万有引力定律永远正确吗？

“任何物体之间都存在着引力，引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。”这就是在大约300年前，牛顿发现的著名的万有引力定律。写成数学表达式就是:

其中m1、m2分别是两个物体的质量，r是它们之间的距离；而G，则是一个常数，它等于66.732×10(-12)牛顿米2/公斤2。

万有引力定律最光辉的证明就是1846年海王星的发现。当时天王星被认为是离太阳最遥远的一颗行星，可是在计算它的运行轨道时发现，计算结果与发现的最遥远的行星轨道不符，因此断定在它外边一定还有一颗未被发现的行星。后来，在根据万有引力定律计算出的位置上果然观测到了这颗行星，它就是海王星。

从此，人们对万有引力定律坚信不疑，甚至爱因斯坦的相对论也没有威胁到它的正确性。在天体物理学中，人们根据万有引力定律成功地解决了一个又一个的难题。

然而，这个伟大的定律却从来没有在实验室的实验中获得过完美的证明。在实验室的实验条件下，引力与电磁作用力等其他力相比显得太弱了，因此在实验室里测量引力大小是极其困难的。长期以来，除了依靠天文观测外，一直无法用其他手段来测定引力常数G的大小，因而它的精确度也是相当有限的。

在这样一个著名的定律上，哪怕只出现一丝一毫的不确切，也会动摇物理学家对它的信任。早在1938年，物理学家狄拉克就曾经发表过一个大胆的假说，认为引力常数G并非常量，它会随宇宙年龄的增长而减小。当然，这个假说是任何人也无法用实验来证明的，因此并没有引起人们的关注。

真正对万有引力定律构成威胁的，是近几年来的事。

1971年，日本东京大学教授藤伊安仪曾试图通过理论计算将基本粒子物理与万有引力联系起来。他的研究得出了一个令人不解的结论:引力常数G的大小与两个物体的距离有关。在天文尺度上，G接近于常数，而在近距离内，例如在两个物体的距离缩短到1至10厘米、甚至1厘米以内时，G的值却是变化的。

1976年，美国东华盛顿州立大学的丹尼尔·R·朗以实验室的实验为依据，说明牛顿的万有引力定律在近距离内是错误的。这在物理学界引起了强烈的震动。

有些物理学家的实验结论与此不同。例如日本东京大学的平川，用实验证明了牛顿万有引力定律的正确性。但是，他测定的引力常数G的精确度为误差8%。这么大的误差使他的实验显得过于粗糙了。这种不精确度已不足以否定R·朗的实验结论。

1981年7月，澳大利亚昆士兰大学的斯特赛和图克，再次证明万有引力定律在近距离上是无效的。他们在实验室里做了一系列实验，利用4组与引力有关的地球物理数据来验算G的正确性。这4组数据中有3组取自在一口矿井中的观测结果，另外一组是根据对墨西哥湾的海面和海底的测量而得出的。根据这些数据推算出的G的值，普遍比实验室中测定的结果要高，这的确是耐人寻味的。

所有这些研究都没有最后决定性的结论。斯特赛和图克在他们的报告中提醒说:“必须立即以最快的速度开始新的实验，以证明万有引力定律的有效性。”最后，他们补充道:“我们面临着一个伟大的时代，物理学家们抛弃了一切疑虑，正在泰然自若地审查一个最令人敬仰的、古老的定律。”

(金维克根据法国《科学与生活》杂志编译)

(题图:胡基明)