十年盲测实验揭秘：万有引力常数精度争议未... Latest News
据路透社报道，美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家斯蒂芬·施拉明格（Stephan Schlamminger）领导了一项长达十年的实验，于2026年9月20日公布了最新万有引力常数（大G）测量结果。该结果与2007年法国国际计量局（BIPM）的实验值存在0.0235%的偏差——虽然在日常尺度可忽略不计，却让这个延续225年的物理常数谜题更加扑朔迷离。施拉明格采用盲法分析，将秘密数据封入信封十年后才揭晓，却发现自己团队的数值仍与法方结果无法吻合。
明星动态十年前的盲测设计
为了消除实验者的主观偏差，施拉明格请同事帕特里克·阿博特（Patrick Abbott）对部分关键质量的称量数据进行加扰。阿博特从每个质量测量值中减去一个只有他知晓的秘密数字，然后将所有数据交给施拉明格处理。这样，施拉明格在分析期间完全不知晓大G的真实值，整个团队也处于“盲测”状态。该秘密数字被写在一张纸上，放入密封信封，直到2024年7月11日才在科罗拉多州奥罗拉举行的精密电磁测量会议上被当众开启。施拉明格对路透社表示：“我当时已经尽最大努力确保实验没有遗漏任何细节，但打开信封的那一刻，我依然紧张到取消了当天上午的所有议程。”
明星近况意料之外的偏差
开启信封后，阿博特的修正值果然较大且为负数——这原本符合施拉明格的预期，意味着盲测成功。然而随着数据复原，施拉明格发现NIST测量的大G值为6.67387×10⁻¹¹ m³/kg/s²，比BIPM 2007年公布的6.67545×10⁻¹¹低约0.0235%。施拉明格回忆说：“最初我以为修正值够大就能吻合，结果却正好相反。”阿尔及利亚通讯社（AFP）援引另一位未参与该实验的物理学家评论称，这种量级的偏差在基本常数测量中“令人不安”，因为其他基本常数如光速、普朗克常数的不确定度已小于百万分之一，而大G仍停留在万分之一的水平。
明星资讯历史渊源：从1798年的卡文迪什实验说起
测量大G的现代方法可追溯到1798年英国物理学家亨利·卡文迪什（Henry Cavendish）的扭摆实验。卡文迪什将两个小铅球悬挂在一根细丝两端，再放置两个大质量铅球，通过观察细丝扭转角度推算出地球密度，进而间接得到大G。如今，BIPM和NIST使用的依然是扭摆原理，但仪器精密程度已不可同日而语。下表总结了两个实验的主要参数对比：
明星新闻| 项目 | BIPM 2007 (法国塞夫尔) | NIST 2024 (美国盖瑟斯堡) |
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| 测量装置 | 铜-铍扭丝，八质量圆柱 | 铜-铍扭丝，八质量圆柱 + 静电补偿 |
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| 材料 | 铜质质量 | 铜质质量 + 蓝宝石质量 |
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| 主要方法 | 扭摆转动/静电平衡 | 扭摆转动/静电平衡 + 材料对比 |
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| 公布值 (×10⁻¹¹) | 6.67545 | 6.67387 |
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| 偏差与NIST值 | 参考基准 | 低0.0235% |
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| 盲测 | 否 | 是（密封信封） |
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材料试验排除一种可能性
NIST团队还完成了一项特别的校验：分别使用铜和蓝宝石作为实验质量，重复整套测量。结果两种材料得到的大G值在统计上完全一致，排除了“材料磁性或电性干扰”的可能。施拉明格指出：“这至少说明偏差不是由质量材料的偶然特性引起的。”然而，这一结果并未缩小与BIPM的差距。AFP引述瑞士联邦计量研究院专家评论说：“材料试验很重要，但整个系统的误差分析依然不完整。”
精度之谜：为何引力常数如此难测？
大G是自然界中唯一无法高精度测定的基本常数。作为对比，电磁力作用的精细结构常数已知到小数点后9位，而大G仅准确到4~5位。原因很简单：引力极其微弱。一块磁铁可以轻易吸起回形针，对抗整个地球的引力。实验室里，科学家无法像操控行星那样进行大规模实验，只能测量几百克到几千克质量之间的引力——它比地球引力小约10²¹倍。因此任何温度波动、空气密度变化、地面振动都会淹没信号。施拉明格告诉《华盛顿邮报》式转载的媒体：“我们花了十年时间处理压力、温度、湿度、静电和地磁的影响，但可能仍然遗漏了某些系统误差。”
小偏差为何让物理界不安？
历史上，微小偏差曾多次指向重大突破。例如水星轨道进动的43角秒/百年的异常最终被广义相对论解释；μ子磁矩的微小差异正在挑战粒子物理标准模型。不过，大多数物理学家认为大G的分歧更可能源于尚未被发现的实验误差，而非新物理。英国《自然》杂志（Nature）在相关报道中引述未参加该研究的牛津大学教授意见：“除非多个独立团队使用不同方法同时得到类似偏差，否则新物理的猜测为时过早。”施拉明格本人则更谨慎：“我们必须继续测量，直到结果收敛。”
FAQ
Q1: 什么是万有引力常数（大G）？
A1: 大G是描述两个物体间引力强度的基本物理常数。它出现在牛顿引力定律F=Gm₁m₂/r²中，与重力加速度（小g）不同——小g随地点（如地球、月球）变化，而大G理论上在整个宇宙都恒定。尽管早在1798年就开始测量，大G的精度至今远低于其他基本常数。
Q2: 为什么测量大G如此困难？
A2: 主要是引力太弱。实验室中可操控的质量远小于地球，引力信号极易被噪声淹没。任何微小的振动、温度梯度、空气浮力、电磁干扰都可能导致偏差。此外，扭摆实验的设计和数据分析极为复杂，不同团队使用不同仪器和材料，系统性误差难以全面排除。
尽管NIST的十年努力未能终结争论，但它为引力常数迷题增添了关键数据点。正如施拉明格所言：“每一次精确测量都是在为宇宙建立秩序，无论数值是否与预期一致。”未来，更多团队正在规划全新方法——比如原子干涉仪或超导重力仪——希望能用截然不同的原理来验证同一个常数。205岁的引力常数，依然等待最终答案。
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NIST十年实验测量万有引力常数，结果与2007年BIPM值偏差0.0235%。盲测揭示引力常数精度谜题，225年物理常数成悬案。了解大G测量困难与最新进展。
