迄今最小引力場(chǎng)測(cè)量完成

證實(shí)經(jīng)典物理理論 完善對(duì)引力理解

英國(guó)《自然》雜志近日發(fā)表一項(xiàng)物理學(xué)最新研究成果：歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)稱，他們完成了對(duì)迄今最小引力場(chǎng)的測(cè)量。研究人員利用兩個(gè)半徑1mm的小金球完成了這次測(cè)量，這一成果完善了人們對(duì)引力的理解，亦為今后探索基礎(chǔ)物理新領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)鋪平了道路，比如探索暗物質(zhì)或是量子物理與引力之間的相互作用。

引力是自然界最基本的一種力，我們已知這是任意兩個(gè)物體或兩個(gè)粒子間的與其質(zhì)量乘積相關(guān)的吸引力，但我們對(duì)引力的理解，其實(shí)一直都不完整——引力無(wú)法被納入物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，它與量子理論似乎也格格不入。測(cè)量極小物體間引力的耦合力或能為這種神秘的力提供一些見解，比如與牛頓引力理論預(yù)測(cè)值的偏差。不過(guò)，開展這種測(cè)量的難度很大，需要嚴(yán)格控制的環(huán)境以確保其他來(lái)源和引力本身擾動(dòng)的最小化。

此次，包括奧地利維也納大學(xué)科學(xué)家馬庫(kù)斯·阿斯佩爾梅耶在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)全新實(shí)驗(yàn)，讓引力單獨(dú)表現(xiàn)為兩個(gè)質(zhì)量約90mg的小金球之間的耦合力。這項(xiàng)嚴(yán)格控制的實(shí)驗(yàn)，將外部擾動(dòng)的影響降到了最低——比如，實(shí)驗(yàn)中使用了一個(gè)法拉第屏蔽來(lái)阻擋靜電力，還將其中一個(gè)金球與一個(gè)真空室相連，將地震和聲音效應(yīng)最小化。而另一個(gè)球會(huì)周期性地靠近接地的球，從而將引力耦合單獨(dú)分離出來(lái)，使其可以從旋轉(zhuǎn)信號(hào)的變化中被檢測(cè)出來(lái)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了經(jīng)典的牛頓物理理論，即兩個(gè)球之間的引力取決于它們的質(zhì)量和距離。研究人員認(rèn)為，他們實(shí)驗(yàn)的靈敏度還有進(jìn)一步提升的空間，將來(lái)有望對(duì)更小物體間的引力進(jìn)行測(cè)量。

在隨附的新聞與觀點(diǎn)文章中，德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)科學(xué)家認(rèn)為，這類實(shí)驗(yàn)?zāi)茏屟芯咳藛T對(duì)迄今仍有待探索的基礎(chǔ)物理進(jìn)行測(cè)試，包括暗物質(zhì)的引力效應(yīng)和量子系統(tǒng)之間的引力耦合。不過(guò)研究人員在最后總結(jié)中也表示，以現(xiàn)階段的科學(xué)水平，在這類測(cè)試中融入量子物理仍頗具挑戰(zhàn)。

總編輯圈點(diǎn)

人類的力學(xué)觀，可以說(shuō)是被牛頓開啟的，在他之前，人們對(duì)引力的理解是魔法、巫術(shù)和鬼怪。在漫長(zhǎng)的發(fā)展中，我們知道了引力是空間扭曲的產(chǎn)物，這是現(xiàn)階段最被廣泛接受的一種詮釋，但我們依然不能說(shuō)，已經(jīng)完全明白了引力的現(xiàn)象和本質(zhì)?？茖W(xué)，其實(shí)是一步一步逐漸觸及自然的過(guò)程。理解引力的奧秘，其實(shí)也是在孜孜不倦地探索自然，探索人和自然之間、自然和自然現(xiàn)象之間所存在的一種神秘聯(lián)系，什么是錯(cuò)覺(jué)?什么又是真實(shí)發(fā)生的?答案可能會(huì)被不斷推翻。(記者張夢(mèng)然)

關(guān)鍵詞： 迄今最小引力場(chǎng)測(cè)量