Q3、怎么會(huì)出這種事？
獨(dú)立于其他未知因素(如太陽(yáng)質(zhì)量或地球質(zhì)量)的重力常數(shù)測(cè)量是在18世紀(jì)末亨利·卡文迪許的實(shí)驗(yàn)中完成的 ?？ㄎ牡显S開(kāi)發(fā)了一個(gè)扭轉(zhuǎn)平衡的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)微型杠鈴被一根金屬絲懸掛著，保持著非常完美的平衡 。兩端的每一個(gè)質(zhì)量附近都有兩個(gè)較大的質(zhì)量，大球質(zhì)量將吸引較小的小球質(zhì)量 。只要質(zhì)量和距離已知 ， 通過(guò)微型杠鈴所經(jīng)過(guò)的扭轉(zhuǎn)量，我們就能測(cè)量出重力常數(shù) 。
盡管人類(lèi)的科技水平和物理學(xué)水平在過(guò)去200多年里取得了巨大的進(jìn)步，但是在最初的卡文迪許實(shí)驗(yàn)中使用的扭桿原理在今天仍然被用于G的測(cè)量 。截止到2018年，還沒(méi)有任何測(cè)量技術(shù)或?qū)嶒?yàn)裝置能夠提供更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。這一點(diǎn)讓我們很不理解 。
關(guān)于G的測(cè)量，人們強(qiáng)烈懷疑影響測(cè)量結(jié)果的主要因素之一是，人們確認(rèn)偏誤的心理因素，也稱(chēng)為從眾心理 。如果你是科學(xué)家，你的同事測(cè)量的值都是6.67259×10 ^ -11 N /kg2?m2,這時(shí)你可能會(huì)期望得到類(lèi)似6.67224×10 ^ -11 N /kg2?m2,或6.67293×10 ^ -11 N /kg2?m2,但如果你得到了類(lèi)似6.67532×10 ^ -11 N /kg2?m2的值,你可能會(huì)想 ， 自己是不是做錯(cuò)了什么事 。
你可能會(huì)尋找錯(cuò)誤的根源 。你會(huì)重復(fù)一次又一次的實(shí)驗(yàn),知道你得出一個(gè)合理的值符合6.67259×10 ^ -11 N /kg2?m2 。
1998年,巴格利和路德的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了扭秤實(shí)驗(yàn)取得的結(jié)果為6.674 x 10 ^ -11 N /kg2/ m2,這次結(jié)果足以讓人們對(duì)以前報(bào)告的G值產(chǎn)生了懷疑 。一個(gè)非常謹(jǐn)慎的團(tuán)隊(duì)得到的G值結(jié)果與之前的結(jié)果相差了驚人的0.15%，那些早期結(jié)果的誤差比這個(gè)值的誤差低十倍以上 。這就是1998年令科學(xué)界震驚的原因 。
我國(guó)科學(xué)團(tuán)隊(duì)在測(cè)量G值上的貢獻(xiàn)扭力天平和扭力擺都是受到卡文迪什實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)設(shè)計(jì)出來(lái)的，并且在G值的測(cè)量方面一直領(lǐng)先其他最新的技術(shù)，甚至超過(guò)了最新的原子干涉實(shí)驗(yàn)技術(shù) 。我國(guó)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)從兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中獲得了迄今為止最精確的G值:6.674184 × 10^-11 N/kg ?m2和6.674484 × 10^-11 N/kg ?m2，每個(gè)測(cè)量的不確定性?xún)H為百萬(wàn)分之十一 。
這兩個(gè)值可能在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)相互一致，但它們與其他科學(xué)團(tuán)隊(duì)在過(guò)去15年中進(jìn)行的其他測(cè)量不一致，這些測(cè)量的范圍從高達(dá)6.6757×10^-11·N/kg ?m2到低至6.6719×10^-11·N/kg ?m2
從6S軌道開(kāi)始的原子躍遷(Delta_f1)定義了米、秒和光的速度 。請(qǐng)注意 ， 描述我們宇宙的基本量子常數(shù)的精確度是G的數(shù)千倍，但G是有史以來(lái)第一個(gè)測(cè)量到的常數(shù) 。
宇宙的引力常數(shù)G是人們第一個(gè)測(cè)量的物理常數(shù) 。可是 ， 在我們首次確定G值的200多年后，與所有其他常數(shù)相比，我們對(duì)G的了解如此之少，這確實(shí)令人尷尬 。從引力波到脈沖星周期，再到宇宙膨脹 ， 我們?cè)谝幌盗械念A(yù)測(cè)和計(jì)算中都使用了這個(gè)常數(shù) 。但是我們確定G能力只限定于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的小規(guī)模實(shí)驗(yàn) 。從材料的密度到全球范圍內(nèi)的地震振動(dòng)，最微小的不確定性，都能影響我們對(duì)G值的判斷 。除非我們能測(cè)量出十分精確的G值，否則在宇宙任何引力現(xiàn)象重要的地方中，都會(huì)存在一種巨大不確定性 。現(xiàn)在 ， 我們?nèi)匀徊恢乐亓Φ降子卸啻?。
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