“物理学中尚未解决的一大尴尬”:牛顿和科学家们已经 340 年仍未解开引力的秘密

大 G 是物理学中最古老的基本常数,并且仍然是最不明确定义的。一位科学家花了十年时间试图破解引力常数之谜,而这一切都归结为打开一个信封。

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

引力常数是物理学中最古老的基本常数,今年迎来了它的 340 岁生日。 “大G”被亲切地称为“大G”,在1686年牛顿万有引力定律制定过程中首次被置于其核心位置,并于一年后作为尚未测量的估计值正式发表在牛顿的著作《自然哲学数学原理》中。但讽刺的是,经过几个世纪之后,大 G 仍然是值受约束最少的基本常数。

科学家目前估计了大 G 的一系列值,这意味着我们无法完全确定我们是否对重力有很好的理解,或者我们的公式中是否缺少某些内容。美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的史蒂芬·施拉明格 (Stephan Schlamminger) 在过去十年里一直试图解决这种情况,但最终结果是打开了一个包含未知答案的信封,这种情况通常与奥斯卡奖或其他一些耀眼的颁奖典礼相关,而不是与物理实验相关。

然而,在这种情况下,戏剧性是有必要的;大G在我们用来描述宇宙的方程中如此普遍,以至于它的值的不确定性让科学家有些不舒服,尤其是像施拉明格这样的计量学家(与天气无关,而是研究测量的科学家)。

“G 是引力最保守的秘密。它处于一个特殊的位置:它是我们所知的最古老的基本常数,牛顿在 1687 年写下它,但它仍然是所有常数中最不精确的一个,”施拉明格告诉 Space.com。 “在我看来,这是物理学中尚未解决的最大尴尬之一。”

重新思考大 G

物理学家亨利·卡文迪什 (Henry Cavendish) 在 1798 年首次测量大 G。卡文迪什能够测量大小铅球之间的引力,从而计算出地球的密度,并得出大 G 的第一个准确值。