30年測出一個數字，就中國人測得最准

先來看一個新聞——

北京時間8月30日凌晨，《自然》雜誌刊發了中國科學院院士羅俊團隊最新測G結果，該團隊歷經30年艱辛測出了截至目前國際上最高精度的G值……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。

(來源：人民網 http://scitech.people.com.cn/n1/2018/0830/c1057-30260378.html）

這條新聞被最近熱度極高的龍哥肥腸和滴滴道歉蓋著，出於機緣巧合我才看見

好像科技新聞一直都如此……白大褂們肯定早都習慣了

但這個G其實分量蠻重，除了彩虹組織會經常拿來用，我們每個人在中學都有接觸。

甚至再廣義一點，你眼下坐在屋子裡，手裡攥著手機，或盯著電腦。窗外的遠處有雲，更遠處還有一顆被稱為「太陽」的恆星，或很多顆恆星，它們的光正在透過雲層照進窗戶——我們的世界之所以是現在這樣，因為它存在這個數字G

我們國家的院士團隊，用了30年的時間，測出了這個宇宙中已知的最基本規律之中，最基本的一個數字，最精確的一個結果

羅俊院士

在此之前，G公認的標準值為：

G=6.67259×10-11N·m2/kg2

都已經算到-11次方了啊喂，再去費勁測量它提升一點點的精度還有意義嗎？

其實是有的

事情要從300多年前的一位學霸說起

這位學霸的影響力綿延至今，他在數學和物理學上的成就讓所有學生們幾百年來叫苦不迭

對……就是那個牛頓

牛頓和蘋果樹的事情仍然有待考究，但他關於萬有引力的理論建立卻是貨真價實的。在當時的年代，他用了各種辦法去研究萬物之間的神秘作用，最終他說：任何兩個物體之間都存在相互的吸引力，倆東西越重，距離越短，引力就越強。

所以肥宅才會不願意出門，因為我們和地球之間的引力比普通人要大很多……

但在牛頓之前，科學體系中甚至連「力」的概念都不清楚，他無法將精確的關係式寫出來，最多只能寫到大致的【兩個質量相乘，然後除以距離的平方】這種形式

所以他給形式的前面留了一個常數G，以備後來需求：

最終就連牛頓也只能算到這裡，他無法得知G究竟該是多少。包括他自己在內，當時的一眾學霸們連怎樣測量、得到G都不知道。更何況他們也並沒有充分認識到這個數字將在整個物理學大廈里佔據多麼重要的位置。

這件光榮的使命被牛頓之後的另一位物理學霸卡文迪許搞定了——

不對……是另一位卡文迪許——

英國化學家、物理學家卡文迪許

這位學霸出身於官宦之後，整個倫敦銀行就他存的錢最多，父親也是英國皇家學會的會員。結果人一輩子做研究做了50年，終生未婚

他用拴著大球和小球的一台扭秤，再加裝上巧妙的信號放大裝置，最終測得了一大堆的相當精確的結果

然後往那一扔，轉身開始算地球密度……

距離算出G只有一步之遙了

當時的物理學界對萬有引力的認知還是很有限，人們熱衷於計算地球密度、星星密度、各種密度，這位靦腆怕羞的富二代並沒有意識到自己的手稿里藏著怎樣的秘密

後人看到他的測量結果，驚為天人，一下子就得出了當年牛頓留下的G，進而在至少是整個太陽系內，人們看清了地球如何存在，行星如何運轉，太陽如何守護我們數十億年。這塊宇宙在人類眼中，從此變得清晰起來了

卡文迪許的凝視

話說回今天，羅俊院士的團隊使用的測量原理和方法，本質上和幾百年前卡文迪許用過的扭秤是一樣的

這並不是缺乏創新的表現，當年的扭秤模型實在是很好用，後人們用卡文迪許的測量數據得出的G，和今天國際公認的精確結果只誤差了0.65%

如果當時的卡文迪許沒有跟風去計算地球密度——雖然最後也得到了非常精確的結果，被譽為「稱重地球第一人」——而是再多審視一下自己的草稿，推導出牛頓前輩留下的G，他也許就能從稱重地球的第一人，升格為看清太陽系的第一人

地球與月球之間的引力場示意圖

在宇宙萬物的四個基本相互作用（引力、電磁力、強力、弱力）中，G存在並決定著幾乎所有的引力過程。而引力是塑造空間、孕育星體、黑洞、蟲洞、是已知宇宙中尺度最大的造物之力

所以對G的精確測量不只是一項帶著炫耀意味的技術勝利，在基礎科學上是有它真正價值的

這種看起來沒有卵用、其實參與或決定著世界根基的神奇數字還有很多

比如最常見的圓周率π

因為π可以被寫成無窮級數的和，唯一制約π的精度的，就是如何找到一個暴力機器一直加下去

計算機的發明徹底滿足了人們的強迫欲，π的小數點後被可怕的算到了數萬億位

但本文的G是無法被計算的，它是一個涉及到也許是最基本的空間結構的、隨著宇宙一同誕生、一同演化的常數，它只能被測量

如何把這個無限數字測量出更精確的結果，也是宇宙學方向一直以來喜聞樂見的一件事

這次羅俊院士帶領的團隊測定的G的精度達到了前所未有的新高度，其意義不僅僅體現在最後小數點後的某幾位，

更重要的是，它體現了我國對精密科學領域作戰的又一次勝利。而且在如此精細的測量過程中，必然會發展一整套精密測量的科學方法，這些方法稍加改造，也許就能馬上應用到生產生活中去

曾任華中科技大學副校長、現任中山大學校長的羅俊

在劉慈欣的短篇《朝聞道》中，人類的科學家們選擇用生命來交換真理，即使只能把終極之美留存短短十分鐘

而在現實生活中，我們往往要如羅俊院士這般，用三十年之久，甚至窮盡一生，才能完成一件看起來沒有什麼用處的事情

《朝聞道》中的排險者文明向人類展現自己40萬年前的祖先如何第一次仰望星空，而整個人類文明又如何用幾十萬年來探索宇宙，追求真理。相比於地球數十億年的生命歷史，這趟探索之旅不過是短暫一瞬。

排險者露出那毫無特點的微笑說：「這很難理解嗎？當生命意識到宇宙奧秘的存在時，距它最終解開這個奧秘只有一步之遙了。」看到人們仍不明白，他接著說：「比如地球生命，用了四十多億年時間才第一次意識到宇宙奧秘的存在，但那一時刻距你們建成愛因斯坦赤道只有不到四十萬年時間，而這一進程最關鍵的加速期只有不到五百年時間。如果說那個原始人對宇宙的幾分鐘凝視是看到了一顆寶石，其後你們所謂的整個人類文明，不過是彎腰去拾它罷了。」

在本文結尾，值此中國人民抗日戰爭勝利、世界反法西斯戰爭勝利的73周年

為我們在今天還能仰望星空，為我們能探究出宇宙本身的最精確規律

為我們的中華文明、人類文明還在延續，而自豪吧

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