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自從那顆著名的蘋果落在艾薩克·牛頓爵士的頭上以來,科學家們已經能夠計算出各種距離上的重力。引力常數的首次測量是在100多年後進行的,但測試非常短距離的重力已被證明是困難的。現在,科學家們已經檢查了兩個物體之間僅十分之一毫米間隔的引力吸引力——這是此類試驗的最小間隙。今天發表在《自然》雜誌上的研究結果為弦理論預測的某些力設定了上限。
弦理論已成為統一量子力學(控制原子、原子核和夸克等非常非常小的物質的定律)與廣義相對論(描述恆星和星系等大尺度世界的理論)的最有希望的方法。它認為,看起來像點狀基本粒子的東西實際上是微小的一維弦,其振動產生基本粒子。該假設要求存在六個或更多空間維度(在我們可觀察到的三個維度之上),這些維度捲曲成微小的空間。這種所謂的緊緻化產生了一些“模量”力,在某些弦理論情景下,其中一些力在接近十分之一毫米的距離上可與重力相媲美。
為了研究如此小距離範圍內的力,科羅拉多大學博爾德分校的約書亞·C·朗和他的同事們設計了一種新裝置,該裝置的核心是一個鎢金屬條。類似跳板的板條可以上下振動,第二個金屬條位於其下方0.1毫米處。研究人員發現,重力的表現與牛頓的預測基本一致。此外,他們沒有觀察到任何新的力在起作用。因此,弦理論的模量力必須具有小於0.1毫米的範圍。作者說,下一步將是進一步縮小此類重力測試中物體之間的間隙,可能縮小到0.01毫米。