他们在细如发丝的尺度寻找其他维度的世界，获奖300万美元_美国新闻网-美国华文媒体融合平台-旅美华人的精神家园

F=GMm/r^2，这个优美简洁的公式就是著名的万有引力定律，是牛顿用以概括从苹果落地到行星公转的不二法则。

它是一种“平方反比律”（inverse square law），即引力强度与距离的平方成反比，如果地球再远离太阳一倍，引力并非减弱到原来的一半，而是原来的四分之一。

从1986年开始，美国华盛顿大学的Eot-Wash小组却试图证明在极短的距离内，平方反比律也许是错误的。近日，三名小组成员埃里克·阿德尔贝格尔（Eric Adelberger）、詹斯·冈拉赫（Jens Gundlach）和布莱尼·赫克尔（Blayne Heckel）获得了基础物理突破奖，奖金达300万美元。该奖项有科学界“奥斯卡”之称，以高额奖金和社会各界明星作陪衬，将科学家置于众星捧月的中心。

突破奖给出的获奖理由是：“通过精确的基础测量验证了我们对引力的理解，探索暗能量的本质，并确定了暗物质耦合的极限”。

为什么Eot-Wash小组执着于打破平方反比律？原来，在自然界的四大基本力：引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力中，其余三大力已经统一在标准模型的框架下，唯有引力格格不入。

一些试图“大一统”的理论，例如弦理论，预言了在足够短的距离内，引力将不再遵循平方反比律，还会存在超越3（空间）+1（时间）维度的世界。此外，看不见摸不着，却在宇宙中比普通物质还多的神秘暗物质，只能通过引力被人类感知到。更为神秘的暗能量，表现出奇特的“反引力”特征。

一旦引力平方反比律真的在极小的尺度内出现扭曲，从小小的裂缝里可能透出这些重大的“新物理”之光，关乎宇宙本质。

阿德尔贝格尔说道：“我们被死死地困在寻常的3+1维世界里，但引力会知道其他维度的存在。它可以扩展到其他维度里，所以才变弱了。”

在极短距离内，引力是四大基本力中最为微弱的，正因如此，对其实施精密测量十分困难。借助巧妙的设计和长期的改进，该团队发展出了一套相对廉价的桌面级仪器，已经将测量距离缩小到了52微米（0.000052米）。当然了，平方反比律仍然成立，不然他们拿的就该是诺贝尔奖，而不是鼓励性的基础物理突破奖了。这意味着，如果其他维度的世界真的存在，需要折叠在比头发丝的三分之一还要小的空间里。

阿德尔贝格尔说了一段听起来很绕的感言：“我们当然很遗憾没有因为发现全新的东西而去斯德哥尔摩，但你知道了你很清楚地知道你自以为知道的东西，这也很重要。”

除了引力平方反比律，Eot-Wash小组还试图挑战爱因斯坦广义相对论核心的等效原理，即重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。一些“新物理”预言，在极小的尺度里也会出现违背等效原理的现象。

值得一提的是，2018年，华中科技大学测得迄今最高精度的引力常数G值，打破的正是Eot-Wash小组保持了十多年之久的纪录。

300万美元奖金怎么用？据GeekWire报道，阿德尔贝格尔打算在华盛顿大学以诺奖得主Arthur B. McDonald的名义增设一个讲席教授，赫克尔则希望用他的那份雇一名新的教职员工，“我们说了好几年了，进展不大，希望这笔奖金能加一点码。”

冈拉赫的个人主页上有一段富有感情的文字，正合为这个“极小”又“极大”的领域做个注释：

外行人可能没有意识到，我们正处在一个令人谦卑的科学启蒙时期。让我以历史性的视角来说说看。四五百年前，哥白尼和伽利略把我们踢出了太阳系的中心。埃德温·哈勃一百年前的发现把我们踢出了宇宙的中心。到了20世纪后半叶，事情越来越明白了，我们甚至根本不是由银河系中最普遍的物质构成的。事实上，除了引力作用，我们似乎无法与大多数的暗物质相互作用。然后，在过去的二十年里，我们发现宇宙中大部分的能量甚至都不是相互吸引的，而是明显在相互排斥。我们当然无法与这种“物质”打交道。随着范式的不断转化，我们不禁想知道下一步又会发生什么。我们生活的维度不是最主流的维度吗？或者我们的宇宙不是唯一的？所有这些惊人的发现都与引力密切相关，对引力的精确理解很可能提供解答谜团的线索。

他们在细如发丝的尺度寻找其他维度的世界，获奖300万美元

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