NIST研究引力常数之谜

NIST科学家Stephan Schlamminger（左）与Vincent Lee正在检查他们用于测量引力常数（大G）的扭秤，这项研究跨越了十年之久。

拆开信封的时刻终于来临，但美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家Stephan Schlamminger却不确定自己是否真的想知道那个隐藏的数字。

在过去十年中，Schlamminger的大部分精力都投入在测量一个单一量上——万有引力常数，它决定了宇宙中所有地方引力的强度。这个秘密数字将让他能够解读数据并得出最终结论。

引力使我们的双脚稳稳踏在地面，让行星环绕太阳运行，将恒星与其他物质聚合成星系，并塑造星系团以编织宇宙的宏大结构。但它的强度，以大G表示，却并非精确已知。

尽管大G至关重要，Schlamminger深知精确测量它极为困难。科学家们尝试测量这个常数已超过225年，这距离艾萨克·牛顿发表其著名的万有引力定律已有一个世纪。然而，它的数值仍是自然界四种基本力中已知最不精确的，其他三种包括电磁力以及强核力和弱核力。

部分原因在于引力是四种力中最弱的。即便是一枚针头大小的磁铁也能将回形针从地板上吸起，其产生的电磁力远大于地球整个引力场向下的拉力。

引力的固有弱点在实验室中被进一步放大，研究人员只能通过研究足够小、可称重和移动的质量之间的引力吸引来测量大G。这些质量比地球小约5000亿万亿倍，因此科学家需要测量的引力吸引也相应弱得多。

尽管实验变得更加灵敏和精密，但近期许多大G的测量值却略有差异。虽然差异很小，大约万分之一，但仍大到无法用常规实验误差来解释。

这种差异引发了一个令人不安的谜团。是否存在某种被忽视的实验误差导致这些不一致——这是最可能的解释——还是我们对引力的理解存在根本性错误？

这正是Schlamminger和他的同事们试图通过精心复制一项精密实验来解答的问题，该实验由法国塞夫勒的国际计量局（BIPM）于2007年进行。如果Schlamminger能在NIST位于马里兰州盖瑟斯堡的园区独立重现该研究的相同结果，这个谜团或许就能解开。

Schlamminger担心自己可能会无意识地使测量结果偏向法国实验中研究人员发现的G值。为了满足自己严谨的标准，他请同事Patrick Abbott对数据进行打乱处理。Abbott通过从他仔细测量的NIST实验中某些质量重量中减去一个只有他自己知道的数字来实现这一点。采用这种策略后，Schlamminger不会知道他团队测量的大G实际值。也就是说，直到他拆开信封并读取里面的秘密数字为止。

重大揭晓。

此前一次，在2022年，Schlamminger曾准备揭示隐藏的数字，但在最后一刻放弃了，因为他意识到自己忽略了一个与气压相关的微妙但重要的因素，这可能会使结果产生偏差。现在，在2024年7月11日下午3点，Schlamminger计划在科罗拉多州奥罗拉举行的精密电磁测量年度会议上报告他的发现。

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来源：NIST；内容经中文翻译改写，采集时间：2026-08-26 16:10:24。

(责任编辑：标准科技参考)