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[转载]【物理误区100问】之53:万有引力常数G是基本常数吗?

(2016-07-12 18:20:11)
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分类: 科学探索系列
科学家们早就发现要使太阳内部的数学模型符合实验观测,他们不得不采用比公认数值更低的引力常数值。这些都对万有引力常数G的基本性构成了挑战。

    现代物理学认为,万有引力常数G是一个与理论物理、天体物理和地球物理等密切相关的物理学基本常数。

    然而,据新科学家网站2011年9月22日消息,法国科学家声称在不同地点测量到的万有引力常数G各不相同,磁场越强,引力常数越大,地球上万有引力常数在南北两磁极达到最大。

    另外,科学家们早就发现要使太阳内部的数学模型符合实验观测,他们不得不采用比公认数值更低的引力常数值。这些都对万有引力常数G的基本性构成了挑战。

    那么,G到底是不是基本常数呢?

    我们知道,4π/G=1.8833×1011 ,与电子荷质比e/me(=1.7588×1011)比较,可以发现二者数值非常接近。系统相对论认为,二者是同一个物理量。后者比前者小约6.61%的原因解释如下:

    我们知道,电子荷质比是1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量阴极射线获得的。20世纪初,W.考夫曼用同样的方法测量β射线(快速运动的电子束)的荷质比时,发现e/me随速度增大而减小。遗憾的是,这个发现被简单地用狭义相对论进行了解释--电荷不变质量随速度增加而增大的表现,而忽略了与速度存在的关联性(β射线速度越高,电子间耦合越强,电子束与外界磁场的耦合率就越低----表现为电荷减小了,导致受到磁场的作用力减小)。换言之,具有一定速度的阴极射线同样导致了e/me的减小,这就是e/me比4π/G小的原因。

    如上所述可知,e/me与4π/G是同一个物理量,由此可得:

G×(e/me)=4π

    我们知道,4π是球体的表面积(4πr2)常数。可见,万有引力常数G与电子荷质比(e/me)的乘积为球体的表面积常数。沿着这个思路,我们可以找出更多基本物理常数之间的关系,在此就不再一一赘述。

    总之,万有引力常数G不是一个基本常数。关于G值的公式在下一篇讨论。

 

 

延伸阅读:精简版《系统相对论》6.3节 电子的运动与电荷

 

上一篇:【物理误区100问】之52:磁单极子存在吗?

 

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