物理學(xué)的等效原理在愛因斯坦的廣義相對論中占據(jù)了核心位置，比如：在物體的自由落體運(yùn)動中，無論物體的質(zhì)量大小和物質(zhì)成分如何，它們在引力場中的自由下降運(yùn)動產(chǎn)生了相同的速率，不同的物體同時開始下落，它們將以相同的時間落地，伽利略的自由落體運(yùn)動體現(xiàn)了等效原理的物理思想。

在沒有空氣阻力的條件下，物體的自由落體運(yùn)動處在真空的環(huán)境，物理學(xué)的等效原理就會成立，比如：一個羽毛和一個保齡球同時開始下落，它們將在同一時刻落地。但物體做自由落體運(yùn)動的同時性可能不會永恒成立，假如在兩個物體的自由下落運(yùn)動中，一個物體做自旋運(yùn)動，另一個物體沒有發(fā)生自旋，那么兩個物體會產(chǎn)生相同的下落速率嗎？或兩個物體會在同一時刻落地嗎？

一個物體的自旋影響了物體的自由下落運(yùn)動，諸如地球之類的天體在自旋過程中產(chǎn)生了所謂的“框架拖拽效應(yīng)”或參考系的拖拽效應(yīng)，這種效應(yīng)對天體周圍的時空產(chǎn)生了輕微的扭曲。天體物理學(xué)家以計算機(jī)模擬技術(shù)演示了兩個碰撞與合并的黑洞，模擬的結(jié)果顯示，兩個自轉(zhuǎn)的黑洞比兩個不自轉(zhuǎn)的黑洞產(chǎn)生了不同的合并速率，引力在天體大尺度上受到天體自轉(zhuǎn)的影響。

物體的自轉(zhuǎn)對引力作用產(chǎn)生了影響，理論物理學(xué)家由此思考了一個問題，天體自轉(zhuǎn)的影響可能預(yù)示了某種聯(lián)系，愛因斯坦的引力理論與揭示原子和分子行為的量子力學(xué)存在內(nèi)在的關(guān)聯(lián)。原子和其它的量子態(tài)粒子具有自旋的特性，可以將一個原子設(shè)想成一個小球體，原子自旋可能對引力或量子引力的作用產(chǎn)生了影響。

原子被設(shè)想為小球，這是略顯粗略的類比，一個原子實(shí)際上不是一個小球，原子自旋也不是物理概念的自轉(zhuǎn)，自旋被認(rèn)為是量子態(tài)粒子的固有屬性，量子的自旋行為與人們經(jīng)常看到的物體自轉(zhuǎn)有某種相似性。物理學(xué)家提出了一個有趣的問題：帶自轉(zhuǎn)的原子比不帶自轉(zhuǎn)的原子在自由下落運(yùn)動中將會出現(xiàn)怎樣不同的速率？最近的一項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)對這一問題進(jìn)行了檢驗(yàn)，物理學(xué)家比較了銣金屬原子的下落速度，它們在不同的自旋速率下自由下落，他們對原子的重力加速度進(jìn)行了比較。原子的自旋為+1或-1，自旋的原子球體好像一個球體繞著它的北極順時針轉(zhuǎn)動或一個球體繞著它的北極反時針旋轉(zhuǎn)。

物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，兩個沿不同方向自旋的原子產(chǎn)生了相同的下落速度，正時針和反時針自旋的兩個下落原子的速率差錯率僅為千萬分之一，實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了精確率的極限，這說明原子的自旋方向?qū)λ鼈兊淖杂上侣渌俾蕸]有產(chǎn)生影響。物理學(xué)家一般認(rèn)為，等效原理對經(jīng)典物體和量子物體同樣適用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果似乎排除了一些激進(jìn)的物理模型，這些物理模型旨在建立引力和量子理論的統(tǒng)一。在量子態(tài)的原子和大尺度的天體領(lǐng)域，等效原理產(chǎn)生了一致性。假設(shè)將帶有自旋的一個原子看成是一個“量子陀螺”，那么陀螺的正向和反向旋轉(zhuǎn)不影響它的自由下落速度。

（編譯：2016-7-22）