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2018年1月31日 星期三

科學家發現第五種力的存在,但她是否能動搖愛因斯坦的相對論呢 _-,

科學家發現第五種力的存在,但她是否能動搖愛因斯坦的相對論呢
前人的實驗意義早在17世紀,偉大的義大利物理學家伽利略,曾在比薩斜塔上做過一次具有深遠意義的實驗,讓兩個重量不等的鐵球從同一高度自由下落,結果兩個鐵球 ...


前人的實驗意義

早在17世紀 , 偉大的義大利物理學家伽利略 , 曾在比薩斜塔上做過一次具有深遠意義的實驗,讓兩個重量不等的鐵球從同一高度自由下落,結果兩個鐵球同時著地。伽利略得出結論說,任何物體,不管是一個鐵球還是一根羽毛,如果 在真空中自由下落,其加速度必然是一樣的,因而必定同時落地。這一觀點,直接推動了偉大物理學家牛頓總結出關於力的運動的三大定律。而愛因斯坦的相對論,也是在這一基礎上提出來的。

可是,這一真理近來卻受到了嚴重的挑戰。一個以美國物理學家經實驗發現,不同質量的物體在真空中實際上並不具相同的加速度。

科學家推測,其原因很可能是在物體下落時除了受引力的作用外,還受到一種尚不為人所認識的作用。 多數科學家公認 , 宇宙中存在著4種力 : 第一種是引力 , 它是一個物體或一個粒子對於另一個物體或一個粒子的吸引力 , 是四種力中最弱的一種 ; 第二種力叫作電磁力 , 由於它的作用, 形成了不同的原子結構和光的運動 ; 第三種是強相互作用力 , 它把原子核內各個粒子緊緊地吸引在一起 ; 第四種是弱相互作用力 , 它使物體產生某種輻射。

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又發現了一種力

按美國物理學家的看法 , 現在新發現的這種力 , 應該是宇宙中的第五種力 , 它是一種排斥力 , 只能在幾米到幾千米的有限距離內對物體起作用。這可能是以一種"超電荷"形式出現的。從實驗中可以推斷出,"超電荷"抵消了一部分引力的作用,從而減緩了下落物體的加速度。減速的值取決於質子和中子的比,而且和原子的總質量、中子總數加上結合能值成反比。 由於結合能的大小隨原子而異, 它所產生的這第五種力也就隨結合能大小而異。由此得出的結論是 : 兩個體積不同的物體 , 如一個體積較小的鐵塊和一個體積較大的木塊 , 即使它們的重量完全一樣, 也將因為它們結合能的不同而以稍稍不同的速度下落。 鐵原子的結合能要比木原子的結合能大,所以鐵塊下落的速度要比木塊的稍慢。

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第五種力是否存在

美國物理學家的新發現,在科學界引起了極大的興趣。同時,圍繞是否存在著第五種力,也展開了激烈的爭論。

許多科學家在進行各種有關引力的實驗時,也同樣遇到了無法單純以引力解釋的現象,因此,一些科學家提出了一些支持他的證據。但是,也有為數不少的科學家堅持聲稱他們自己的實驗表明,還找不到存在新的力的證據。

美國加利福尼亞大學物理學家就做過這樣一個實驗:他把扭秤放在一個鋼的圓筒內,讓扭秤懸掛一塊銅塊,銅塊剛好處於圓筒中心靠邊的位置,然後使它變換不同的位置。整個實驗是在真空環境中並且嚴格排除磁場的影響下進行的。記錄表明鋼圓筒的引力,並沒有使變動位置的銅塊所受的重力產生影響。面對雙方都持有證據,又難說服對方的情況,要做出定論還需要進行一系列的實驗。 已經有不少科學家正在摩拳擦掌 , 準備投人這場爭論。

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科學家的爭論

美國輿論界認為,可能很快將掀起一個以現代先進技術重新證明伽利略論斷和牛頓定律的高潮。美國科羅拉多州的實驗物理聯合研究所計劃重做伽利略的落體實驗,並採用雷射來監測物體下落的速度。

也們準備把下落物體放在一個盒子的真空軸內 ,以免在實驗時受到氣流的干擾,盒子下面裝一面反射鏡,可將光線沿射來的方向反射回去:盒子中還另有裝置,以確保在下落時,盒子及所裝的各種物體保持相對穩定。物體下落時,一束雷射被分割為二,有一半射向盒子,被反射回來,與另一半會合,產生出各種投影,從而可以更加準確地描繪出一個下落物體在速度增加時所受到的各種干擾情況。

美國華盛頓大學的物理學家則計劃再把實驗移到靠近一個巨大的懸崖峭壁的地方進行。 以觀農一個龐大物體的質量對原子核中具有不同結合能的物體究竟有多大影響。

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科學家的推斷

上述實驗設想,可以證明宇宙中確實存在著一種新的力嗎?許多科學家並不感到樂觀。美國普林頓大學的一位科學家指出,證明伽利略論斷的實驗"在原則上是最簡單的,但是在實踐中是最複雜的。"因為人們在實驗中很難照顧到全部複雜的因素,以及排除各種外部干擾。

科學家們對第五種力可能帶來的影響的估計也不一致。多數人認為這將是物理學上的一次革命,要動搖愛因斯坦相對論的理論基礎,而且可能對今後物理學發展的方向以及新興的航天學都會產生重大的影響。但也有人認為,這第五種力充其量是一種極其微弱、只能在局部範圍起作用的現象,它不見得能動搖愛因斯坦的相對論。

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