诺贝尔奖经济学家在日食期间发现的奇怪现象仍然困扰着物理学家
作者七君
近60年来，一位诺贝尔经济学奖得主在日食期间发现的奇怪现象一直困扰着物理学家，此后一直备受争议。这种现象似乎违背了经典引力理论，但没有人能完美解释，也没有人确定它是否存在。
中学的时候学单摆，就是把重物挂在绳子上，然后摆动。拉动单摆，单摆就会以固定的周期晃动。但如果观察久了，就会发现单摆的摆动面会逐渐转动。这种自转是地球自转造成的，南半球是逆时针，北半球是顺时针。
由于地球的自转，福柯摆的摆面会周期性的自转。图片来源：维基百科
这种现象也叫进动。单摆的进动最早是法国物理学家莱昂福柯在19世纪发现的。所以这个单摆也叫福柯摆，第一次提供了超越天文学的证据。
因为地球的自转，福柯摆最终会敲出所有的多米诺骨牌。图片来源：美国克利夫兰自然历史博物馆
无论是今天测量还是明天测量，物理学家都不认为福柯摆的进动会有什么不同，所以没有人每天观察福柯摆。事实上，美国国家航空航天局(NASA)指出，历史上对福柯摆的长期研究只有两次，两次实验都是由诺贝尔奖学者进行的。
第一位是荷兰人黑克海克卡末林昂内斯，他于1913年获得诺贝尔物理学奖，另一位是法国经济学家莫里斯科雷兹，他于1988年获得诺贝尔经济学奖。
莫里斯阿莱。图片来源：nobelprize.org
阿来已经在巴黎的实验室里连续玩了30天的福柯摆，每14分钟就放出一次摆，记录下旋转的角度等数据。
在这30天里，恰好1954年发生了一次日食，于是他观察到了一个反常识现象：日食期间，单摆的摆动面居然转回来了！但日食过后，单摆恢复正常，摆面恢复到每分钟0.19度的匀速。后来，在1959年，阿来在57米的深度重复了这个实验，得到了类似的结果。
日食。图片来源：美国宇航局
这个实验的结果是惊人的，无法用经典重力理论解释，所以被归类为“重力异常”。由于这一观察，阿莱于1959年获得法国航空航天协会的加拉伯特奖，同年获得美国重力研究基金会的荣誉。
这种现象后来被称为科雷兹效应，阿莱也在1988年的诺贝尔奖演讲中郑重讨论过。他的意外发现发表后，很多研究人员试图复制，出现了两个完全不同的流派。
例如，在1970年3月美国日全食期间，哈佛大学的物理研究人员欧文萨克斯(Erwin Saxl)和米尔德里德艾伦(Mildred Allen)利用扭摆获得了支持性的结果。这些研究人员说：“这个结果不能用经典引力理论来解释。”这项研究发表在1971年的《物理评论D》上。
1997年3月9日中国漠河日全食期间，英国国家物理实验室的杨新社和中科院的同事也观测到了奇怪的引力异常，为阿来的说辞提供了侧面支持。
然而，1954年在苏格兰和1965年在意大利的观察并不能支持阿莱的结论。1991年和2010年发表在《物理评论D》上的在芬兰和阿根廷的两项观察也声称没有检测到阿莱效应。
不同纬度的傅科摆。
>在众多相互矛盾的研究前，阿莱虽不轻易退缩，但也没有十足的把握。1988年在诺奖致辞中阿莱表示：“在1954年6月30日的全日食期间，圆锥摆锤的振动面出现了异常。…1952年和1953年的观测无法让我得到任何确切的结论。一些实验仪器得到了这个效应，但是另一些仪器却没有。所有这些现象都是目前的主流理论很难解释的。”
研究日食时发生的物理现象确实很困难，因为日食的时间很短，因此观测到的现象可能是其他环境因素，比如地质活动引起的。一些人认为，阿莱的单摆可能受到了温度、压力、湿度等环境因素的影响，不关引力的事。
为了揭开这个困扰着物理学家们45年的谜团，1999年8月11日，NASA 集结了来自4大洲的7国家的观测站，进行了一次跨国实验。
当时这个项目的领导者 David Noever 称：“对阿莱原始实验数据的解释有三条，一是出现了系统性的错误，二是当地环境的效应，三是未知的效应。要排除前两种可能性的话，我们和其他观测者会在全球网络中使用不同的测量工具。”
不过，这项观测报告始终没有发表，实验本身也遭到了阿莱的批评，阿莱认为观测时间太短了。更蹊跷的是，Noever 在实验后很快离开了 NASA 和学术界，跑到阿拉巴马州在一家小小的技术公司入职，随着他的离去这次跨国观测的数据也一同销声匿迹了。
在1999年的跨国观测时，NASA 曾表示，研究者至少需要10年的时间才能让这场争论平息。果不其然，到了2009年，还有研究者在试图重复阿莱效应。
2009年7月22日的日食期间，中科院的物理学家们在杭州、湖州、上海、武汉四处进行了实验。不过，这次观测没有发现阿莱现象或任何引力异常，结果发表在2013年的中文期刊《地球物理学报》上。
阿莱现象就像一个飘荡在引力理论上的幽灵，许多物理学家不相信它的存在，因为对阿莱现象的解释大都非主流。
比如其中一个经常被科幻片提名的理论叫做引力屏蔽效应（gravitational shielding effect）。引力屏蔽效应指的是，两个物体间的重力加速度g会因为第三者的存在而发生变化。
按照这种理论，当月球挡在太阳前，也就是发生日食的时候，地球上的重力加速度会降低。这就好比如果你把一头大象垫在屁股下面当坐垫，那么地球对你的引力就降低了，你会感觉轻飘飘的如同插上了护翼。
荷兰代尔夫特理工大学的物理学研究者 Chris Duif 则表示，虽然他不太相信阿莱现象存在，但确实需要把阿莱现象上的不确定性打破，如果这个现象被证明为真，那将是物理学的一大革命。
话说回来，为什么 NASA 会对这个饱受争议的现象如此感兴趣？
因为 NASA 也曾结结实实地遭遇引力异常啊，都好几次了。
NASA 发射的两个空间探测器先驱者10号（1972年）和先驱者11号（1973年）在离开太阳系时均出现了无法解释的加速。伽利略号探测器（1990年12月）和会合-舒梅克号太空探测卫星（1998年）也曾获得来历不明的加速buff。
先驱者10号艺术畅想。图片来源：NASA
美国火箭之父韦恩赫尔·冯·布劳恩（Werner von Braun）听说了阿莱的发现后感到很激动，他认为阿莱现象或许可以解释这种莫名其妙的加速，他是站阿莱这一边的。
不管怎么说，阿莱对自己的跨界搅浑水感到很开心，他曾说：“我在理论物理和应用物理学里的研究乍看之下和我作为经济学家的主业相距甚远，但事实上这些研究给我带来了宝贵的体验。”
好嘛，经济学家一张嘴，物理学家跑断腿啊。
一黑屏就掉帧，这游戏引擎好垃圾啊。
参考资料：
https://docs.qq.com/doc/DVFdHWmhHSUxNQ3R1
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