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[建议] 对万有引力定律实验室检验结果的一点建议

   物理理论（定律）的主要来源：实验。

   从伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等的方式看，先有“实体的物理实验”，再经过“抽象”构造“理想实验”。物理学的理论，往往是“理想实验”的数学公式表示。

   “理想实验”，有时也称作“思想实验”。它往往是对“实体的物理实验”的简化，舍去次要作用、排除实体物理实验里的各种不良干扰因素等，以期突出所研究的核心问题。

   没有第谷的太阳系行星运动观测数据（“实体的物理实验”），就难有开普勒的行星运动定律；没有开普勒从“第谷的观测数据”的提炼出的行星运动定律，就难有牛顿的万有引力定律。

   与杨振宁、刘全慧等理论物理学家不同，我主要是反思基本概念，构造“物理判定实验”的具体方案。谁让俺是爱因斯坦、伽利略一伙的呢？

   形式公理系统 ≈ 初始元素 + 推理规则。

  曾经，在丁肇中实验的某一领域，专家们给出了200余种理论。有人问他哪个是对的，该怎么办？他回答：“不怎么办，继续做实验。”他说，“经验，至少对我来说是没有意义的。专家，更没有意义。”

  丁肇中说，科学是多数服从少数，只有少数人把多数人的观念推翻以后，科学才能向前发展。因此，专家评审并不是绝对有用的。因为专家评审依靠现有的知识，而科学的进展是推翻现有的知识。  https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/10/305802.shtm

一、对万有引力定律实验室检验的一点建议

   分成“静止法”和“运动法”两大类型，在实验室进行万有引力定律测量的物理实验。

1.1 静止法

   以卡文迪许扭秤实验（Cavendish Experiment to Measure Gravitational Constant）为代表。

   从理论上讲，静止法测得的引力定律，才是“真实”的引力定律。实验中没有“质量的运动效应”引起的干扰。

1.2 运动法

   目前地球上实验室里实体的物理实验的主要方法。

   这类看上去更精确的测量方法，实际上可能受到“质量的运动效应”的干扰。

1.3 “质量的运动效应”的干扰

   根据《中国大百科全书（天文学）》里词条“太阳系内的引力定律 law of gravitation in solar system”：

   人们对平方反比定律提出了疑问：引力定律中的 n 是否正好等于2？勃特兰首先认为 n 应大于2。 A. 霍尔支持这种思想，他根据对水星的研究具体地定出  n = 2 + 1.6×10^-7。 S. 纽康根据对四颗内行星的研究，得出 n = 2 + 1.574×10^-7。纽康的这一结论尽管未给出任何物理解释，但仍在许多天文年历中使用。可是，当人们用这一结论来研究月球的运动时，又出现了矛盾。 E.W.布朗根据多年的研究指出：牛顿万有引力定律完全符合月球的运动情况；如果 n 大于2的话，那最多也不会超过 4×10^-8。

   不难算出（示例性质），

   行星公转速度比公转轨道半径：

   水星  0.8270×10^-6 ((m/s)/m)。

   金星  0.3237×10^-6 ((m/s)/m)。

   太阳自转速度差比公转轨道半径：

   大约为 0.1 ((m/s)/m)。

   太阳系行星的实际运动对平方反比定律的偏差就达到了 1.574×10^-7。

   所以，上面“运动法”测量万有引力的结果，会不会受到“质量的运动效应”的干扰？

二、对万有引力定律实验室检验结果的一点建议

2.1 实验条件的描述

   实验室地点的地理信息，如：经纬度、海拔。地质信息：周围的地质情况，如大山、大海。

   实验室的温度、大气压、湿度等。

   实验的日期：年月日时。

   产生万有引力质量体的质量、体积、材料等，它们之间空间距离，相对运动速度。

   月球、太阳等的运动，可能潜在“质量的运动效应”。年月日时、实验室地理等，是估计运动效应基本数据。也是估计“地球固体潮”等引起变形的基本数据。

2.2 实验数据处理结果的表示方式：首先应该有利于启发新的万有引力定律公式

   以给出带时间标志的“引力”、“距离”等为首要方式。

   这种方式有利于启发新的万有引力定律公式为目的。

图1   有利于启发新的万有引力定律公式的实验结果表示方式

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.105.110801

图2  比较有利于启发新的万有引力定律公式的实验结果表示方式

https://www.nature.com/articles/nature13507

   对现有“某修正引力”的验证结果，是第二类的表示方式。但这种实验结果太针对对旧知识，不利于“启发新的万有引力定律公式”。

谭文海, 等. 物理学报, 2018, 67(16): 160401. 第 2 页截图

图3  实验结果其它表示方式

https://wulixb.iphy.ac.cn/article/id/72580

   实际中，建议以“有利于启发新的万有引力定律公式”为主要的实验结果表示方式。辅以其它的实验结果表示方式。

三、万有引力定律实验室检验结果的潜在意义

   新的更精确引力公式；

   统一场里引力的可能数学形式；

   引力的本质；

   ……

参考资料：

[1] Harold V. Parks, James E. Faller. Simple pendulum determination of the Gravitational Constant [J]. Physical Review Letters, 2020, 122(19): 199901.

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.199901

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.105.110801

[2] Harold V. Parks, James E. Faller. Erratum: Simple Pendulum Determination of the Gravitational Constant [Phys. Rev. Lett. 105, 110801 (2010)] [J]. Physical Review Letters, 2020, 122(19): 199901.

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.199901

https://hfbic415b0c8a2ba84f58s0u6fqn6k5x5b6c5kfiac.eds.tju.edu.cn/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.199901

[3] 谭文海, 王建波, 邵成刚, 涂良成, 杨山清, 罗鹏顺, 罗俊. 近距离牛顿反平方定律实验检验进展[J]. 物理学报, 2018, 67(16): 160401.

doi: 10.7498/aps.67.20180636 shu

https://wulixb.iphy.ac.cn/article/id/72580

[4] An-Bin Du, Wen-Hai Tan *, Wen-Can Dong, Hao Huang, Lin Zhu, Yu-Jie Tan, Cheng-Gang Shao, Shan-Qing Yang, Jun Luo. A new design for testing the gravitational inverse-square law at the sub-millimeter range with a 32-fold symmetric attractor [J]. Classical and Quantum Gravity, 39(10): 105008

DOI:  10.1088/1361-6382/ac647a

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/ac647a

[5] NATURE, Ron Cowen, 2014-06-18, Quantum method closes in on gravitational constant

https://www.nature.com/articles/nature.2014.15427

[6] Stephan Schlamminger. A cool way to measure big G [J]. nature, 2014, 510(7506): 478-480.

DOI:  10.1038/nature13507

https://www.nature.com/articles/nature13507

[7] 科学网，邱晨辉 ，中国青年报，2014-10-21，丁肇中：一生最重要选择就是只做一件事

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/10/305802.shtm

  曾经，在丁肇中实验的某一领域，专家们给出了200余种理论。有人问他哪个是对的，该怎么办？他回答：“不怎么办，继续做实验。”他说，“经验，至少对我来说是没有意义的。专家，更没有意义。”

相关链接：

[1] 2022-06-07，引力归结为电磁作用的一个定性物理图像

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1341942.html

[2] 2022-06-09，[讨论] 磁场矢量带ID，点积、叉积来处理

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342249.html

[3] 2021-12-24，[请教] 静电场和静止的引力场之间存在相互作用吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1318004.html

[4] 2021-09-19，[娱乐] 两个小球（宏观点电荷、宏观质点）与采用狭义相对论来推导引力磁

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1304856.html

[5] 2021-01-08，[讨论] “遥远恒星轨道速度存在微小差异”是否是“引力磁”的作用？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1266288.html

[6] 2019-01-12，[求助] 万有引力定律不是牛顿发现的？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1156665.html

[7] 2017-10-28，[请教] 地球固体潮（solid Earth tide）、地球不规则自转与“引力波”观测

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1082757.html

[8] 2022-06-09，[讨论] 磁场矢量带ID，点积、叉积来处理

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342249.html

[9] 2022-06-02，[讨论] 从孟德尔“豌豆实验”到流体力学 Navier–Stokes 方程

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1341284.html

[10] 2021-01-13，[建议] 广泛重复自然科学各个学科中100多年前的那些经典实验

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1267037.html

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