根據(jù)傳說(shuō)，伽利略在比薩斜塔上做的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，不論質(zhì)量如何，所有物體會(huì)以相同的速度下落 。在沒(méi)有(或忽略)空氣阻力的情況下，任何兩個(gè)物體在引力場(chǎng)中下落，都會(huì)以相同的速度加速到地面 。這后來(lái)被編成了一條準(zhǔn)則 ， 作為牛頓對(duì)引力問(wèn)題研究的一部分 。
什么是G?以及重要性當(dāng)我們第一次開(kāi)始制定物理定律時(shí)，我們憑借以往的經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，就像伽利略可能做過(guò)的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)一樣，把球從塔上扔下去，我們可以測(cè)量球落下的距離和落地的時(shí)間 。釋放一個(gè)鐘擺，我們可以找到鐘擺的長(zhǎng)度和擺動(dòng)時(shí)間之間的關(guān)系 。這時(shí)我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)在一定距離、長(zhǎng)度和時(shí)間上會(huì)存在一種關(guān)系:墜落物體的距離與時(shí)間的平方成正比；鐘擺的周期與鐘擺長(zhǎng)度的平方成正比 。
但是要把這些關(guān)系寫(xiě)成完美的數(shù)學(xué)公式，我就需要十分精確的測(cè)量出一個(gè)常量 。
太陽(yáng)系內(nèi)部的行星軌道并不完全是圓形的，其中以水星和火星的軌道偏離和橢圓度最大 。在19世紀(jì)中期 ， 科學(xué)家們開(kāi)始注意到水星的運(yùn)動(dòng)偏離了牛頓引力的預(yù)測(cè)，這一微小的偏離只有在20世紀(jì)才被廣義相對(duì)論所解釋 。同樣的萬(wàn)有引力定律和常數(shù)，描述了從地球到宇宙的所有尺度上的引力效應(yīng) 。
在這些例子中，月亮圍繞地球轉(zhuǎn)，行星圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，光線因引力透鏡而彎曲 ， 彗星從太陽(yáng)系中逃逸時(shí)會(huì)損失能量，所有這些都與引力常數(shù)G相關(guān) 。在16世紀(jì)40年代和50年代，牛頓出現(xiàn)之前，意大利科學(xué)家弗朗切斯科·馬爾迪和喬瓦尼·里奇奧利就首次計(jì)算了引力常數(shù)，這意味著G是有史以來(lái)第一個(gè)基本常數(shù) ， 甚至在奧勒·羅默于1676年測(cè)定光速之前 。
當(dāng)我們把宇宙中的任意兩個(gè)質(zhì)量物體放在一起時(shí) ， 它們會(huì)相互吸引 。根據(jù)牛頓定律，除了在自然界中最極端的質(zhì)量(對(duì)于大質(zhì)量)和距離(對(duì)于小距離)的條件下，吸引力與兩個(gè)物體的質(zhì)量(之間的距離)和重力常數(shù)有關(guān) 。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我們已經(jīng)將許多基本常數(shù)的測(cè)量精確到了十分驚人的程度 。看下下面兩個(gè)重要的常數(shù) ， 你就能深刻的體會(huì)到什么叫精確 。光速c是眾所周知的:299792458米/秒 。普朗克常數(shù)h控制量子的相互作用，其值為1.05457180 × 10^-34 J?s，不確定度為±0.000000013×10^-34 J?s 。
但G？這完全是另一回事 。
無(wú)論使用牛頓還是愛(ài)因斯坦的引力公式，力的強(qiáng)度部分取決于重力常數(shù)的值，重力常數(shù)的值必須憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)測(cè)量，不能從任何其他量中導(dǎo)出 。
Q1、看起來(lái)十分精確的G值
【引力常量 引力常量G等于多少】在20世紀(jì)30年代，由科學(xué)家保羅·海勒測(cè)量G的值為6.67×10^-11 N/kg?m2，后經(jīng)1940年改進(jìn)為6.673×10^-11 N/kg?m2 。隨著時(shí)間的推移，數(shù)值是越來(lái)越精確，不確定性從0.1%一直下降到20世紀(jì)90年代末的0.04% 。
在一份舊的粒子數(shù)據(jù)手冊(cè)上，給出了一些物理學(xué)的基本常數(shù)，我們可以在里面找到一個(gè)看起來(lái)很不錯(cuò)的G值:6.67259 × 10^-11 N/kg ?m2，不確定度僅為0.00085 × 10^-11 N/kg ?m2 。這似乎G的值已經(jīng)十分精確了 。
Q2、但后來(lái)發(fā)生了一件有趣的事 。
在1998年晚些時(shí)候，同年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示了一個(gè)與已知值不一致的高值:6.674×10^-11·N/kg·m2 。多個(gè)團(tuán)隊(duì)使用不同的方法，得到的G值在0.15%的水平上相互沖突，是以前報(bào)告中不確定性的十倍以上 。
推薦閱讀
- 吃檳榔為什么上癮 一個(gè)檳榔等于幾根煙
- 一寸等于多少厘米 一寸等于多少厘米多少公分
- 五毫米有多長(zhǎng) 五毫米有多長(zhǎng)圖片
- 引力波探測(cè)衛(wèi)星叫什么 引力波探測(cè)衛(wèi)星叫什么名字
- 一公分等于幾厘米 一公分等于幾厘米米?
- word中怎么輸入大于等于號(hào)≥和小于等于≤
- 一公升等于多少升 一公升等于多少升水
- 100wh 100wh等于多少毫安
- 一克等于多少毫克 一克等于多少毫克mg
- 二加二等于幾 二加二等于幾電影