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F = GMM/r 2,这个优美简洁的公式就是著名的万有引力定律,这是牛顿总结从苹果落地到行星公转的唯一定律。

它是一个“平方反比定律”,即重力强度与距离的平方成反比。如果地球距离太阳两倍远,引力不会减弱到原来的一半,而是减弱到原来的四分之一。

从1986年开始,美国华盛顿大学的eot-wash团队就试图在很短的距离内证明平方反比定律可能是错误的。最近,三名团队成员eric adelberger、jens gundlach和blayne heckel获得了基础物理突破奖,奖金为300万美元。这个奖项在科学界被称为“奥斯卡”,以高额奖金和各行各业的明星作为陪衬,将科学家置于明星的中心。

突破奖给出的理由是:“通过精确的基础测量,验证了我们对引力的理解,探索了暗能量的本质,确定了暗物质耦合的极限”。为什么eot-wash团队执着于打破平方反比定律?本来自然界的四种基本力:重力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力,其他三种力在标准模型的框架下已经统一,只有重力不合适。

一些试图“统一”的理论,比如弦理论,预测在足够短的距离内,引力将不再遵循平方反比定律,将会有一个超越3(空) +1(时间)维度的世界。另外,看不见摸不着的神秘暗物质,比宇宙中的普通物质还要多,人类只能通过引力来感知。更神秘的暗能量表现出奇特的“反重力”特征。

一旦重力平方反比定律在非常小的尺度上被扭曲,这些伟大的“新物理”光可能会从小裂缝中浮现出来,这与宇宙的性质有关。

阿德伯格说:“我们被困在普通的3+1维世界,但是引力会知道其他维度的存在。可以扩展到其他维度,所以就变弱了。”

在很短的距离内,重力是四种基本力中最弱的,所以很难精确测量。凭借巧妙的设计和长期的改进,该团队开发了一套相对便宜的桌面级仪器,将测量距离减少到52微米(0.000052米)。当然平方反比定律还是成立的,不然他们早就拿诺贝尔奖了,而不是基础物理那个鼓舞人心的突破奖。这意味着如果其他维度的世界真的存在,它需要被折叠在一个小于头发三分之一的空房间里。

阿德伯格说了一段听起来很绕口的话:“当然,我们很遗憾没有去斯德哥尔摩,因为我们发现了全新的东西,但你知道你清楚地知道你认为你知道的东西,这也很重要。”

除了重力平方反比定律,eot-wash团队还试图挑战爱因斯坦广义相对论核心的等效原理,即重力场等效于参考系以适当的加速度运动。一些“新物理”预言也会在很小的范围内违背等价原则。

值得一提的是,2018年,华中科技大学以迄今为止最高的精度测量了重力常数的G值,打破了eot-wash团队保持了十多年的记录。

300万美元奖金怎么用?据geekwire报道,Adelberger计划以诺贝尔奖得主亚瑟·b·麦克唐纳的名义在华盛顿大学增加一名讲座教授,而Heckel希望以他的名义雇佣一名新的教职员工。“我们已经谈了几年,没有取得多大进展。希望这个奖金能加一点。”

贡拉赫的个人主页上有一段感情文字,只是对这个“最小”和“最大”领域的评论:

外人可能没有意识到,我们正处于科学启蒙的卑微时期。我从历史的角度说一下。四五百年前,哥白尼和伽利略把我们踢出了太阳系的中心。埃德温·哈勃一百年前的发现把我们踢出了宇宙的中心。20世纪下半叶,越来越清楚的是,我们甚至不是由银河系中最常见的物质组成的。事实上,除了引力,我们似乎无法与大多数暗物质相互作用。然后,在过去的二十年里,我们发现宇宙中的大部分能量甚至不是相互吸引,而是明显相互排斥。当然,我们不能处理这种“物质”。随着范式的不断转换,我们不禁想知道接下来会发生什么。我们生活的维度不是最主流的维度吗?还是我们的宇宙不是唯一的?所有这些惊人的发现都与引力密切相关,对引力的准确理解很可能为解开这个谜提供线索。(本文来自《The Paper》,更多原创信息请下载《The Paper》app)新闻推荐

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