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万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。万有引力定律是解释物体之间相互作用的引力定律。定律内容是，任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。万有引力定律是艾萨克·牛顿在开普勒、胡克、雷恩、哈雷研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了万有引力定律，获得万有引力计算公式，在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表。
万有引力常数是牛顿用来计算万有引力公式中的大G，量子力学建立后，物理学家曾经尝试用物质的量子特性计算出万有引力常数，但这个量子力学理论上的常数和实际测量值总存在误差。虽然技术上仍需要改进，但物理学家相信将来能获得非常精确的数值。今天《自然》杂志上发表了一篇研究论文，再次向这一问题发起挑战。科学家这次是测定了一种极小极小的引力，是铷原子和516公斤钨管之间的引力。将最新测量不确定性降低到150ppm或者0.015%。该数值比传统对宏观物体测量方法获得的G值大很小一点。加州大学伯克利分校物理学家Holger Müller认为这个研究具有十分重要的意义。
著名科学大家卡文迪什的重大贡献之一就是测量万有引力，他1798年建立的方法被称为测量万有引力的扭秤实验，后世称为卡文迪什实验。 卡文迪什他改进了英国机械师米歇尔设计的扭秤，在其悬线系统上附加了一个小平面镜，利用望远镜在室外远距离操纵和测量，防止了空气的扰动（当时没有真空条件）。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一根6英尺的木杆，杆两端各固定一直径为2英寸的小铅球，用两颗直径12英寸的固定大铅球来吸引它们，利用测出铅球间引力引起的摆动周期，计算出大小铅球之间的引力，由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。他算出的地球密度为水密度的5.481倍（现代数值为5.517），由此可推算出万有引力常量G的数值为 6.754×10-11 Nm2/kg2（现代值前四位数为6.672）。这一实验的构思、设计与操作十分精巧，英国物理学家坡印廷曾对这个实验下过这样的评语：“开创了弱力测量的新时代”。一些科学家就是用这个方法，试图将测量值精确到极限，但物理学似乎真的没有精确和极限。物理学的特点是没有最好，只有更好，没有最精确，只有更精确，大概也就是物理学家永远有饭碗的基础。比较有意思的是，物理学家发现测量值总是存在不一致的问题，导致这种不一致的原因一直让物理学家十分困惑。 论文作者佛罗伦萨大学物理学家Guglielmo Tino说，他们采用的测量方法能克服传统扭秤实验的误差，其精确性的提高能帮助物理学家向更精确的G值前进了一步。Tino和同事这次测量的方法采用了原子干涉仪，这种装置利用物质波特性，可精确测量重力加速度。2007年，斯坦福大学物理学家Mark Kasevich等首先确定了这种方法能用来测定重力加速度。不过这次Tino团队将这个方法的测量精确度提高了10倍。 http://www./news/quantum-method-closes-in-on-gravitational-constant-1.15427 |
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