万有引力常数

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万有引力常数是是指全国科学技术名词审定委员会公布的科技名词。

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名词解释

万有引力常数（万有引力常数）一般指重力常数。

重力常数又称万有引力常数，即万有引力定律中表示引力与两物体质量、距离关系公式中的系数。万有引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。

发展历史

关于引力研究的早期实验都是采用地球物理方法，其目的停留在为了测量地球的平均密度上，但是这种方法所固有的与地质特性相关的误差使其不可能给出较高的精度。1798年，Cavendish在当时的英国皇家协会会刊(哲学)(Philos Trans R Soc London)上发表了题为“地球密度的实验确定”(Experiments to Determine the Density of the Earth)的著名文章。他在文章中介绍了如何使用Michell制作的扭秤(Torsion Balance)研究实验室内两物体之间的万有引力，并首次精确地给出地球的密度是水的密度的5。48倍这一结论，后人由此给出该实验对应的G值为

。因此，我们常说Cavendish是历史上第一个“称量”了地球质量的人，他也因此成为历史上第一个测量万有引力常数G的科学家。

继Cavendish之后，具有代表性的测G工作当属1895年Boys的实验，其原理与Cavendish扭秤方法完全相同。直到1942年，他们的结果才被Heyl采用扭秤周期法测量的结果所取代[25，26]。Heyl提出的采用扭秤周期法测量万有引力常数G的最大优点是将对弱力的测量转化为对时间的测量。由于对时间的精确测量比较容易实现，因此Heyl给出的G值具有较高的精度，可以说他的测量结果的问世标志着G绝对值的精确测量的开始。国际上至今仍有几个小组在采用该方法进行G的测量。

20世纪后半叶，与科学史上其他时期相比，人类进行了更多的测量引力常数的研究工作。科学家们不仅关注引力常数的绝对值，而且也关注引力常数随时空的变化以及与引力有关的一些反常现象。20世纪80年代以前的这些实验研究工作已有很多学者做了有益的总结。

测量困难

在过去的200多年中，人们在万有引力常数G的测量过程中付出了极大的努力，但引力常数G测量精度的提高却非常缓慢，几乎是每一个世纪才提高一个数量级。这一领域的研究进展之所以如此缓慢，其原因是众所周知的。首先，万有引力是自然界四种基本相互作用力中最微弱的。例如，一个电子与一个质子之间的电磁相互作用约是它们之间的万有引力相互作用的1039倍。微弱的引力信号极易被其他干扰信号所湮没，因此在实验中必须克服电磁力、地面振动、温度变化等因素对实验的干扰，测量必须在一些采取特别措施的实验室进行。其次，万有引力是不可屏蔽的，因此检验质量必然会受到除了实验专门设置的吸引质量以外的其他物体的引力干扰，比如实验仪器、实验背景质量、实验人员等。另外，移动的质量体，如实验室附近驶过的车辆以及行人都会给实验带来引力扰动。即使在十分偏僻安静的实验室，云层气压、雨雪等天气的变化等都会干扰测量结果。第三，到目前为止，还没发现G与任何其他基本常数之间存在确定的联系，因此不可能用其他基本常数来间接确定G值，只能根据牛顿万有引力定律。第四，实验精度受到了测量仪器精度的限制。目前G的测量精度基本上代表了现有机械加工与测量的水平。最后，用于探测微弱引力的工具，如各种形式的扭秤和天平等，存在各种寄生耦合效应和系统误差，最终限制了测量精度的提高。