物理學(xué)家測(cè)了228年，引力常數(shù)G的第四位數(shù)字為何仍是謎？

你敢信嗎？人類能精準(zhǔn)測(cè)量一顆中子星的質(zhì)量，能把光子的行為描述到小數(shù)點(diǎn)后十億位，卻至今連牛頓引力常數(shù)G的第四位有效數(shù)字都搞不定？這不是科幻小說(shuō)里的情節(jié)，而是真實(shí)存在的物理學(xué)謎題。

2026年4月，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）公布了一項(xiàng)耗時(shí)十年的最新測(cè)量結(jié)果，G值為6.67387×10?11立方米每千克每平方秒，誤差范圍0.0057%。

聽(tīng)起來(lái)夠精確了吧？可問(wèn)題恰恰出在這兒，這個(gè)數(shù)字和其他頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果，又出現(xiàn)了無(wú)法用誤差解釋的偏差。這道題，不僅沒(méi)解開(kāi)，反而更復(fù)雜了。

引力是人類最早認(rèn)識(shí)的基本力，卻是四種基本力里測(cè)量精度最低的。電磁力的相關(guān)常數(shù)能精確到小數(shù)點(diǎn)后九位以上，可G的精度只有千分之一量級(jí)，有效數(shù)字才三位。為啥？因?yàn)橐μ趿耍瑑蓚€(gè)電子之間的引力，比它們的靜電斥力小四十多個(gè)數(shù)量級(jí)，實(shí)驗(yàn)信號(hào)分分鐘被干擾淹沒(méi)。

之后兩個(gè)多世紀(jì)，物理學(xué)家們用更精密的儀器一次次嘗試。1891年波因廷把誤差壓縮到0.2%，20世紀(jì)中葉降到0.1%，80到90年代甚至有團(tuán)隊(duì)說(shuō)誤差低至0.012%。大家一度以為G的問(wèn)題快解決了。

可21世紀(jì)初，麻煩來(lái)了：不同實(shí)驗(yàn)室、不同方法得出的G值，最低6.671×10?11，最高6.676×10?11，差異遠(yuǎn)超各自聲稱的誤差范圍。那些號(hào)稱0.012%誤差的結(jié)果，其實(shí)藏著沒(méi)被發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)誤差。科學(xué)界不得不承認(rèn)，G的真實(shí)誤差約0.05%，第四位數(shù)字根本沒(méi)譜。

就在這個(gè)背景下，NIST科學(xué)家施拉明格啟動(dòng)了長(zhǎng)達(dá)十年的測(cè)量計(jì)劃。最讓人佩服的是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，為了避免“實(shí)驗(yàn)者偏差”（研究者潛意識(shí)里傾向于預(yù)期結(jié)果），他讓同事帕特里克·阿博特把各質(zhì)量塊的真實(shí)數(shù)值加密，密碼封在信封里。

施拉明格全程不知道真實(shí)質(zhì)量，完成測(cè)量后才揭封。這是引力常數(shù)測(cè)量史上第一次真正的盲法實(shí)驗(yàn)，給后來(lái)的高精度測(cè)量立了標(biāo)桿。

可結(jié)果卻讓人糾結(jié)：新測(cè)量值6.67387×10?11，和國(guó)際計(jì)量局（BIPM）用相同方法得出的結(jié)果差0.025%，是報(bào)告誤差的五倍；和2018年中國(guó)團(tuán)隊(duì)的結(jié)果差約0.01%。這些差異雖然還沒(méi)到“推翻彼此”的程度，但絕對(duì)不能忽視。

更關(guān)鍵的是，這個(gè)實(shí)驗(yàn)挖出了一堆之前沒(méi)被重視的系統(tǒng)誤差：測(cè)試質(zhì)量塊的三葉形形狀會(huì)帶來(lái)額外扭矩；大質(zhì)量塊移動(dòng)時(shí)氣體壓力的微小變化會(huì)干擾數(shù)據(jù)；光學(xué)準(zhǔn)直器有非線性響應(yīng)；真空腔里殘余氣體的熱扭矩也不能忽略。

團(tuán)隊(duì)還提出“暗不確定度”的概念，用來(lái)量化連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)里莫名的離散性。他們發(fā)現(xiàn)，哪怕質(zhì)量塊之間的距離偏差只有1微米，對(duì)G值的影響都超過(guò)十幾個(gè)百萬(wàn)分之一。

施拉明格團(tuán)隊(duì)坦言，這次測(cè)量的總誤差反而比上一次略增，但這才是誠(chéng)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，與其假裝更精確，不如把誤差來(lái)源說(shuō)清楚。

G的測(cè)量難，本質(zhì)上是引力的“弱”和“無(wú)處不在”。不像電磁力可以用屏蔽材料隔絕，引力能穿透一切，實(shí)驗(yàn)室里的任何物體、甚至實(shí)驗(yàn)者本身，都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生微小影響。

G的測(cè)量，不僅僅是一個(gè)數(shù)字的問(wèn)題。它關(guān)系到我們對(duì)引力本質(zhì)的理解，甚至可能影響到廣義相對(duì)論的驗(yàn)證、暗物質(zhì)暗能量的研究。228年過(guò)去了，人類的科技進(jìn)步天翻地覆，可這個(gè)最基礎(chǔ)的常數(shù)，依然像個(gè)謎。

你覺(jué)得G的第四位數(shù)字到底是多少？是我們的測(cè)量方法還不夠先進(jìn)，還是引力本身藏著什么我們沒(méi)發(fā)現(xiàn)的秘密？歡迎在評(píng)論區(qū)聊聊你的看法，畢竟，科學(xué)的進(jìn)步，就是從一個(gè)個(gè)未解之謎里走出來(lái)的。如果覺(jué)得這篇內(nèi)容有意思，別忘了點(diǎn)贊收藏，分享給更多對(duì)科學(xué)好奇的朋友！