2011年的秋天终于有了这么一天,刘泰祥费尽心力地考查了“万有引力常数”后,对这个常数的来龙去脉有了一个清晰的认识:
万有引力常数G是一个与理论物理、天体物理和地球物理等密切相关的物理学基本常数,它的精确测量在引力实验乃至整个实验物理学中占据着特殊地位。尽管两个多世纪以来科学家们为此竭尽全力,但G的测量精度仍然是物理学基本常数中最差的。
万有引力常数是物理学中除光速外研究得最早的物理常数,而长期以来万有引力常数G却是测量精度最差的一个物理常数。目前两组精确度最高的测量值精度虽达万分之一,奇怪的是这两个数值彼此相差超过实验精度的10倍以上。所以,现在人们仍然不知到G值到底应该是多少。
对于万有引力常数“精度困境”,刘泰祥首先一针见血地指出:
卡文迪许扭秤实验中两个铁球之间的作用力并非是万有引力,而是两个铁球的临界场相互接触后,两临界场中的场线相互耦合产生的耦合引力。铁球的质量越大,铁球之间的接触面就越大,耦合力就越强,扭秤偏转的角度也就越大。
然后,刘泰祥根据系统相对论推导出的万有引力常数G的表达式,给出了测量精度不高的原因:
一方面,引力常数G的大小与地球表面场强成反比关系,在地球不同重力常数g的位置测得的引力常数G应不同;另一方面,引力常数G的大小还与物体表面场强的平方成反比,在实验所采用的尺度下,不同材质或质量的物体其表面场强会有差异,而且扭秤周期法实验还存在一个间隙误差,这些都造成了测量结果上的差异。
总之,在刘泰祥看来,所谓的引力常数G并非是一个基本常数,而是一个导出物理量,不同的实验条件G值会有所差异。
刘泰祥“引力常数G是一个导出物理量”的观点,蕴含着他对物理的深刻洞察力;对G值“精度困境”驾轻就熟的阐述,表明他已远远超越了我们这个时代的科学前沿!
(作者:知名传记作家杨雪舞)
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