电子工程专辑
UBM China

寻找牛顿的重力常数G 为什么G仍然难以衡量

上网日期: 2014年08月15日 ?? 作者: Bill Schweber ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友

关键字:重力常数? 万有引力? 测量?

工程师和科学家生活在一个以许多计量标准与常数定义的世界。一开始我们先有时间、质量与长度,然后扩展到电流、温度等等。此外,还有一些基本的物理常数,如光速或亚佛加厥数。

虽然所有的常数都很重要,但有些实在离我们的日常生活太遥远。不过,重力常数G就另当别论了。从牛顿(Isaac Newton)看到苹果从树上掉下来,启发他发现万有引力定律F = G后,这个G的值就一直引起广泛的兴趣。有鉴于重力无所不在,要准确地测量G值应该也很容易,对吧?

其实,答案应该只能算对了一半。事实证明,万有引力很容易衡量,但却难以精确。在最新一期的《今日物理》(Physics Today)期刊中,一篇主题为“寻找牛顿的重力常数”(The search for Newton’s constant)一文中讨论到测量G值的发展历程。文中探讨数百年来所使用的各种实验性建置(如扭力平衡、钟摆、波束平衡等)以及每项测试结果所取得的数据。有些严谨的研究人员以更复杂的测试产生不确定性较低的测试结果,然而却与其他也声称低度不确定性的结果明显不同。

虽然研究人员确实提高了结果的准确度与精密度,但这篇文章中解释了为什么G仍然难以衡量。这个问题不但很有趣,而且也十分发人深省,因为你很可能认为G值应该是一个已拍板定案且固定不变的数字,没什么好讨论的。

然而,如同大多数的工程师和科学家们所知,要在任何测试与量测任务中取得三、四次有效数字一致且准确的结果并不容易。每增加一次有效数字表示在测试工具或设备中有更加细微的误差来源被找到、了解、校正或进行补偿了。

如果运气好的话,经过设计的测试可以真的过滤或自动抵销掉一些错误,就像质量m的值在一些基本实体的实验中抵销了。如同在游乐园搭乘旋转椅或“狂飙幽浮”等高速旋转的设施(Gravitron,如图1),利用向心力与惯性来“固定”游客。人的质量可忽略不计,重要的是转轴的大小、旋转速度,以及衣服与墙面之间的摩擦系数。(如果你还不明白为什么游客会被“固定”在原位,以及他们的重量可忽略不计,那你该回去翻翻基础物理学了!)

(电子工程专辑)

游乐设施的转盘高速旋转时,就像把人“钉”在墙上一样。让航天员适应高重力环境的离心机采用的就是类似的原理,但更复杂得多。(来源:NASA)

下一页:G值为什么如此难以捉摸?


1???2?下一页?最后一页





我来评论 - 寻找牛顿的重力常数G 为什么G仍然难以衡量
评论:
*? 您还能输入[0]字
分享到: 新浪微博 qq空间
验证码:
????????????????
?

关注电子工程专辑微信
扫描以下二维码或添加微信号“eet-china”

访问电子工程专辑手机网站
随时把握电子产业动态,请扫描以下二维码

?

5G网络在提供1Gbps至10Gbps吞吐量方面具有很好的前途, 并且功耗要求比今天的网络和手机都要低,同时还能为关键应用提供严格的延时性能。本期封面故事将会与您分享5G的关键技术发展,以及在4G网络上有怎样的进步。

?
?
有问题请反馈
推荐到论坛,赢取4积分X