万有引力常数 G
牛顿提出万有引力常数 G
1687 年，牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出万有引力定律，标志着从古代自然哲学到现代精密自然科学的转折。这一定律指出，宇宙中任何两个物体之间的引力与两者的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。其中，这个比例常数被称为万有引力常数 G。
常数 G 的重要意义
万有引力常数 G 的意义在于，它是人类测定的第一个基本物理常数。“常数”的观念是精密科学的产物，代表了自然现象的规律性和稳定性。G 的精确测定有助于加深我们对引力的理解和宇宙的揭示。
G 的计算方式
根据万有引力定律，可以推导出计算 G 的公式：
$$F = G frac{m_1 m_2}{r^2}$$
其中：
F 为两个物体之间的引力
m1 和 m2 为两个物体的质量
r 为两个物体之间的距离
G 的首次计算尝试
在《自然哲学的数学原理》中，牛顿提出了计算 G 的方法：通过测量山的引力对附近摆的偏角，推算出山的质量和地球的密度，再根据地球的密度推算出 G。由于当时的测量技术限制，牛顿未能获得准确的 G 值。
精确测量 G 的历程
牛顿去世后，他的后继者们继续探索更精确的 G 值测量方法。1774 年，皇家天文学家内维尔·马斯基林在苏格兰高地进行了著名的榭赫伦实验，首次测量出地球的平均密度，为 G 值的精确计算奠定了基础。
1798 年，英国科学家亨利·卡文迪许利用扭秤实验首次精准测量出 G 值，与现代仪器测量结果误差仅约 1%。卡文迪许的实验标志着 G 值的高精度测量的开端。
G 值在现代物理中的应用
万有引力常数 G 广泛应用于物理学和天文学等多个领域。它在确定地球质量、探索太阳系和银河系等方面发挥着重要作用。对 G 值的高精度测量也为检验广义相对论和其他引力理论提供了基础。
结论
尽管万有引力常数 G 是数百年前发现的，但它在理解引力、揭示宇宙奥秘和推动科学进步方面仍然发挥着至关重要的作用。牛顿对 G 值的首次认识开启了精密自然科学的新时代，而对 G 值的不断精细测量和探索也为深入了解宇宙和自然提供了源源不断的动力。