中國科學家拋原子 為證伽利略自由落體定律錯了

2020-12-13 參考消息

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這是伽利略像。新華社發

參考消息網7月15日報導 港媒稱,義大利物理學家伽利略於1589年在比薩斜塔上進行自由落體實驗,因此提出自由落體定律。現在,內地科學家把伽利略所做的推到另一個層次,令實驗結果出現前所未有的準確性。

據香港《南華早報》網站7月15日報導,隸屬於中國科學院武漢物理與數學研究所王謹教授,是這方面的頂尖專家,他表示,這次的實驗遠遠超越了以往的類似研究。他說:「實驗結果比以前準確十倍,而以往的記錄已有十年時間沒有被打破。」

同時,王謹教授還表示,伽利略若泉下有知必定會感到安慰,因為他提出的自由落體定律在四百多年後的今天依然成立,至少目前如此。

報導稱,美國物理學會(American Physical Society)編匯的《物理評論快報》(Physical Review Letters)在最新一期刊登文章,詳細解釋了這個實驗的結果。

據說伽利略1589年時曾攀上著名的比薩斜塔塔頂,從那裡扔下兩個體積不一的鐵球。令圍觀者感到驚訝的,是這兩個鐵球幾乎同時著地。那個年代,一般人都認為較重的物體會較快墜落。

牛頓和愛因斯坦後來採納伽利略的自由落體定律,並發揚光大。該定律現已成為現代物理學的基礎原理──「等效原理」(equivalence principle)。根據「等效原理」,所有物體自由下落的加速度是一個常量,無關物體的質量、大小或材料,愛因斯坦就是基於這個假設而提出廣義相對論。

然而,等效原理卻存在一個大問題:它與量子物理學有所牴觸。

報導稱,幾十年來,物理學家們一直試圖創立一個理論,希望把愛因斯坦的廣義相對論和量子物理學結合。理論上,等效原理可以將廣義相對論和量子物理學這兩大物理系統連接起來,但部分科學家卻希望等效原理有一天會被否定。

科學家們試圖通過從星球等天體以至原子等最微小的粒子來衡量引力對不同物體可能出現的變化,同時試圖將有關測量方法的精確度推到極點,希望以量子力學測試等效原理會否出現扭曲。

報導稱,內地科學家把這次實驗的誤差幅度減到億分之一,意味著不同原子自由下降的時間即使只有億分之一秒的差距,也可以檢測得到。王謹教授和他的團隊過去六年曾多次重複這個實驗,但仍沒找到任何差幅。

報導稱,王謹教授及其團隊已經建造了一座全球最高、用以進行原子自由落體實驗的塔。兩個不同質量的銣同位素的原子,同一時間從約10幾米的高度扔下。研究團隊此時便使用非常幼細的雷射光束測量原子的下降速度,情況就類似於利用高速槍追蹤公路上高速行駛的汽車。

王謹教授還表示:「實驗說易行難。」比如,原子在扔下之前要以接近零的速度舉起,周圍沒有電磁或引力幹擾,以確保原子垂直下降。

報導稱,王謹教授表示,他的團隊正在與世界各地不少實驗室的科學家競賽,不斷提高這個實驗的準確性,目標是要證明伽利略的自由落體定律是錯的。

相關焦點

  • 自由落體定律是如何被發現的
    自由落體定律的發現 落體問題,人們很早就注意到了。在伽利略之前,古希臘的亞里斯多德的學說認為,物體下落的快慢是不一樣的。它的下落速度和它的重量成正比,物體越重,下落的速度越快。比如說,十公斤重的物體,下落的速度要比一公斤重的物體快十倍。
  • 有關魔獸霍華德的自由落體定律
    公元1590年,當站在比薩斜塔頂端的伽利略拋出手中的大球時,一條名為「自由落體定律」的物理學準則就開始了它深入人心的旅程。公元2018年,當心向勇士卻被無情拒絕的魔獸霍華德再次向勇士拋出橄欖枝時,人們發現,自由落體定律又何嘗不能用來解釋一個「仲永」的生涯軌跡。
  • 排名第二:伽利略的自由落體實驗
    伽利略(1564—1642)是近代自然科學的奠基者,是科學史上第一位現代意義上的科學家。
  • 自由落體由常識引起的悖論
    他在書中設想,自由落體運動的速度是勻速變化的。伽利略自由落體定律:物體下落的速度與時間成正比,它下落的距離與時間的平方成正比,物體下落的加速度與物體的重量無關,也與物體的質量無關。為了徹底改變亞裡斯多德的錯誤所形成的影響,伽利略特意在比薩斜塔上當眾用兩個大小不一的鐵球做了一次實驗,結果讓所有在場的人大吃一驚,兩個鐵球同時落地。
  • 【高中物理說課】自由落體運動
    本節講授勻變速直線運動中的特殊狀態自由落體運動,內容主要包括自由落體運動的概念和自由落體運動的規律,屬概念和規律的綜合課。由於本教材將力、力的合成、牛頓第二定律的內容分別放在第四、五、六章,所以不能從受力分析得出自由落體運動是勻變速直線運動的結論,而必須通過研究位移、時間的關係來獲取,需要運用之前學過的知識,有一定教學難度。
  • 如果自由落體的距離無限,物體的速度有可能達到光速嗎?
    引言:牛頓因為坐在蘋果樹下思考問題,被蘋果砸到腦袋而發現了萬有引力定律。所以我們知道,在地球萬有引力的作用下,物體無論在哪種情況下都會受到重力作用。而當一個物體只受到重力作用時,我們把這種運動稱為自由落體運動。
  • 4個伽利略的事實,可能沒有在比薩斜塔進行自由落體實驗
    1.伽利略可能沒有在比薩斜塔上做「鐵球實驗」1971年8月2日美國太空人在月球表面重現伽利略物體自由下落實驗,伽利略著名的「鐵球實驗」,是他在比薩斜塔上用兩個鐵球進行自由落體的著名實驗,該實驗證明物品的下落速度與重量無關,並否定了亞里斯多德的觀點
  • 【高中物理試講】自由落體運動
    人教版高中物理必修一一、教學目標【知識與技能】1.知道自由落體運動、自由落體加速度的方向和大小;2.掌握自由落體運動速度、位移隨時間變化的規律;3.運用自由落體運動規律解決實際問題。環節二:新課講授1.自由落體運動教師引導學生自讀課本,找出自由落體運動定義:物體只在重力作用下,從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。
  • 帶你認識伽利略的落體實驗,原來比薩斜塔一直是謠傳
    厲害的伽利略就這樣,僅通過推理就把亞里斯多德立足近2000年的真理給推翻了,那麼亞里斯多德為什麼錯了呢?就好像將手中落下的石塊,掉到地上的蘋果,這些我們平時再熟悉不過的現象叫落體運動,當一個物體下落時,會有兩個力,一個是向下重力,一個是向上的阻力。阻力當然不是重力的對手,但是阻力總想要和重力作對。
  • 引力作用下的自由落體運動
    一、自由落體運動物體僅在重力作用下由靜止開始下落的運動,叫作自由落體運動。實際中,物體下落除受重力作用外還受到空氣阻力的作用,因此自由落體運動為一種理想化運動。自由落體運動最先在達文西手稿中有描述1.自由落體運動的特點①.自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。
  • 456年前的今天,是自然科學奠基人伽利略的誕辰
    伽利略(GalileoGalilei,1564.02.15-1642.01.08)。義大利物理學家、科學家、科學家,科學研究**的先行者。伽利略創造發明了擺針和溫度表,在科學研究上為人們做出過卓越貢獻,是近現代試驗科學研究的創立者之一。
  • 牛頓三大定律有兩個是伽利略發現?為何經典力學還被稱作牛頓力學
    牛頓是一個偉大的科學家,他為物理學的發展做出了巨大的貢獻,牛頓那個時候還沒有諾貝爾獎,如果按照現在的諾貝爾獎的評判標準,牛頓的成就能領多少枚諾獎呢?答案居然是8牛頓提出的物理學定律具有巨大的開創性,尤其是三大定律和萬有引力定律,事實上,三大定律中的前兩條定律都是伽利略發現的,只有第三條才是牛頓發現的,那為什麼還要叫做牛頓三大定律呢?
  • 高中物理說課稿:《自由落體運動》範文
    本節內容編排在勻變速直線運動等知識之後,是勻變速直線運動的特例,通過對自由落體這種常見的特殊的運動的研究,既能複習和鞏固前面的知識,加強課本與實際生活的聯繫;又能通過在授課過程中講授研究物理問題的基本思路和科學方法,為以後研究比較複雜的運動規律打下良好的基礎。在教材中具有重要的地位和作用。根據對教材的分析可確定本節課的重點是:自由落體運動的概念、性質、規律;重力加速度。
  • 高中物理必修一自由落體運動知識點總結
    記錄自由落體運動軌跡:  1.物體僅在中立的作用下,從靜止開始下落的運動,叫做自由落體運動(理想化模型)。在空氣中影響物體下落快慢的因素是下落過程中空氣阻力的影響,與物體重量無關。  2.
  • 伽利略的相對性思想 | 《相對論-少年版》先讀為快
    提要伽利略是物理學的奠基者,單擺公式、落體公式和慣性定律皆出自其手。在慣性參照框架中,一個不受外力的物體會保持靜止或者勻速直線運動的狀態。相互間作勻速直線運動的參照框架,若其一為慣性參照框架,則全部都是慣性參照框架。伽利略發現置身於勻速運動的船艙內,人對周圍環境的觀察不能判斷船是否在運動。力學實驗不能區分相互間作勻速運動的參照框架。
  • 十大經典物理實驗 | 比薩斜塔的自由落體實驗
    他首先為自然科學創立了兩個研究法則:觀察實驗和量化方法,創立了實驗和數學相結合、真實實驗和理想實驗相結合的方法,從而創造了和以往不同的近代科學研究方法,使近代物理學從此走上了以實驗精確觀測為基礎的道路。愛因斯坦高度評價道:「伽利略的發現以及他所應用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一」。
  • 高一物理第一學期期末複習知識詳解——自由落體
    (2)物體做自由落體運動的條件:①初速度為零;②只受重力作用(或空氣阻力可以忽略)。(h為下降高度)3.對自由落體運動基本規律的說明(1)自由落體運動是勻變速直線運動的特例,勻變速直線運動的所有規律均適用於自由落體運動
  • 太空中做伽利略落體實驗會怎樣?兩年跟蹤後發現速度差異微乎其微
    早在1589年,伽利略就進行了著名的落體實驗,證明不同質量的球從高處落下會同時著地。在此之前廣為接受的亞里斯多德的觀點被推翻了,亞里斯多德認為物體下落速度與物體重量成正比。該研究成員之一、巴黎天文臺的物理學家奧雷連·希斯解釋說,一旦你進入太空,你可以嘗試把物體扔出去,它們將在很長一段時間內處於自由落體狀態。你觀察兩個物體下落的時間越長,它們之間的差異就可能越明顯。在實驗中,研究人員將兩個金屬圓柱體固定在一個名為「顯微鏡」的衛星內,將它們發射到低地球軌道,然後對圓柱體如繞地球下落兩年的過程進行了測量。
  • 【試講示範】高中物理試講答辯——《自由落體運動》試講稿答辯
    到了17世紀,義大利物理學家伽利略決定要測試一下這個結論的正確性。如果你作為伽利略,你用什麼方法來測試一下這個結論的正確性呢?1:物體下落快慢與哪些因素有關?請同學們思考、討論一下你們認為可行的方案。誰來講述並演示一下你的方案?你舉手最快,你先來!其他同學注意觀察!
  • 開局一個牛頓和若干定律,如何一統力學江湖?
    那一年,近代科學之父伽利略剛剛去世,以「行星運動三大定律」為天空立法的克卜勒剛去世12年,提出近代日心說的哥白尼去世了99年,哥倫布發現新大陸則已經是150年前的事了。那個時候,英國剛剛(1640年)爆發了資產階級革命,一個世紀以前的宗教改革已經讓英國脫離了羅馬教廷的控制,所以牛頓再也不用像哥白尼、伽利略那樣提心弔膽的做研究了。