宇宙中的第五种力

宇宙中的第五种力 迄今为止，多数科学家认为，在 宇宙中存在着四种力：第一种是引 力，它是一个物体或粒子对于另一 个物体或粒子的吸引力，是四种力 中最弱的一种。第二种叫做电磁力， 由于它的作用，形成了不同的原子 结构和光的传播。第三种是强相互 作用力，它把原子核内部各个粒子 紧紧地吸引在一起。第四种是弱相 互作用力，它使物体产生某种輻射。 那么是否还有第五力呢？

颠扑不破的真理 早在17世纪，伟大的意大利物 理学家伽利略，曾以一次具有深远 意义的实验，挑战亚里士多德的经 典信条。他在高高的比萨斜塔上, ▲意大利物理学家伽利略将2个质量不等的铁球同时投下， 结果2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。他的这一观点，直接推动牛顿总结力学三大定律，而爱 因斯坦的相对论也是在这一基础上提出来的。

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20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：真空情况下， 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7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。

此后，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，才使得在朗格的实验中鸡毛先着地。 一个以美国物理学家费希巴赫为首的科研小组，通过实验，同样发现不同质量的物 体，在真空中实际上并不具有相同的重力加速度。费希巴赫推测，其原因可能是在物体下 落时除了受到引力的作用以外，还受到一种尚不为人知的力的作用。 按照费希巴赫的看法，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、 中子总质量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 也就能随结合能大小而异。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块结合能大,所以铁块的下落速度要比木块的 稍慢。费希巴赫小组的新发现，在科学界引起极大的兴趣。

同时，围绕是否存在第五种 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。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，目前还找不到存在第五种力的证据。 美国科罗拉多州的实验物理联合研究所计划重做伽利略的落体实验，并采用激光来检“超负载力”不能归于四类中的任何一类，只能独立成为“第五种力”。 也有不同的声音认为，引发鸡毛和铁球惯性差异的原因是由于相互作用，其带来的加 速度变化是由于一部分作用发生在系统内部,对外作用减少而引起的，这种变化是质量内 部机制变化，不是斥力所致，这种机制为质量屏蔽提供途径，但其力的本质仍是万有引 力。第五种力应是由质能转化产生的引力波，性质与万有引力相同，来源不同，万有引力 是质量引起的静态引力，第五种力是由质能转化引起的，是动态引力。宇宙中的引力场应 是两者共同组成，由于性质相同，不易区分。第五种力是可控制力，为人类控制物质提 供途径。 试验证明 然而，第五种力是否真正存在，首先是一个实验问题。

所以近20余年来，人们在实 验室里、矿井中、电视塔上、悬崖旁、海底下做了大量实验，设计了许多精密仪器，以便 证实或否定它的存在。探测第五种力的实验大致可以分成下列三类。 第一类实验是把地球作为引力源，测量离地心不同距离处重力加速度的变化，以此 和按牛顿引力平方反比定律算得的理论值相比较。例如，墨西哥湾1 100平方千米范围 内海底海面的703个重力数据；澳大利亚西北昆士兰14 000个钻孔提供的地层及重力数 据等。 第二类实验是测量同一引力源（如大崖岩石） 对质量相同而成分不同的物体的引力作用差别。 例如美国布鲁海文国家实验室的新型加速度仪，实验中浸在水中的悬浮铜球壳（内充满水），在高 出哈得孙河161米的崖壁的作用下，测其加速度，分 析铜与水所受到的作用力大小。 第三类实验测量反物质——目前用的是反质子和正 电子——在地球弓I力作用下的加速度，如果存在与重子数 和轻子数相关的第五种力，则其加速度将和质子、电子 不同。实验计划巳获得批准，但还未取得结果。 显然，理论认识是否正确，最后要经过实验 的检验。尽管目前第五种力的存在的探 索实验多种多样，但要真正证实第 五种力的存在，尚需做更 多、更精密的实验才能做 出最终结论。