@ 2014.06.20 , 10:09
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人们有可能准确测得万有引力常量G么?

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自牛顿发现万有引力以降,三个世纪过去了,人类还是没有找到测量万有引力常数G的好方法。在最近关于引力的一份新研究中,作者认为鉴于万有引力常量G在宇宙学、粒子物理学和其它领域中存在相关性,又因为关于万有引力如何与其它力相关缺乏完整的理论,所以人类有充足的理由想要确定G的精确值。

对万有引力常量G的测定,大多数来自Henry Cavendish18世纪设计的仪器的最新数据。但是每次仪器给出的数据都不能和前面的数据吻合——虽然数值都靠近某个单一值,但是误差线就是不能稳定重合。

现在,研究人员发明了测量G的新方法:超低温原子云干涉。最后他们得出的值和许多其它测量方法得出的值也不吻合。

用这种方法测定万有引力的数值要用到一团冷却的铷原子云和500公斤钨配重块。钨块被至于一个竖直圆管中,由含有铷原子的设备围绕圆管。设备既可以帮助原子云抵消下向地球引力,也可以加速原子下降的速度。

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科学家用光将单一原子云分裂成两团原子云,并将两团原子云顺着真空容器向上推——研究人员将这种技术称为“滑动的糖浆”。两团原子云到达不同高度后又落到容器底部。原子在量子性质的作用下形成干涉图样。如果有什么东西改变了原子的轨道,比如钨配重块对原子产生的引力,引力对干涉图样带来的改变就会被记录下来。

这台设备被称为原子干涉仪,是一种极为灵敏的设备,同时也对环境“噪音”十分敏感。科学家为此付出了巨大的努力,包括用两台不同设备重复实验,将设备上方和下方的钨块对调等等。就算做到这种程度,容器的平坦程度和设备的底座还是会对结果带来巨大的不确定度。

在进行了300次测量后,他们认为实验的不确定度为百万分之150,他们相信在未来的研究中,这个值可以大大缩小。最终他们确定的万有引力常量G的数值为G = 6.67191(99)×10^-11m3kg^-1s^-2,这个数值与之前测得的数值的其中不到一半相吻合。

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我们很可能无法测出准确的万有引力常量——因为G不应被称为常量,而是一个随用随测的值。况且引力这种力的是那么微弱,测量本身也是一项极难的挑战。

本文译自 arstechnica,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 39+1

  1. 李大欠债
    @3 years ago
    2444974

    看起来物理学和生理卫生都被这个G所困扰啊。。。。找不到哇找不到

    [191] XX [4] 回复 [0]
  2. 大敏感词哥
    @3 years ago
    2444975

    也许这东西根本就不存在呢?

    [5] XX [13] 回复 [0]
  3. 金星
    @3 years ago
    2444980

    戳到地球G点不怕它高潮搞死人类?

    [21] XX [21] 回复 [0]
  4. 方小满
    @3 years ago
    2444984

    楼上好邪恶。。。。。。。。

  5. mayday
    @3 years ago
    2444988

    卡文迪许没有测出G。

  6. 神响
    @3 years ago
    2444993

    不可能。所以我们算到的东西其实都是错的

  7. 2445002

    你们在说什么啊,我根本听不懂,我只想吃那个苹果。

    [22] XX [2] 回复 [0]
  8. 2445003

    @金星: …你这ID配上发言..嗯..颇有太阳村的感觉…

    [14] XX [0] 回复 [0]
  9. 水獭!
    @3 years ago
    2445004

    这篇竟然不是 要什么椰子汁,运动饮料足矣?!

    [17] XX [0] 回复 [0]
  10. 2445008

    @大敏感词哥: 这东西本来就不存在 G是人类数学为了满足公式发明出来的一个量而已 也许在别的计算体系中就是另外一个数值 只是宇宙的一种量化

    [14] XX [3] 回复 [0]
  11. aiUrss
    @3 years ago
    2445011

    自牛顿发现万有引力以降,

  12. 掉毛兔
    @3 years ago
    2445014

    g点和穴位都是不存在的! 妹纸们你们不用高潮了!

  13. 2445017

    物理学是实践科学,比过去更逼近就是进步

  14. 2445040

    经常有人争辩近代物理里面这个是错的那个是错的,但是不觉得只要能衍生出有意义的技术,来改善我们的生活就好吗?

  15. 李小果
    @3 years ago
    2445053

    所以, 究竟等于多少呢?

  16. sandersyao
    @3 years ago
    2445093

    现有的G常量 还是很靠谱的 毕竟人类经历了这么多次的太空任务

  17. 色狼
    @3 years ago
    2445102

    这些物理常量本身就只能无限接近但不可能精确测量的,就比如一米是多长,肯定不能精确测量

    [5] XX [15] 回复 [0]
  18. 2445108

    你是我的小呀小苹果~

    [3] XX [11] 回复 [0]
  19. 2445154

    @色狼: 前半句是对的, 但是举的例子是错的, 长度是基本量,需要定义而不是测量的

  20. 掉毛兔
    @3 years ago
    2445202

    @色狼: 一米是定义出来的 真空中橙色激光波长的xx倍就是一米

  21. 掉毛兔
    @3 years ago
    2445205

    @sandersyao: 太空任务把引力搞清楚就行了 不用算到g很精确 就像你知道地面重力加速度就可以算引力 不用g再去乘地球质量

  22. 缸中笛卡尔
    @3 years ago
    2445274

    不是卡文迪许扭秤么??

  23. 2445289

    卡文迪许不是测出来了吗。。那我们平时怎么算的

  24. 卡卡罗特
    @3 years ago
    2445312

    误差永远不可能消除

  25. 人间
    @3 years ago
    2445317

    这有什么难的?我张口就背:三点一四一五九二六五三五八九七…………

  26. wxd356
    @3 years ago
    2445329

    也许G值在时空中是不均一的,那么科学家也根本想不到啊

  27. 2445488

    @bob: 肯喂你奶的叫声娘也是不错,可是人家不是你娘,凭啥给你奶喝?食懵你呀

  28. 啦啦啦
    @3 years ago
    2445641

    不是万有引力压根不存在么,它看似对其他物体的吸引力实际上是对空间压迫而产生的变形, 就像第一张图那样,网格就是空间,苹果就是地球,如果有物体靠近苹果,就会掉进凹陷里去

  29. 2445675

    我其实不是很理解,实际上地球不停在自转和公转,太阳,月亮,其他行星引力和星系引力最终都会对他们的实验产生影响,不大可能一年测一次,那么他们是怎么排除这些干扰的呢?甚至只是一天早晚,因为地球自转造成仪器朝向不同,这个测定都会出现巨大误差啊……

  30. 武昌鱼
    @3 years ago
    2445777

    @aza: 万有引力常量G和重力加速度g不是一回事。

  31. samlinlin
    @3 years ago
    2445798

    @啦啦啦: 这个比喻没错,G恰好可以比喻成空间的弹性,就像把苹果放在橡皮膜上,膜的弹性越大,苹果陷入得越浅,对靠近苹果的物体作用就越小。

  32. Jamella
    @3 years ago
    2445894

    如果研究弦论的数学工具有重大突破,兴许可以算出来

  33. 刻骨铭SUN
    @3 years ago
    2446038

    G点。。。。。。。。好吧我承认邪恶了

  34. PixelSF
    @3 years ago
    2446174

    千里之外秀恩爱了…

  35. 2447275

    今天 破产姐妹 那一卡一顿应该是你们弄得,还能人工降雨。 谷歌街景用不了应该也是

  36. 执剑人
    @1 year ago
    3137035

    @啦啦啦: 凹陷也是需要万有引力的,没有万有引力掉不进坑,也就和没坑没区别了;就算有,那这个万有引力是怎么回事呢?

  37. 未来物理学家
    @1 year ago
    3198609

    自然的真理人类永远不能完全准确描述的,简单数学逻辑也许做到准确的,现在大多数深入的科学都不一定准确描述自然界的真理,因为们采用的是数学准确的表达去描述模糊的自然真理,但我们不能否认科学的作用,毕竟科学让人类能体验高空飞翔,大海船航,观察宇宙,科学计算模拟。。。不要无端否认科学的作用,一味认为它错而不关注它存在的价值,他确实不能准确描述自然,但他为啥能驱使一代代科学工作者花毕身精力去探索呢?

  38. 3431233

    我们常用的方法来测量的所谓g值,不过是不同物体之间构成的“引力”体系之间形成的圧力差比例。真正的G值,只有在黑洞周围才稳定不变。

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