宇宙是否存在第五种力

宇宙是否存在第五种力

早在17世纪，伟大的意大利物理学家伽利略，曾在高高的比萨斜塔上做过一次具有深远意义的实验，让两个重量不等的铁球从同一高度自由下落，结果两个铁球同时着地。他得出结论说，任何物体；不管是一个铁球还是一根羽毛，如果在真空中自由下落，其加速度必然是一样的，因而必定同时落地。这一观点，直接推动了伟大物理学家牛顿总结出关于力的运动的三大定律。而爱因斯坦的相对论，也是在这一基础上提出来的。

在现实生活中，鸡毛和铁块，哪个落得快，答案是清楚的。至于鸡毛为何比铁块下落得慢呢？人们解释说，这是由于地球周围存在着大气圈，鸡毛所受的浮力大于铁块。

如果在真空管中，鸡毛和铁块，哪个落得快，情况就不同了。当然，答案也是清楚的：鸡毛和铁块将同时落到底部。

至此，不同重量的两个物体究竟谁先落地似乎已明白无误了。

然而在1992年，匈牙利的劳伦特·冯·富佛斯等在一次实验中发现：不同重量物体的下落时间略有不同。可当时这一发现却未引起人们的重视。

近二十余年来，美国的朗格等对富佛斯的实验重新进行分析，他们发现：鸡毛和铁块的下落速度确实不同，而且鸡毛的下落速度要略大于铁块。请注意，现在是轻物要比重物下落得快，这又是什么原因呢？

朗格根据自己的实验及1891年以来有相当可靠程度的七组实验结果认为，在实验室尺度上，牛顿的引力平方反比定律和实验相比有一系统的偏差。这个偏差，可以表示为引力常数随距离的变化。

以后，对大量地球物理实验结果的分析证实了它的存在，并把它归结为存在一种不同于牛顿引力的新力，称之为第五种力。正是由于这种新力的暗中作梗，才使得鸡毛捷足先登。

迄今为止，多数科学家公认，在字宙中存在着四种力：第一种是引力，它是一个物体或一个粒子对于另一个物体或一个粒子的吸引力，是四种力中最弱的一种；第二种力叫做电磁力，由于它的作用，形成了不同的原子结构和光的运动；第三种是强相互作用力，它把原子核内各个粒子紧紧地吸引在一起；第四种是弱相互作用力，它使物体产生某种辐射。

现在新发现的这种力，应该是宇宙中的第五种力，它是一种排斥力，只能在几英尺到几千英尺的有限距离内对物体起作用。这可能是以一种“超电荷”形式出现的。从实验中可以推断出，“超电荷”抵消了一部分引力的作用，从而减缓了下落物体的加速度。减速的值取决于质子和中子的比，而且和原子的总质量——即质子，中子总数加上结合能值——成反比。由于结合能的大小随原子而异，它所产生的这第五种力也就随结合能大小而异。由此得出的结论是：两个体积不同的物体，如一个体积较小的铁块和一个体积较大的木块，即使它们的重量完全一样，也将因为它们结合能的不同而以稍稍不同的速度下落。铁原子的结合能要比木原子的结合能大，所以铁块下落的速度要比木块的稍慢。

在科学界围绕是否存在着第五种力，也展开了激烈的争论。

许多科学家在进行各种有关引力的实验时，也同样遇到了无法单纯以引力解释的现象，因此，一些科学家提出了一些支持费希巴赫的证据。如澳大利亚昆士兰大学的斯塔绥教授，还有美国爱克森石油公司的探油专家们。

但是，也有为数不少的科学家坚持声称他们自己的实验表明，还找不到存在新的力的证据。美国加利福尼亚大学著名物理学家纽曼就做过这样一个实验：他把扭秤放在一个钢的圆筒内，让扭秤悬挂一块铜块，铜块刚好处于圆筒中心靠边的位置，然后使它变换不同的位置。整个实验是在真空环境中并且严格排除磁场的影响下进行的。记录表明钢圆筒的引力，并没有使变动位置的铜块所受的重力产生影响。

面对双方都持有证据，又难说服对方的情况下，费希巴赫也承认，要做出定论还需要进行一系列的实验。已经有不少科学家正在摩拳擦掌，准备投入这场争论。美国舆论界认为，可能很快将掀起一个以现代先进技术重新证明伽利略论断和牛顿定律的高潮。

当然，这“第五种力”是不是存在，物理学界尚有争论，因为大量实验的结果并不是完全一致的。多数人认为这将是物理学上的一次“革命”，要动摇爱因斯坦相对论的理论基础，而且可能对今后物理学家发展的方向以及新兴的航天学都会产生重大的影响。但也有人认为，这第五种力充其量是一种极其微弱，只能在局部范围起作用的现象，它不见得能动摇爱因斯坦的相对论。人类对这种“超负载力”的认识，还处在初级阶段。亚里士多德和伽利略这两位伟人留给后人的悬案，何时能够完全了结呢？也让我们拭目以待吧。