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[讨论] 引力、电磁力“独立性”的判定实验

   物理学里统一场、引力的量子化等，都未见经过可靠物理实验检验过的理论。

   回顾近代以来重要物理理论出现的历史，往往是“实体的物理实验”为先导。新的物理现象，特别是与原有物理理论抵触的新物理现象，是新物理学理论的起点。

   1970年代以来，“从理论到理论”的新物理理论众多，但是：

   物理学家 Neil Turok 说：“自1970年代后，所有的理论工作都还没有产生一个成功的预言，这是很令人震惊的现状。”

   他说：“现如今，物理学家撰写许多的论文、建立许多的理论模型、举办许多的研讨会议、相互引用彼此的研究成果——我们拥有了好的科学所需要的一切。但我认为，一个好的物理理论就是要能成功地作出预言，而这正是目前所缺乏的。”

https://www.sohu.com/a/234786002_410558

   造成这种现象的原因之一，可能是相应的“实体物理实验”没有提供足够充分的支持。

一、假如“引力、电磁力”可以统一，是否应该有“质量、电荷”相互作用的物理现象？

   目前主流猜测：在极高的能量下，什么都会相互作用。但目前这毕竟还是猜测。

1.1 “引力、电磁力”尚未统一的原因猜测

   （1）两者是“独立”的，在目前的实验能量下不能统一。

   （2）现有的“引力、电磁力”相关定律不是“正确”的，所以无法统一。即还没有找到“引力、电磁力”相关定律的“更精确”形式。

   （3）现有的“引力、电磁力”知识里的基本概念选择欠妥当，妨碍了本来现在就可以完成的统一。

   ……

1.2 “引力、电磁力”之间相互作用的判定实验

   （1）静止质量，静止电荷；

   （2）静止质量，运动电荷；

   （3）运动质量，静止电荷；

   （4）运动质量，运动电荷；

   （5）静止质量，静止电场；

   （6）静止质量，运动电场；

   （7）运动质量，静止电场；

   （8）运动质量，运动电场；

   （9）静止引力场，静止电荷；

   （10）静止引力场，运动电荷；

   （11）运动引力场，静止电荷；

   （12）运动引力场，运动电荷；

   ……

二、“引力场、电荷”之间相互作用的判定实验

   由于地表引力场难以屏蔽，所以建议优先进行“引力场、电荷”之间相互作用的判定实验。

   周围没有大山、大湖等，相对均匀的地质情况。电磁屏蔽室内。

   下图中间灰色为软铁类的电磁屏蔽。

图1  “引力场、电荷”之间相互作用的判定实验原理图

图2  测试子安置的示意图

   用金属导体材料制成测试子。可以在水平和垂直方向自由运动。采用细、软导线，用高稳定性电源，给图1里的两个测试子同时供电。对测试子两端进行三维运动的高精度检测。

   可以采用卡文迪许扭秤实验（Cavendish Experiment to Measure Gravitational Constant）思路，安装小镜子放大测试子两端的运动。

   两个测试子的供电方式可以参考特鲁顿-诺伯实验（Trouton–Noble experiment）。

   高稳定性电源，提供固定不变的直流电压、变化的电压：“静止引力场，静止电荷”之间相互作用的判定实验。

三、引力依赖材料、温度的判定实验

   假定引力、电磁之间存在相互作用，则原子（分子）外层电子的情况，会在一定的程度上引起引力的轻微变化。

   同一原子的外层电子云与温度有关；不同原子的外层电子云情况不同。假如在这些不同情况下的引力有差别，则提示引力是电磁力的一种特殊表现形式。

   一个推论：静止电场里的质量点，会自发的运动。静止引力场里的点电荷，也会自发运动。尽管这些运动是极慢的。但用不了“沥青滴漏实验（Pitch Drop Experiment）”那么长的时间吧？

   另一个推论：引力会慢慢导致原子的能量降低。与宇宙中高序号化学元素的生成过程相反，引力会慢慢地消耗能量，使高序号化学元素逐渐分裂为低序号的元素，直至到氢原子等。

3.1 同一元素在不同温度下的引力

   是否与温度的变化有关？

   原子外层电子云，与温度有关。

3.2 不同元素在相同温度下的引力

   例如，以锡为中心，

   （1）相同情况下测量其第4主族（ⅣA）元素材料之间的引力。

   （2）相同情况下测量其第4周期其它固体元素材料之间的引力。

   不同元素的原子外层电子云，形状等情况不同。

图3  采用“外层电子云不同”的不同化学元素测试万有引力

   与当初密立根油滴实验时还不清楚电子电荷的数值类似，上面的判定实验是概念性质的，尚不清楚这些情况下引力变化的数量范围。

参考资料：
[1] 科学出版社, 2018-06-09, 21世纪的物理学, 迷失方向了吗？[EB/OL]. http://www.sohu.com/a/234786002_410558

2018-06-02，Why some scientists say physics has gone off the rails

    "All of the theoretical work that's been done since the 1970s has not produced a single successful prediction," says Neil Turok, director of the Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Canada. "That's a very shocking state of affairs." This doesn't mean physicists aren't busy; the journals are publishing more research than ever. But Turok says all that research isn't doing much to advance our understanding of the universe — at least not the way physicists did in the last century. Lots of activity, little progress Physicists today "write a lot of papers, build a lot of [theoretical] models, hold a lot of conferences, cite each other — you have all the trappings of science," he says. "But for me, physics is all about making successful predictions. And that's been lacking."

[2] 冯卫东，科技日报，2010-12-12，美国《探索》杂志：未来的科学何去何从 11位顶尖科学家对今后30年科学将引领人类走向何方进行预测
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/12/241389-3.shtm
http://www.news.zju.edu.cn/2010/1213/c781a84680/page.htm
    8.尼尔·图洛克（Neil Turok，宇宙学家，加拿大圆周理论物理研究所所长，非洲数学科学研究院创办人）

[3] 沥青滴漏实验 - 百度百科

https://baike.baidu.com/item/%E6%B2%A5%E9%9D%92%E6%BB%B4%E6%BC%8F%E5%AE%9E%E9%AA%8C/2558422?fr=aladdin

[4] Pitch Drop Experiment: The World’s Longest Running Lab Experiment

https://www.amusingplanet.com/2020/12/pitch-drop-experiment-worlds-longest.html

Timeline of the pitch drop experiment.

[5] Explainer: the pitch drop experiment

https://www.uq.edu.au/news/article/2014/11/explainer-pitch-drop-experiment

https://phys.org/news/2014-11-pitch.html

相关链接：

[1] 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

[2] 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

[3] 2021-10-04，[请教] “0到1”：密立根油滴实验时，知道电子电荷的估计值吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1306722.html

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