科學人(第207期/2019年05月號) - 科學人編輯群 - BOOKWALKER中文電子書

科學人(第207期/2019年05月號)


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內容簡介

科學人(第207期/2019年05月號)

量子重力桌上實驗

物理學家需要超大型設施,才能驗證統合量子力學與重力的理論,但新想法提供了可能性,可藉由高精準度的小尺度儀器測量重力的量子性質。

撰文/佛爾吉(Tim Folger)翻譯/張明哲

1797年,英國一位重要的科學家卡文迪什(Henry Cavendish)製作了一套新儀器來秤地球有多重。在那之前,人們不知道地球的質量,也不清楚組成,它大部份是固態岩石嗎?會不會隨深度改變?天文學家哈雷(Edmond Halley)猜測地球是中空;牛頓則比較了地球和太陽系其他天體的質量,例如地球比月球來得重,他還提出一種方法來估算地球的絕對質量:精確測量兩顆小球間的重力吸引,然後由結果外推來得到地球質量。不過牛頓立刻就否定自己的想法,他認為即使兩球的質量大得出奇,重力仍小到無法偵測。他在其傑作《自然哲學的數學原理》裡寫道:「不,整座山也不足以產生可偵測的效應。」這本著作闡釋了他的運動及重力定律。 一個世紀後的8月某日,卡文迪什證明牛頓是錯的。他在英國倫敦西南方自宅裡打造了一套裝置,把兩顆1.6磅小鉛球接在六英尺長木棍的兩端,木棍以線懸吊於屋樑下方,再把兩顆約350磅的大鉛球各自吊離小球約九英寸。卡文迪什預期大球對小球施加的重力會讓木棒輕微移動,結果他是對的,移動了0.1英寸。 這項實驗讓卡文迪什可以直接測量每顆大球對小球施加的重力。因為地球對每顆

作者簡介

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【關於封面】有別於以高能量使粒子互撞且佔地廣闊的粒子加速器,近來研究人員規劃桌上型精密實驗,打算以「細膩取代暴力」,來探測重力的量子效應。照片中,奧地利維也納大學團隊運用光鑷操控氧化矽顆粒,改善了小尺度的重力測量技術。

【物理學】 30 量子重力桌上型實驗 文/佛爾吉(Tim Folger)

物理學家需要超大型設施,才能驗證統合量子力學與重力的理論。新想法提供了可能性,可藉由高精準度的小尺度儀器測量重力的量子性質。

【生物學】 38 環圈讓基因不糾結 文/艾登(Erez Lieberman Aiden)

科學家在基因組中發現了在6000萬年演化過程保留下來的環圈結構,有助於我們了解細胞如何調節基因的活動。

【天文物理】 46 中子星的核心秘密 文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)

中子星是宇宙中密度最高的物質結構,其內部狀態一直令人費解,但科學家已嘗試破解這個物理之謎,甚至藉此理解重力的本質。

【生物學】 54 水中的雷霆 文/卡坦尼亞(Kenneth C. Catania)

電鰻使用電的方式非常多樣,可以用來感覺、攻擊和防禦,深入了解電鰻的生理和行為,讓動物學家驚歎不已。

【醫學】 62 無憂的躁鬱症 文/馬金(Simon Makin)

「科學人」系列

全系列作共222冊

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