科技日?qǐng)?bào)記者?劉志偉?通訊員?王瀟瀟?高翔
近日，剛剛開(kāi)學(xué)的高中生收到的人民教育出版社2019年最新版普通高中教科書(shū)物理必修第二冊(cè)的課本，課本中出現(xiàn)了“我國(guó)華中科技大學(xué)引力中心團(tuán)隊(duì)在引力常量的測(cè)量中作出了突出貢獻(xiàn)，于2018年得到了當(dāng)時(shí)最精確的引力常量G的值?！?/p>
最新版普通高中教科書(shū)物理必修第二冊(cè)的課本截圖
科技日?qǐng)?bào)于2018年8月30日一版頭條刊發(fā)此消息。
以下為報(bào)道原文
科技日?qǐng)?bào)武漢8月30日電(記者劉志偉通訊員王瀟瀟高翔)北京時(shí)間8月30日凌晨，《自然》雜志刊發(fā)了中國(guó)科學(xué)院院士羅俊團(tuán)隊(duì)最新測(cè)G結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)30年艱辛測(cè)出了截至目前國(guó)際上最高精度的G值。
牛頓萬(wàn)有引力定律指出了使蘋(píng)果落地的力和維系行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的力本質(zhì)一致，而這種力在我們生活中無(wú)處不在，小到看不見(jiàn)的基本粒子，大到宇宙天體，這就是萬(wàn)有引力。要計(jì)算物體間的萬(wàn)有引力，則需知道引力常數(shù)G的大小，但令人遺憾的是，截至目前，我們并不知道G的精確值是多少。對(duì)萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量不僅具有計(jì)量學(xué)上的意義，其對(duì)于檢驗(yàn)牛頓萬(wàn)有引力定律及深入研究引力相互作用規(guī)律都具有重要意義。
羅俊團(tuán)隊(duì)從上世紀(jì)80年代就已開(kāi)始采用扭秤技術(shù)精確測(cè)量萬(wàn)有引力常數(shù)G，歷經(jīng)10多年的努力于1999年得到了第一個(gè)G值，被隨后歷屆的國(guó)際科學(xué)技術(shù)數(shù)據(jù)委員會(huì)(CODATA)錄用?？茖W(xué)探索的腳步?jīng)]有就此止步，該團(tuán)隊(duì)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了一系列優(yōu)化以及對(duì)各項(xiàng)誤差進(jìn)行更深入的研究，并于2009年發(fā)表了新的結(jié)果，相對(duì)精度達(dá)到26ppm。該結(jié)果是當(dāng)時(shí)采用扭秤周期法得到的最高精度的G值，也被隨后的歷屆CODATA所收錄命名為HUST-09。如今，羅俊團(tuán)隊(duì)再次一鳴驚人，采用兩種不同方法測(cè)G，給出了目前國(guó)際上最高精度的G值，相對(duì)不確定度優(yōu)于12ppm，實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)際頂尖水平的趕超。
據(jù)專家介紹，G值的測(cè)量原理早已十分明確，但測(cè)量過(guò)程卻異常繁瑣、復(fù)雜。在一種測(cè)量方法中，往往包含近百項(xiàng)的誤差需要評(píng)估。本次實(shí)驗(yàn)中，為了增加測(cè)量結(jié)果的可靠性，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)同時(shí)使用了兩種獨(dú)立的方法，分別是扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法。這兩種實(shí)驗(yàn)方法雖已不再新奇，但與兩種方法相關(guān)的裝置設(shè)計(jì)及諸多技術(shù)細(xì)節(jié)均需團(tuán)隊(duì)成員自己摸索、自主研制完成。在此過(guò)程中一批高精尖的儀器設(shè)備被研發(fā)出來(lái)，其中很多儀器已在地球重力場(chǎng)的測(cè)量、地質(zhì)勘探等方面發(fā)揮重要作用。如團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的精密扭秤技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在衛(wèi)星微推進(jìn)器的微推力標(biāo)定、空間慣性傳感器的地面標(biāo)定等方面，這些儀器將為精密重力測(cè)量國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施以及空間引力波探測(cè)——“天琴計(jì)劃”的順利實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)。
論文的通訊作者之一、團(tuán)隊(duì)核心成員、華中科技大學(xué)引力中心楊山清教授感慨：“從上世紀(jì)80年代羅俊院士開(kāi)始進(jìn)行萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究至今，他已將其看作是畢生的事業(yè)，幾十年如一日地在華中科技大學(xué)山洞實(shí)驗(yàn)室工作。羅院士不僅給我們提供了方向的指引，同時(shí)以身作則，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的每個(gè)重要階段他都主動(dòng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一起分析、討論并指導(dǎo)大家做實(shí)驗(yàn)。一批兼具理論與實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才在此過(guò)程中得以成長(zhǎng)?！?/p>
2018年我國(guó)科研人員取得的成果，為何如此快的進(jìn)入了2019年的新編教材？
華中科技大學(xué)物理學(xué)院黨委書(shū)記張凱說(shuō)，這源于今年3月，以全國(guó)人大代表、黃岡中學(xué)黨委書(shū)記、校長(zhǎng)何蘭田為代表的兩會(huì)代表們的4156號(hào)建議。該建議提出將我國(guó)科學(xué)家測(cè)得國(guó)際最精確萬(wàn)有引力常數(shù)G的成果編入中學(xué)物理教材。
對(duì)于為何要提出這樣的建議，何蘭田談道：“我們中學(xué)教材中近代以來(lái)科學(xué)概念定義常數(shù)全是西方的，中國(guó)以前存在基礎(chǔ)研究的短板，但基礎(chǔ)研究需要時(shí)間積淀，現(xiàn)在這個(gè)短板在慢慢補(bǔ)齊，也有了一些成果。引力常數(shù)的成果是一件鼓舞信心的事情。這一成果寫(xiě)入教材，也能夠讓學(xué)生感受到，原來(lái)科學(xué)領(lǐng)域離他們也不那么遠(yuǎn)，有的同學(xué)也許從此就走上了科學(xué)研究的道路?！?。
張凱認(rèn)為我國(guó)科學(xué)家研究成果入選高中教科書(shū)正體現(xiàn)了中央對(duì)教材思政的要求。習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)教育大會(huì)中強(qiáng)調(diào)，培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人是教育的根本任務(wù)。羅俊教授團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持30多年的科學(xué)家精神正是對(duì)當(dāng)代青少年精神品格塑造的一個(gè)好的示例，寫(xiě)入教材并不要求學(xué)生掌握繁復(fù)的測(cè)量方法，而是在書(shū)本中切入對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神的教育，讓學(xué)生領(lǐng)略“甘坐冷板凳”的科研精神。
圖為教育部答復(fù)截圖
教育部在今年8月的回復(fù)顯示，教育部已經(jīng)正式對(duì)全國(guó)人大代表、湖北省黃岡中學(xué)何蘭田校長(zhǎng)在十三屆全國(guó)人大二次會(huì)議上提出的第4156號(hào)建議給出答復(fù)：經(jīng)商中國(guó)科學(xué)院，教育部已將“關(guān)于將我國(guó)科學(xué)家測(cè)出國(guó)際最精確萬(wàn)有引力常數(shù)G的成果編入中學(xué)物理教材的建議”轉(zhuǎn)高中物理教材相關(guān)編寫(xiě)出版單位，請(qǐng)他們認(rèn)真研究，并按照教材編審工作有關(guān)規(guī)定和程序完善教材內(nèi)容。
而就在答復(fù)的當(dāng)月印刷的課本上，內(nèi)容就已經(jīng)被添加。
去年8月30日凌晨，《自然》雜志刊發(fā)了羅俊院士團(tuán)隊(duì)最新測(cè)G結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)35年艱辛測(cè)出了截至目前國(guó)際上最高精度的G值，幾個(gè)小時(shí)之后《科技日?qǐng)?bào)》即在當(dāng)天的一版頭條位置刊發(fā)了“我國(guó)科學(xué)家測(cè)出最精確萬(wàn)有引力常數(shù)”的消息。今年該事件還獲得了科技部評(píng)選的2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展以及中國(guó)科學(xué)院等單位評(píng)選的2018年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞。
萬(wàn)有引力是什么？
這個(gè)公式，相信大家都不陌生吧？而其中的G值確是眾多物理常量中測(cè)量最早發(fā)現(xiàn)但卻是最難測(cè)得的值之一。
牛頓萬(wàn)有引力定律指出了使蘋(píng)果落地的力和維系行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的力本質(zhì)一致，而這種力在我們生活中無(wú)處不在，小到看不見(jiàn)的基本粒子，大到宇宙天體，這就是“萬(wàn)有引力”。要計(jì)算物體間的萬(wàn)有引力，則需知道引力常數(shù)G的大小，但令人遺憾的是截止目前，我們并不知道G的精確值是多少。萬(wàn)有引力常數(shù)G是一個(gè)與理論物理、天體物理、地球物理、計(jì)量學(xué)等均密切相關(guān)的基本物理學(xué)常數(shù)。
因此對(duì)萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量不僅具有計(jì)量學(xué)上的意義，其對(duì)于檢驗(yàn)牛頓萬(wàn)有引力定律及深入研究引力相互作用規(guī)律都具有重要意義。
