万有引力常数

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萬有引力常數G,在兩個物體(M1、M2)之間的影響。

万有引力常数(记作 G ),是一个包含在对有质量的物体间的万有引力的计算中的实验物理常数。它出现在牛顿万有引力定律爱因斯坦广义相对论中。也称作重力常數牛顿常数。不应将其与小写的 g 混淆,后者是局部引力场(等于局部引力引起的加速度),尤其是在地球表面;请参见地球引力标准重力

根据万有引力定律,两物体间的吸引力( F )与二者的质量( m1m2 )的乘积成正比,而与他们之间的距离( r )的平方成反比

 F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}.

其中的比例常数 G 即是万有引力常数。

万有引力常数大概是物理常数中最难测量的了。[1]国际单位制的单位中,2010年的科学技术数据委员会推荐的万有引力常数值为:[2]

 G = \left(6.67384 \plusmn 0.00080 \right) \times 10^{-11} \ \mbox{m}^3 \ \mbox{kg}^{-1} \ \mbox{s}^{-2}

最初由卡文迪许用扭称测量。

  • 量子引力理论确定的万有引力常数G

最新的理论研究证明万有引力常数G仅在自由空间中才是一个恒定值。这是采用一种不同于卡文迪许扭秤法的量子共振方法得到的研究结果,其分析和实验模型均基于氢原子基态能级的“超精细结构”。该方法实现了在原子尺度上来测量和推导牛顿万有引力常数G,并获得了目前最精确的结果:

 G = \left(6.67221937 \plusmn 0.00000040 \right) \times 10^{-11} \ \mbox{m}^3 \ \mbox{kg}^{-1} \ \mbox{s}^{-2}

另外,研究结果还表明,万有引力常数已经不再保留有基本自然常数的地位,而是一个由精細結構常數普朗克常數、以及电子电荷等其他自然常数构成的导出量,可以不仅仅经由直接测量而精确获得。[3]

近代一些物理学家认为重力常數并非一定值,而是随宇宙年龄的增长而逐渐变大。关于此说请参考狄拉克大數假說。不过目前还没有可靠的实验证据显示万有引力常数是变化的。

相關主題[编辑]

在最近的理论研究和实验研究中发现的很多证据都表明万有引力常数并不是一个恒定值,很多条件都可以导致万有引力常数有微小的改变。 最新理论研究表明万有引力常数只是一个近似的常量,它不停的发生变化,现有的实验数据只是一个平均值,这样一来,引力质量和惯性质量就有区别了,对万有引力原理的研究将最终给万有引力常数一个清楚的解答。[來源請求]

参考文献[编辑]

  1. ^ George T. Gillies, The Newtonian gravitational constant: recent measurements and related studies, Reports on Progress in Physics. 1997, 60: 151–225, doi:10.1088/0034-4885/60/2/001 . 一个长篇且详细的评论。尤请参见图1和表2。
  2. ^ CODATA Value: Newtonian constant of gravitation
  3. ^ Zhiping Li, Xin Li. Quantum resonance scheme to determine the gravitational constant G.  arXiv:1111.6941v3