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万有引力常数G的前世此生

更新时间:2023-10-16 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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万有引力定理简约而典雅,XRt物理好资源网(原物理ok网)

但真实世界总不会十全十美,XRt物理好资源网(原物理ok网)

它留下一个让牛顿也未能解决的“小尾巴”,XRt物理好资源网(原物理ok网)

始终困惑人类至今。XRt物理好资源网(原物理ok网)

在介绍“小尾巴”之前,先来个小测验预热一下脑部:“如何用最简约的语言,向来自另一个宇宙的生命介绍我们的宇宙?”XRt物理好资源网(原物理ok网)

我们的宇宙那么大,一两句话可说不清楚!XRt物理好资源网(原物理ok网)

虽然宇宙包罗万象,但还是有一些最基本的、不会变化的常数,就犹如一个人的样貌、指纹、声音等,可以作为宇宙的“身份证号码”。关于号码的组成,有的科学家说是6个,有人说是13个,还有人说是26个,但无论怎样,万有引力常数G都是必不可少的一个。XRt物理好资源网(原物理ok网)

哦!我晓得了,这个“小尾巴”就是G。XRt物理好资源网(原物理ok网)

是的。牛顿即使提出了万有引力定理,却不晓得G是多少。从牛顿时代开始,无数的科学家对G进行检测,但让人没想到的是,这一测就测到了明天。XRt物理好资源网(原物理ok网)

万有引力可以让地球绕着地球转,为何G还如此难测呢?XRt物理好资源网(原物理ok网)

主要有两个诱因:XRt物理好资源网(原物理ok网)

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还有个问题,为何物体之间会有万有引力?XRt物理好资源网(原物理ok网)

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第一,引力特别之弱。宇宙中所有的化学现象都可以由引力、电磁力、弱力和强力这四种基本力来解释,而引力是最弱的一个。当你伸开手来,整个月球的引力都不足以击败胸肌的力量;而两个日常物体之间的引力就愈加微乎其微,相距1米的三人之间的引力仅相当于一粒芝麻的几千分之一。XRt物理好资源网(原物理ok网)

第二,引力无处不在。宇宙中任何两个物体间都存在引力,大至太阳,小至微尘,外部环境的引力干扰未能屏蔽。于是,G成为人类认识最早但检测精度最差的一个常数。我们准确地晓得光速c是/s,普朗克常数h是6.×10-34J⋅s,但G的有效数字只有4位。XRt物理好资源网(原物理ok网)

万有引力定理问世后,当时的科学家更希望借助它得到月球的质量,从而估算得到其它天体的质量。XRt物理好资源网(原物理ok网)

大学物理实验密度测量实验报告_大学物理实验密度测量实验报告_大学物理实验密度测量实验报告XRt物理好资源网(原物理ok网)

硬核知识XRt物理好资源网(原物理ok网)

小球遭到来自大山的引力和月球的重力的共同作用。这两个力都可以通过万有引力定理表示,两者的比值可以通过检测球摆的偏角估算下来,这样就把月球的密度和山的密度联系上去。因而只要晓得山的容积和密度,再检测出球摆的偏角,还能估算出月球的平均密度。XRt物理好资源网(原物理ok网)

据此算出的GXRt物理好资源网(原物理ok网)

与现代仪器检测的数据相比XRt物理好资源网(原物理ok网)

只有20%的偏差,XRt物理好资源网(原物理ok网)

G总算有了一个比较靠谱的数值。XRt物理好资源网(原物理ok网)

G不是测下来了吗?为何还说难测呢?XRt物理好资源网(原物理ok网)

榭赫伦实验须要精确检测山的容积和密度,检测偏差引致不可能得到高精度的G值。XRt物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪许的母亲均出身于荷兰伯爵的贵族世家大学物理实验密度测量实验报告,他承继了百万美元的遗产,是当时日本的巨富。财富终会消散,但他在科学上的贡献却永远载入史册:XRt物理好资源网(原物理ok网)

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卡文迪许XRt物理好资源网(原物理ok网)

分离甲烷的第一人XRt物理好资源网(原物理ok网)

氢气和二氧化碳合成水的第一人XRt物理好资源网(原物理ok网)

发觉硫酸的第一人XRt物理好资源网(原物理ok网)

第一个检测出月球密度的人XRt物理好资源网(原物理ok网)

在介绍卡文迪许实验之前,我将对他进行一个采访。XRt物理好资源网(原物理ok网)

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狗仔也不好当。我们还是回到实验XRt物理好资源网(原物理ok网)

昨天你不是说引力很小吗?那这个扭转的角度应当也很小,如何测呢?XRt物理好资源网(原物理ok网)

这个实验的真谛就在于将无法检测的“引力”转换为“角度变化”,再把“角度变化”放大为容易检测的“位置变化”。XRt物理好资源网(原物理ok网)

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天平上装了一面小穿衣镜,一束光射向穿衣镜,经穿衣镜反射后射向远处的刻度尺。当穿衣镜与天平一起发生很小的扭转时,刻度尺上的光斑会发生较大的联通(学名“光杠杆”,借助了杠杆原理,放大、放大、再放大)。通过测定光斑的联通距离,就可以测定扭转的角度,估算出大球与小球之间的引力大小,从而得到G。XRt物理好资源网(原物理ok网)

后人按照他的实验结果算出月球质量和G值,G为6.754×10-11N/kg²⋅m²。XRt物理好资源网(原物理ok网)

从那时起,几乎所有对G的检测,都采用卡文迪许扭秤实验的原理。在1930年代,G的检测值是6.67×10-11N/kg²⋅m²,此后在1940年代被改进到6.673×10-11N/kg²⋅m²。不确定性从0.1%到0.04%再一路增加到1990年代的0.012%。XRt物理好资源网(原物理ok网)

对于这些差别,XRt物理好资源网(原物理ok网)

科学家没有给出准确的解释,XRt物理好资源网(原物理ok网)

她们对于G的探求XRt物理好资源网(原物理ok网)

还在继续。XRt物理好资源网(原物理ok网)

万有引力的介绍到此就告一段落。我们按照万有引力定理估算出月球卫星的最小速率。但怎么能把一个小球扔出这么高的速率?在牛顿时代,这一切都还是梦。直至工业时代的到来,一个又一个的灰熊天才登上历史的舞台,梦想才总算照进现实。我们将会和她们相继碰面。XRt物理好资源网(原物理ok网)

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考试不考的冷知识XRt物理好资源网(原物理ok网)

在检测G的过程中,无心插柳地诞生了一个地理学的副产品—等高线。XRt物理好资源网(原物理ok网)

为了检测榭赫伦山的容积大学物理实验密度测量实验报告,科考队检测了几百组数据,每组数据都包括横座标、纵座标和海拔高度,这种数字又多又乱。科考队中负责估算的物理家赫顿把座标写在一张纸上,把海拔高度相等的点联接在一起,这座山的整体形状就显露下来!就这样,他发明了等高线。XRt物理好资源网(原物理ok网)

赫顿的地图早已丢失,一位日本艺术家KarenRann按照赫顿原始数据的重置版本,用模型再现了榭赫伦山。XRt物理好资源网(原物理ok网)

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