放下100到200個小時。從研究人員需要施加的力來保持氣瓶在衛星內的位置,從而推斷出氣瓶是如何下落的,以及它們下落的速度。
果然,研究小組發現,這兩個物體以幾乎完全相同的速度下落,相差不到兩萬億分之一。這表明伽利略是正確的。更重要的是,在兩年的實驗中,他們在不同的時間掉落物體,得到了相同的結果,這表明愛因斯坦的相對論也是正確的。
為了進一步提高這種令人難以置信的精確程度,科學家們提出了幾個新的建議,要用比現在高兩個數量級的靈敏度來做類似的實驗。此外,一些物理學家希望在最小的尺度上進行類似的實驗,用不同型別的單個原子,如銣和鉀。當然,這類實驗所要求的技術裝置也非常高,只能期待下一次的實驗。