物理学中存在许多有悖我们⽇常直觉的事实，⼀个典型的例⼦是：两个质量不同的物体在真空中的同⼀⾼度同时落下时，会同时落到地⾯。这⼀违反直觉的例⼦，恰恰表明了我们⽇常熟悉的引⼒，实际上是⼀种⾮常特殊的相互作⽤，它可能蕴藏着许多深刻的奥秘。
早在17世纪，伽利略就推断真空中的所有物体都以相同的速度下落。相传，他曾提出过要将两个质量不同的物体，同时从⽐萨斜塔的塔顶扔下去的实验。
不过，这⼀想法似乎并没有付诸实际。后来，⽜顿在万有引⼒理论中指出，两个有质量的物体之间的引⼒，与它们引⼒质量的乘积成正⽐。此外，他还在第⼆运动定律中，⽤惯性质量将物体的加速度与作⽤在物体上的⼒联系了起来。⽜顿假设，惯性质量和引⼒质量是相等的，并预测在地球或其他⼤质量物体的引⼒场中，⼀个有质量物体的运动应该与它的质量⽆关。
这种最初由伽利略和⽜顿洞⻅到的⾃由落体的普适性，在1907年被爱因斯坦提升为⼀个原理，即弱等效原理。弱等效原理描述了两个组成或者质量不同的物体，在相同的引⼒场中会以相同的速度下落。同样，它也强调了惯性质量与引⼒质量的等效性。1915年，爱因斯坦发表了⼴义相对论，⽽他对⼴义相对论的整个建构，都依赖于弱等效原理的有效性。因此，验证弱等效原理也成了验证⼴义相对论的⽅法之⼀。
近年来，尽管科学家已经做到了以10?13的精度来对其加以验证，但它仍然有可能在更⾼的精度⽔平上被违反。现在，在⼀项新的研究中，⼀个研究团队对弱等效原理进⾏了迄今为⽌最精确的检验。他们在MICROSCOPE卫星上进⼀步将这⼀理论推向极限，以10?1?的精度验证了弱等效原理。MICROSCOPE卫星是⼀颗绕地球运⾏的重300千克的微型卫星。
为了避免实验结果受到影响，卫星上配备了冷⽓微推进器，能够补偿最微⼩的轨道扰动。2016年，它⾸次在太空中测试⾃由落体的普适性，其实验精度远远⾼于任何在地球上进⾏的实验。
在新的研究中，对弱等效原理的检验是通过测量厄特沃什⽐率来实现的。厄特沃什⽐率是⼀个与两个⾃由落体物体的加速度有关的⽐率，它是两个有质量物体的加速度之差与它们的平均加速度之间的⽐值。
在实验中，MICROSCOPE团队选⽤了两种不同的材料，制成了两个同⼼圆柱形试验质量——⼀个由钛制成，另⼀个由铂铑合⾦制成。他们⽤可以通过静电⼒来精确控制物体的仪器，使两个试验质量维持在在相对相同的位置。接着，研究⼈员通过寻找势差，来分析两个试验质量的加速度差异。如果弱等效原理在这⼀精度级别上仍然成⽴，那么这两个试验质量将受到相同的加速度，即使它们的质量或组成不同。
2017年，MICROSCOPE团队发表了他们的⾸个结果，表明在厄特沃什⽐率不超过10?1?的⽔平上，不存在弱等效原理被违反的迹象。在MICROSCOPE卫星于2018年任务结束后，研究⼈员继续分析数据。现在，他们得到的最终结果证实了先前的发现。新的结果在精确度上有了进⼀步的提⾼，它表明在厄特沃什⽐率不超过10?1?的情况下，没有任何违反弱等效原理的情况。
这打消了⽬前对⼴义相对论在这⼀精度⽔平上的偏差顾虑，再次证明了——爱因斯坦是对的！
这⼀结果是对弱等效原理设置的迄今为⽌最严格的限制。它标志着，未来的任何⼴义相对论的替代理论，都需要在这样的精度⽔平上不违反弱等效原理。此外，这项⼯作也为使⽤卫星实验来对弱等效原理进⾏更精确的测试铺平了道路。科学家希望，未来通过对实验仪器进⾏升级，能够在10?1?的⽔平上检测弱等效原理，但这样的升级需要我们耐⼼等待。
研究⼈员表示，⾄少在接下来的10到20年时间⾥，MICROSCOPE团队这次所得到的结果，将会⼀直是弱等效原理的最精确约束。