【物理误区100问】之53：万有引力常数G是基本常数吗？

科学家们早就发现要使太阳内部的数学模型符合实验观测，他们不得不采用比公认数值更低的引力常数值。这些都对万有引力常数G的基本性构成了挑战。

原文地址：【物理误区100问】之53：万有引力常数G是基本常数吗？作者：刘泰祥

   现代物理学认为，万有引力常数G是一个与理论物理、天体物理和地球物理等密切相关的物理学基本常数。

   然而，据新科学家网站2011年9月22日消息，法国科学家声称在不同地点测量到的万有引力常数Ｇ各不相同，磁场越强，引力常数越大，地球上万有引力常数在南北两磁极达到最大。

   另外，科学家们早就发现要使太阳内部的数学模型符合实验观测，他们不得不采用比公认数值更低的引力常数值。这些都对万有引力常数G的基本性构成了挑战。

   那么，G到底是不是基本常数呢？

   我们知道，4π/G=1.8833×10¹¹ ，与电子荷质比e/m_e(=1.7588×10¹¹)比较，可以发现二者数值非常接近。系统相对论认为，二者是同一个物理量。后者比前者小约6.61%的原因解释如下：

   我们知道，电子荷质比是1897年J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量阴极射线获得的。20世纪初，W.考夫曼用同样的方法测量β射线(快速运动的电子束)的荷质比时，发现e/m_e随速度增大而减小。遗憾的是，这个发现被简单地用狭义相对论进行了解释--电荷不变质量随速度增加而增大的表现，而忽略了与速度存在的关联性（β射线速度越高，电子间耦合越强，电子束与外界磁场的耦合率就越低----表现为电荷减小了，导致受到磁场的作用力减小）。换言之，具有一定速度的阴极射线同样导致了e/m_e的减小，这就是e/m_e比4π/G小的原因。

   如上所述可知，e/m_e与4π/G是同一个物理量，由此可得：

G×(e/m_e)=4π

   我们知道，4π是球体的表面积(4πr²)常数。可见，万有引力常数G与电子荷质比(e/m_e)的乘积为球体的表面积常数。沿着这个思路，我们可以找出更多基本物理常数之间的关系，在此就不再一一赘述。

   总之，万有引力常数G不是一个基本常数。关于G值的公式在下一篇讨论。