majer @ 2021.03.15 , 08:31 上午
万有引力是宇宙中的恢弘伟力，无往弗届。但是，对所有天体级别以下的物理对象，它们的引力场都过于微弱。
现在，科学家刚刚成功测量到两颗90毫克的黄金球体之间的微小引力场。
这是有史以来测量到的最小引力场——这一成就可能为探究量子领域的引力相互作用打开大门。
最前沿的物理理论存在某些不和谐之处，特别是引力。与宇宙中的其他三种基本力——弱力、强力和电磁力——不同，我们无法把引力纳入同一模型。
刻画引力的广义相对论和描述弱力、强力和电磁力的量子力学，无法统一到一起。
广义相对论容纳了牛顿的万有引力定律，从时空几何的角度，诠释了引力的本质。但是，单就计算而言，万有引力定律运行得十分良好，即使它在天体物理环境中有点磕磕绊绊。
但非常小的质量相互作用呢？通常情况下，这些都是非常具有挑战性的测量，因为很难将它们从地球引力和其他扰动的影响中抽离出来。大多数微重力检测都涉及至少1公斤的质量。
现在，奥地利科学院的托比亚斯-威斯特法尔领导的团队从18世纪寻找灵感——亨利·卡文迪许确定了万有引力常数的著名实验。卡文迪许发明了一个扭转天平，水平悬挂的杆子两端是铅配重。
砝码之间的吸引力使杆子旋转，扭转悬挂杆子的铁丝，使卡文迪许能够根据铁丝的扭转程度来测量重力大小。这个装置后来被称为卡文迪许扭秤。
威斯特法尔和同事升级了卡文迪许扭秤。质量是微小的金球，每个金球的半径只有1毫米，重量为92毫克。
他们想方设法排除掉干扰：用法拉第屏蔽罩阻挡球体的电磁相互作用；在真空室中实验，以防止声音和地壳活动的扰动。
他们借助激光放大引力效果——金球之间的引力制造出扭矩后，让天平中间的镜子偏转，导致镜子反射的激光轨迹偏移。
研究人员发现，即使在如此的小尺度下，牛顿的万有引力定律依然坚挺。从测量结果来看，他们甚至能够计算出引力常数，也就是牛顿常数(G)，数值与标准仅有9%的误差。他们说，这个误差完全可以被实验中的不确定性所覆盖，因为他们的实验本来就不是为了测量G而设计的。
总而言之，他们的结果表明，未来可以测量到更小质量的引力场。这可以帮助科学家探究量子体系，并有可能为暗物质、暗能量、弦理论和标量场的研究提供线索。
该成果已发表在《自然》上。
https://www.sciencealert.com/scientists-have-taken-the-smallest-gravitational-field-measurement-yet
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kok @ 2021-03-15 08:41:334851156
啥时候能控制引力来浮空就好了。
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ran @ 2021-03-15 10:03:454851237
https://academic.oup.com/nsr/article/7/12/1803/5874900
这篇文章讲了各种引力测量方法，还挺有意思的（当然我也没完全看明白）
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Paddy @ 2021-03-15 10:06:364851246
不是很懂这个实验到底是为了啥啊，感觉跟什么高中生或者大学生物理竞赛课题似的……要说引力灵敏度这个实验本质上和目前的引力波探测的原理一毛一样啊……
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nanerhebu @ 2021-03-15 10:14:104851257
卡文迪许永不为奴！
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Pstnk @ 2021-03-15 10:49:574851288
@Paddy: 文章里说了，为了测量更小质量的引力场。现在广义相对论和量子力学无法兼容的本质问题，就在于引力太过微小。广义相对论效应只能在极大质量下才能测出，而量子力学只在极小质量下才能测出，二者“井水不犯河水”，但二者的理论的确是不兼容的。这种情况下，即使提出了量子引力理论，也会因为无法验证而永远沦为假说。要知道，爱因斯坦提出广义相对论的时候就提出几种检验方法，其中两个检验方法迅速得到验证，这让科学界很快接受了他的理论。
当然，以现在的精度依然无法验证任何量子引力理论，但至少是近了一步。别忘了，LIGO在经历了十余年一无所获的时光后，终于等到足够的技术升级，然后一举成名。
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