「這是我第一次
在全國教材上看到我國科學家
研究萬有引力的成果！」
近日
有高中生向記者反映
剛剛收到的人民教育出版社
2019年最新版普通高中教科書
物理必修第二冊的課本裡
出現了這樣的文字
「
我國華中科技大學引力中心團隊在引力常量的測量中作出了突出貢獻，於2018年得到了當時最精確的引力常量G的值。
」
而這個「發現」則源自於2019年3月，以全國人大代表、黃岡中學黨委書記、校長何蘭田為代表的兩會代表們的4156號建議。該建議提出將我國科學家冊數國際最精確萬有引力常數G的成果編入中學物理教材。
對於為何要提出這樣的建議，何蘭田談道：「我們中學教材中近代以來科學概念定義常數全是西方的，中國以前存在基礎研究的短板，但基礎研究需要時間積澱，現在這個短板在慢慢補齊，也有了一些成果。引力常數的成果是一件鼓舞信心的事情。這一成果寫入教材，也能夠讓學生感受到，原來科學領域離他們也不那麼遠，有的同學也許從此就走上了科學研究的道路。」
「看到我翻過無數遍的課本裡赫然出現了 『華中科技大學引力中心』，我驚呆了！但想一想，也算是「意料之外，情理之中」。每一本物理課本，都可以用『群星燦爛』來形容。但這些科學巨擘多是歐美學者，看課本有一種看世界盃找不到國家隊的失落感。現在物理課本中有了『中國貢獻』，他們給我的激勵，莫過於是那種仰望星空，腳踏實地的精神。」華中大計算機學院大二學生鄭樸看到課本中出現了自己學校的研究成果感觸頗深。
△圖為教育部答覆截圖
教育部在今年8月的回覆顯示，教育部已經正式對全國人大代表、湖北省黃岡中學何蘭田校長在十三屆全國人大二次會議上提出的第4156號建議給出答覆：經商中國科學院，教育部已將「關於將我國科學家測出國際最精確萬有引力常數G的成果編入中學物理教材的建議」轉高中物理教材相關編寫出版單位，請他們認真研究，並按照教材編審工作有關規定和程序完善教材內容。
而就在答覆的當月印刷的課本上，內容就已經被添加。
羅俊院士帶領華中科技大學引力中心團隊經過35年的山洞蟄伏，於2018年成功測出國際最精確萬有引力常數G。該事件還獲得了中國科技部評選的2018年度中國科學十大進展以及中國科學院等單位評選的2018年中國十大科技進展新聞。
萬有引力是什麼
這個公式，相信大家都不陌生吧？而其中的G值確是眾多物理常量中測量最早發現但確是最難測得的值之一。
牛頓萬有引力定律指出了使蘋果落地的力和維繫行星沿橢圓軌道運動的力本質一致，而這種力在我們生活中無處不在，小到看不見的基本粒子，大到宇宙天體，這就是「萬有引力」。要計算物體間的萬有引力，則需知道引力常數G的大小，但令人遺憾的是截止目前，我們並不知道G的精確值是多少。萬有引力常數G是一個與理論物理、天體物理、地球物理、計量學等均密切相關的基本物理學常數。
因此對萬有引力常數G的精確測量不僅具有計量學上的意義，其對於檢驗牛頓萬有引力定律及深入研究引力相互作用規律都具有重要意義。
測得世界最精確G值背後的故事
△羅俊在華中科技大學引力中心山洞實驗室
1983年10月，華中工學院（現華中科技大學）開始籌建引力實驗中心。由於引力實驗對恆溫、隔振、電磁屏蔽等要求極高，於是朱九思決定把實驗室建在喻家山下的人防山洞中。
△華中科技大學引力中心山洞實驗室
為攻克測G這一難題，從1986年開始的近10年，除去吃飯和睡覺，羅俊幾乎都在山洞中度過。長年不見太陽，加之山洞裡陰暗潮溼，羅俊頭髮掉了一大半，索性剃成光頭；1992年，羅俊左臉出現一片片的白色斑塊，直到1996年才治好。
1998年，羅俊取得了105ppm相對精度的測G結果。2009年，羅俊團隊將G的測量精度提高到26ppm。這是國際上精度優於50ppm的7個結果之一，也是採用扭秤周期法測得的最高精度G值。羅俊團隊測G實驗結果被國際科技數據委員會推薦的CODATA值收錄，並以華中科技大學英文縮寫HUST命名。如今，又經過一個10年的沉澱，羅俊團隊再次一鳴驚人，採用兩種不同方法測G，給出了目前國際上最高精度的G值，相對不確定度優於12ppm，實現了對國際頂尖水平的趕超。羅俊團隊所在的引力中心在短短30多年裡，從無到有，從有到強，逐步走向世界前沿，被國際同行稱為「世界的引力中心」。
△華中科技大學引力中心實驗設備
在學界，G值的測量原理早已十分明確，但測量過程卻異常繁瑣、複雜。在一種測量方法中，往往包含近百項的誤差需要評估。本次實驗中，實驗團隊同時使用的扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法均已不再新奇，但與兩種方法相關的裝置設計及諸多技術細節均需團隊成員自己摸索、自主研製完成。在此過程中一批高精端的儀器設備被研發，且其中很多儀器已在地球重力場的測量、地質勘探等方面發揮重要作用。如團隊發展的精密扭秤技術已經成功應用在衛星微推進器的微推力標定、空間慣性傳感器的地面標定等方面，這些儀器將為精密重力測量國家重大科技基礎設施以及空間引力波探測——「天琴計劃」的順利實施奠定良好的基礎。
論文的通訊作者之一、團隊核心成員、華中科技大學引力中心楊山清教授介紹，上世紀80年代羅老師開始進行萬有引力常數G的精確測量實驗研究至今，他已將其看作是畢生的事業，幾十年如一日地在山洞實驗室工作。羅老師不僅給團隊提供了方向指引，還以身作則，對實驗過程中的每個重要階段，他都主動和團隊成員一起分析、討論，並指導大家做實驗。一批兼具理論與實踐能力的優秀人才在此過程中得以成長。測G是一項艱苦而又繁瑣的工作，一個結果的得出往往需要若干年時間的摸索，每當大家想要放棄時，羅老師總是及時給予鼓勵。正是因為這樣，團隊成員心裡也一直憋著一股拼勁兒，誓將這個實驗攻下。
「G值的測量並非一勞永逸，它需要有科學家持續為它『保鮮』，但是對它的測量又極其艱辛，而羅俊團隊通過30年的努力，貢獻了目前世界上最為精確的G值，中國應該為擁有這樣一個能夠持之以恆並永遠保有熱情的團隊而驕傲！」美國國家標準與技術研究所JILA實驗室前主席、美國總統科技獎獲得者James E. Faller教授對羅俊團隊取得的成績這樣評價。
進入高中課本有何重要意義
教育部基礎教育課程教材發展中心主任、課程教材研究所黨委書記、所長田慧生在關於基礎教育課程的文章中曾指出，改革開放前30年，我國基礎教育主要解決了「有學上」的問題，後30年，將著力解決「上好學」的問題。今天，人民群眾對優質教育資源、對教育質量、教育水平以及課程教材建設都提出了更高的期待和要求，課程教材改革應致力於為實現人的全面發展和推進公平而有質量的教育而努力。下一階段的改革，將以全面落實立德樹人根本任務為宗旨，加強學生的社會責任感、創新精神和實踐能力的培養。
而此次適時地添加由我國科學家主導的科學研究成果，正是讓學生接觸到科學前沿，了解我國的科研實力，培養學生的民族自豪感以及文化自信。在中學課本中對G測量原理和研究過程進行介紹不僅能發揮學生的探索精神，同時也讓學生體會到我國科學家「甘坐冷板凳」的不懈堅持和人類永無止境的科學追求，激勵學生喜歡科學並努力學習。
武漢廣播電視臺出品
責編：沈佩楓
融媒體記者：許濤 駱丹
通訊員：王瀟瀟 高翔
編輯：藍玉春