中國科學家拋原子 為證伽利略自由落體定律錯了

2020-11-24 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
    但這是不太可能存在的,不同重量的物體只有在真空條件下才可能同時落地,當美國太空人大衛·斯科特登月後曾嘗試於同一高度同時扔下一根羽毛和一把鐵榔頭,並發現它們同時落地,這才證明了自由落體定律的正確性。即使伽利略真的做過這個實驗,那也是局限於當時的科技程度這才「看上去」同時落地的。關於自由落體實驗,伽利略做了大量的實驗,他站在斜塔上面讓不同材料構成的物體從塔頂上落下來,並測定下落時間有多少差別。
  • 中國科學家想證明伽利略是錯的
  • 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。
  • 把伽利略在比薩斜塔做的自由落體試驗,搬到月球重做,結果……
    我們來說說存疑最多,受眾最廣,最為有名的「自由落體」定律——不同質量的物體,在相同的高度,同時下落,最終會同時落地——根據實際的生活經驗,很多人是不相信的,到底它是真理還是偽理?為了證明,科學家們把這個試驗搬到了太空重演了一次。月球重演自由落體試驗我們都知道,不受任何阻力,只受重力作用影響而降落的物體,叫「自由落體」。
  • 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。
  • 《自由毀滅和自由落體:量子信息不守恆定律思想實驗的論證》
    21世紀的今天,量子信息不守恆定律的發現一舉解決了黑洞信息悖論問題,證明了黑洞中物體信息不守恆。並且我們從黑洞信息不守恆定律中發現了兩個有趣的推論:一是黑洞內的物體墜落過程中遵守「自由落體定律」做自由落體運動。二是黑洞內的物體墜落過程中遵守「自由毀滅定律」做自由毀滅運動。這樣的發現對於「霍金黑洞熱力學理論」來說是一個巨大貢獻。
  • 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。
  • 伽利略自由落體理論通過太空驗證
    原標題:伽利略自由落體理論通過太空驗證   等效原理是愛因斯坦廣義相對論的基本假設之一,400多年前,伽利略提出自由落體理論並在義大利比薩斜塔對等效原理進行了當時最精確的實驗測試。現在,這種自由落體理論首次在太空獲得驗證。
  • 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。
  • 科學史上偉大的實驗:自由落體實驗
    但是年輕的伽利略(1564~1642)不信這個邪。他在比薩斜塔上當眾實驗,扔下了一重一輕兩個球。在眾人的驚呼聲中,兩個球同時落地。千年的教條被推翻了,一條新的科學定律——自由落體運動定律——被發現了。但是你知道伽利略是如何證明的嗎?
  • 日本學者:伽利略沒在比薩斜塔做自由落體實驗
    四百年前,著名科學家伽利略的自由落體實驗,更讓這座斜塔聲名遠播。數百年來,人們一直把這作為科學史上的重大事件,也從來沒人懷疑過這個事實。但不久前,一位日本科學史研究家市場泰男對此提出了質疑,他認為:伽利略根本沒有在比薩斜塔上做過自由落體的實驗。  伽利略在比薩斜塔做實驗?
  • 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。
  • 伽利略與演繹思維
    伽利略與演繹思維嚴密、準確、透徹的演繹思維往往可以導致驚人的結果。下面我們再舉一個例子:關於物體從高空下落的運動,亞里斯多德曾斷言:「快慢與其重量成正比」,這就是說,重的要比輕的落得快些。這個錯誤的論斷延續了1800多年,直到義大利比薩大學的青年教師伽利略,才得到糾正。伽利略認為:在真空中,輕重物體應同時落地。
  • 自由落體實驗做了幾百年為何還要做?它的重要性超乎你的想像
    在念小學的時候,我們就已經從課本得知,伽利略從著名的比薩斜塔,扔下了兩個大小不一的鐵球,結果兩個鐵球同時落地。伽利略這個實驗,推翻了亞里斯多德對運動的錯誤理解,科學從此翻開了新的篇章。這,就是著名的自由落體實驗。
  • 自由落體實驗做了幾百年為何還要做?它的重要性超乎你的想像
    在念小學的時候,我們就已經從課本得知,伽利略從著名的比薩斜塔,扔下了兩個大小不一的鐵球,結果兩個鐵球同時落地。伽利略這個實驗,推翻了亞里斯多德對運動的錯誤理解,科學從此翻開了新的篇章。這,就是著名的自由落體實驗。
  • 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
  • 伽利略和牛頓的世界-【伽利略相對性原理】
    伽利略第一項最廣為認知的成就是提出了自由落體定律,這個定律說的是如果不考慮空氣阻力的話,則任何物體的下落速度都是一樣的,且都是呈一個固定的加速度(這個加速度上過中學的人都知道,就是g≈9.8米/秒^2)。
  • 高中物理·必修1 | 自由落體運動 真題解析+課件
    兩顆石子在下落的過程中具有不同的加速度忽略空氣阻力,石子做自由落體運動,根據自由落體的特徵判斷即可;解:兩個石子都做自由落體運動,它們的運動的情況是完全相同的,所以它們的加速度相同,下落過程中速度變化一樣快,所以下落的快慢也一樣,與質量的大小無關,故ABD錯誤,C正確;故選:C。
  • 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
  • 天體物理學家對恆星「墜落」研究,證實了「自由落體的普遍性」
    自由落體運動是指,在不存在空氣阻力的理想狀態下,只受重力作用的均勻加速度運動過程。比如在地球上相同位置與相同高度,自由落體的加速度相同(均為g),與質量大小無關。16世紀伽利略在義大利進行了著名的比薩斜塔實驗,他將不同質量的物體從比薩斜塔的頂部掉落,以驗證它們是否同時到達地面。