为什么万有引力常量的精度这么低？
万有引力常量的精度，或者说我们对其精确值的认知，确实比许多其他物理常数要低一些，这背后有几个关键原因，它们相互交织，使得测量这个基本量的过程充满挑战。
首先，我们得明白万有引力常量（我们通常用 $G$ 来表示）是什么。它描述的是两个具有质量的物体之间的引力强度。公式是 $F = G frac{m_1 m_2}{r^2}$，其中 $F$ 是引力，$m_1$ 和 $m_2$ 是两个物体的质量，$r$ 是它们之间的距离。
万有引力实验的根本困境：引力太弱了
这是最核心也是最直接的原因。你想想看，我们的日常生活就被引力牢牢地控制着，地球把我们牢牢地吸在地面上，月球绕着地球转，地球绕着太阳转。这些宏大的天文现象都由引力主导。但是，如果你手里拿两块普通的石头，你会感受到它们之间有任何引力吗？完全没有。
万有引力的强度与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。要产生一个可测量、可记录的引力，你需要非常非常大的质量，或者非常非常小的距离（或者两者兼具）。
在实验室里，我们显然不能搬来两个星球进行实验。所以，我们只能使用相对来说质量较大的物体，比如铅球、金球等。即便如此，这些质量与天体相比，仍然是微不足道的。这意味着，物体之间产生的引力会非常非常微弱。
举个例子，我们经常用到的“扭秤实验”（Cavendish experiment）是测量 $G$ 的早期且经典的方法。这个实验的核心是测量一个悬挂在细丝上的轻质横杆两端连接的小球，在靠近一个大质量球时发生的微小转动。那个转动是因为大质量球对小球产生了微弱的引力。
但是，这种引力是多么微弱呢？它比我们平时接触到的任何其他基本力（比如电磁力）都要弱得多。我们用手指就能轻易地拿起一个苹果，克服地球对它的引力。而要测量两个小球之间的引力，我们需要极其灵敏的仪器，并且要排除掉几乎所有的干扰。
对其他因素的敏感性：干扰无处不在
正是因为引力本身太弱了，任何微小的外部影响都会淹没掉我们想要测量的信号，或者引入误差。这使得精确测量 $G$ 的过程极大地增加了难度。
振动和空气流动： 即使是最微小的地面振动，或者实验室里不易察觉的空气流动，都可能导致扭秤发生比引力作用更明显的摆动。实验装置必须被安置在非常稳定、隔离的环境中，这本身就非常困难。
温度变化： 温度的变化会导致物体膨胀或收缩，或者改变细丝的性质，进而影响测量结果。
电磁干扰： 即使是微弱的电磁场，也可能对测量设备产生影响，尤其是在处理微小力的测量时。
材料的均匀性和密度： 实验中使用的质量球的质量是否均匀分布，其密度是否准确，都会影响到最终的计算。
距离的精确测量： 公式中 $r^2$ 的精确值至关重要。即使是很小的距离测量误差，也会被平方放大，对 $G$ 的计算产生显著影响。
质量的精确测量： 同样，物体质量的任何不确定性也会直接传递到 $G$ 的计算中。
实验技术的局限性
为了克服这些困难，科学家们尝试了各种各样的实验方法和技术，但每一种方法都有其自身的局限性。
扭秤实验（Cavendishlike experiments）： 尽管是经典方法，但其对环境干扰的敏感性始终是一个问题。现代的扭秤实验已经非常精巧，但依然受到上述各种因素的制约。
重力计（Gravimeters）： 这些仪器用于测量地球表面引力场的变化，但它们测量的是宏观的、局部的引力变化，而不是万有引力常量本身。
基于微型结构的实验： 近年来，一些研究开始利用微纳技术，在微观尺度上进行引力测量。理论上，在微小距离上，引力效应可能更显著，但同时微观层面的量子效应、表面力等也会变得非常重要，这又带来了新的挑战。
理论上的不确定性？
另外，还需要注意的是，我们对 $G$ 的测量值之所以“精度低”，也与它不像某些其他常数那样，可以直接从基本理论（如量子力学或相对论）中推导出来。 $G$ 更像是一个经验常数，它的数值需要通过实验来确定。
引力不是量子化的： 目前，我们还没有一个完整的、被广泛接受的量子引力理论。这意味着我们无法像计算电子的质量一样，直接从量子场论中“算”出 $G$ 的值。
引力与其他力的关系： $G$ 在描述引力与物质质量的关系时是必不可少的，但它与其他基本力（如电磁力、弱核力、强核力）之间的精确数值关系，以及它们在极高能量下的统一，目前仍是物理学前沿的探索领域。
不同实验之间的“不一致”
更令人困惑的是，虽然科学家们一直在努力提高 $G$ 的测量精度，但不同测量方法、不同实验室得出的 $G$ 值之间，仍然存在一些难以消除的差异，这种差异超出了误差范围。这种“不一致性”是目前测量 $G$ 的一个主要难题。
这意味着，我们对 $G$ 的认知，可能不仅仅是“测量不够精确”的问题，也可能指向了我们对引力理解的某些不完备之处，或者实验方法中存在着我们尚未完全认识到的系统性误差。
总结来说，万有引力常量的精度之所以不如其他一些物理常数，是由于：
1. 引力本身非常微弱，导致实验信号极小。
2. 微弱的引力信号极易被各种环境干扰所淹没，增加了精确测量的难度。
3. 目前的实验技术和设备在应对这些干扰和捕捉微弱信号方面，存在固有的局限性。
4. $G$ 是一个需要通过实验测量的经验常数，其数值难以直接从基础理论推导。
5. 不同实验结果之间存在的不一致性，暗示着对引力理解或实验方法可能仍有待完善。
正因如此， $G$ 的精确测量至今仍是实验物理学中的一个重要挑战，也是检验我们对引力理解是否完整的关键之一。科学家们一直在不断改进实验技术，探索新的测量方法，希望能最终获得一个稳定、精确的 $G$ 值，并理解其背后更深层次的物理意义。
首先，我们得明白万有引力常量（我们通常用 $G$ 来表示）是什么。它描述的是两个具有质量的物体之间的引力强度。公式是 $F = G frac{m_1 m_2}{r^2}$，其中 $F$ 是引力，$m_1$ 和 $m_2$ 是两个物体的质量，$r$ 是它们之间的距离。
万有引力实验的根本困境：引力太弱了
这是最核心也是最直接的原因。你想想看，我们的日常生活就被引力牢牢地控制着，地球把我们牢牢地吸在地面上，月球绕着地球转，地球绕着太阳转。这些宏大的天文现象都由引力主导。但是，如果你手里拿两块普通的石头，你会感受到它们之间有任何引力吗？完全没有。
万有引力的强度与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。要产生一个可测量、可记录的引力，你需要非常非常大的质量，或者非常非常小的距离（或者两者兼具）。
在实验室里，我们显然不能搬来两个星球进行实验。所以，我们只能使用相对来说质量较大的物体，比如铅球、金球等。即便如此，这些质量与天体相比，仍然是微不足道的。这意味着，物体之间产生的引力会非常非常微弱。
举个例子，我们经常用到的“扭秤实验”（Cavendish experiment）是测量 $G$ 的早期且经典的方法。这个实验的核心是测量一个悬挂在细丝上的轻质横杆两端连接的小球，在靠近一个大质量球时发生的微小转动。那个转动是因为大质量球对小球产生了微弱的引力。
但是，这种引力是多么微弱呢？它比我们平时接触到的任何其他基本力（比如电磁力）都要弱得多。我们用手指就能轻易地拿起一个苹果，克服地球对它的引力。而要测量两个小球之间的引力，我们需要极其灵敏的仪器，并且要排除掉几乎所有的干扰。
对其他因素的敏感性：干扰无处不在
正是因为引力本身太弱了，任何微小的外部影响都会淹没掉我们想要测量的信号，或者引入误差。这使得精确测量 $G$ 的过程极大地增加了难度。
振动和空气流动： 即使是最微小的地面振动，或者实验室里不易察觉的空气流动，都可能导致扭秤发生比引力作用更明显的摆动。实验装置必须被安置在非常稳定、隔离的环境中，这本身就非常困难。
温度变化： 温度的变化会导致物体膨胀或收缩，或者改变细丝的性质，进而影响测量结果。
电磁干扰： 即使是微弱的电磁场，也可能对测量设备产生影响，尤其是在处理微小力的测量时。
材料的均匀性和密度： 实验中使用的质量球的质量是否均匀分布，其密度是否准确，都会影响到最终的计算。
距离的精确测量： 公式中 $r^2$ 的精确值至关重要。即使是很小的距离测量误差，也会被平方放大，对 $G$ 的计算产生显著影响。
质量的精确测量： 同样，物体质量的任何不确定性也会直接传递到 $G$ 的计算中。
实验技术的局限性
为了克服这些困难，科学家们尝试了各种各样的实验方法和技术，但每一种方法都有其自身的局限性。
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重力计（Gravimeters）： 这些仪器用于测量地球表面引力场的变化，但它们测量的是宏观的、局部的引力变化，而不是万有引力常量本身。
基于微型结构的实验： 近年来，一些研究开始利用微纳技术，在微观尺度上进行引力测量。理论上，在微小距离上，引力效应可能更显著，但同时微观层面的量子效应、表面力等也会变得非常重要，这又带来了新的挑战。
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引力不是量子化的： 目前，我们还没有一个完整的、被广泛接受的量子引力理论。这意味着我们无法像计算电子的质量一样，直接从量子场论中“算”出 $G$ 的值。
引力与其他力的关系： $G$ 在描述引力与物质质量的关系时是必不可少的，但它与其他基本力（如电磁力、弱核力、强核力）之间的精确数值关系，以及它们在极高能量下的统一，目前仍是物理学前沿的探索领域。
不同实验之间的“不一致”
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这意味着，我们对 $G$ 的认知，可能不仅仅是“测量不够精确”的问题，也可能指向了我们对引力理解的某些不完备之处，或者实验方法中存在着我们尚未完全认识到的系统性误差。
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网友意见
现在万有引力的本质是什么，貌似是四大基础力里头还没有完善的唯一一个。
个人觉得如果宇宙大爆炸理论成立，那么当前物质之间就必然存在某种关系，不论是宇宙边界处的物质还是宇宙中心位置的物质。这个力与物质量的多少有关系，与物质间距离有关系。这样就会形成一个统计性的关系数值。
统计值大家都懂得，怎么对我有利，有利于支撑我的计算和推理，就怎么取值，只要在一定范围内就行。
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