340年了，引力常數(shù)仍是物理學一大“未解之尷尬”

2026-05-28 05:28:23　來源: 爬蟲飼養(yǎng)員

北京舉報

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斯蒂芬·施拉明格在實驗室里拆開那封信時，手邊沒有聚光燈，也沒有頒獎嘉賓。但那種戲劇感——一個封好的信封、一個答案即將揭曉的瞬間——放在任何一個頒獎典禮上都不算違和。信里裝著一個數(shù)字，是他花了十年去接近的東西：萬有引力常數(shù)“大G”的又一次測量值。拆開，讀數(shù)，一切暫時歸零。這個物理學最古老的常數(shù)值，依然沒有定數(shù)。

今年是牛頓把引力常數(shù)放入公式的第340年。1686年，在他構(gòu)建萬有引力定律時，大G被當作一個待測的量寫進了框架里；第二年《自然哲學的數(shù)學原理》出版，它正式成為宇宙規(guī)則里的一個固定角色。然后340年過去，它反而成了所有基礎常數(shù)里約束得最差的那個——科學家手里握著一組晃動的估值區(qū)間，沒法一口說出引力到底該多強，也說不清是不是我們的公式里還缺了點什么。

“大G是引力藏得最深的秘密?！笔├鞲駥γ绹站W(wǎng)說，“它處在一種很古怪的位置：它是我們已知最古老的基礎常數(shù)，牛頓在1687年就寫下了它；可它同時也是所有常數(shù)里最不精確的一個。我一直覺得，這簡直是物理學一大未解的尷尬?！弊鳛槊绹鴩覙藴逝c技術研究院的計量學家，他過去十年的工作，就是和這種不精確死磕。

牛頓的引力方程里，兩個物體的質(zhì)量和距離都可以調(diào)整，唯獨大G是鐵板一塊。不管在宇宙哪個角落，算引力強弱都得靠它。即便1915年愛因斯坦用廣義相對論——時空彎曲的幾何描述——替換了牛頓的超距作用，大G依然沒有被拋棄。它換了一種身份留下來，扎根在新理論里。就像施拉明格解釋的那樣：“大G是一個基礎常數(shù)，因此它是熔鑄在我們的宇宙里的，在一切時間、一切空間里，它都有某一個獨一無二的值?！?/p>

可某個值到底是多少，至今沒個準話。科學家們反復測量，數(shù)值在小數(shù)點后的位數(shù)上跳來跳去，各實驗室的結(jié)果時常沒法在不確定度范圍內(nèi)重逢。這也正是那個信封式開獎存在的理由：用完全不同的方法，在完全獨立的設計下測幾次，封好，再一起揭曉，看看能不能指向一個更窄的可能性。施拉明格這十年里參與的那版實驗，揭曉之后，大G仍然把自己的底盤牢牢釘在“不精確”那一欄。

這種不精確讓物理學家不舒服的程度，施拉明格用“尷尬”來形容，是一種精確行業(yè)里特有的坐立不安?；A常數(shù)決定物理定律的樣子，如果引力常數(shù)都像一條晃動的繩子，那么以它為基礎的宇宙圖景，在邊緣處就可能跟著晃。而偏偏它又無處不在——從行星軌道到星系旋轉(zhuǎn)，從引力波到宇宙大尺度結(jié)構(gòu)，所有的計算都要請出同一個神秘的數(shù)字。一個340年前就出場的基本量，到現(xiàn)在還在吊著全世界的胃口。

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