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十三个最富有意义的数字的故事（上）

//m.auribault.com 2014-06-03 来源：科技日报

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理想气体常数

电相对重力的强度

　　本报记者张梦然综合外电

　　手机号码、身份证号码、社保卡号码……对于我们来说，总有一些数字意义非凡。与此相似，在更高的宇宙层面，也有一批数字具备不同寻常的价值。它们是生命存在的必要条件，是定义我们生存环境乃至整个宇宙的基础，更是决定宇宙终极命运的秘钥。

　　美国《大众机械》杂志网站日前介绍了加州大学长滩分校的数学教授詹姆斯·D·施坦因的最新著作《那些定义了我们宇宙的数字》。在这本书中，施坦因不仅阐述了这些数字之于生命和宇宙的意义，也对那些为这些数字的研究做出贡献的先驱者们，进行了缅怀。

　　十三个数字，只代表了一组组枯燥的定量、公式吗？或许并不是，因为宇宙也在通过它们讲述自己的故事……

　　一、万有引力常数

　　1665年显然是个不平顺的年份。尤其对于当年生活在伦敦的人而言。黑死病的肆虐，让人们纷纷选择逃离这座城市。国王查理二世逃到了牛津，而剑桥大学的师生也不得不选择离校，因为学校已然关闭。其中，一名本科生回到了自己的家乡乌尔索普，并在随后的十八个月里，打开了人类通向现代社会的大门。他的名字，叫伊克萨·牛顿。

　　如果没有定量预测，我们今日所处的技术时代可能不会出现，而第一个定量预测的伟大范例，就出现在牛顿所发现的万有引力理论。他从一个假设出发，即“任何物体之间都有相互吸引力，这个力的大小与各个物体的质量成正比例，而与它们之间的距离的平方成反比”，推导出行星循着椭圆形的轨道围绕恒星运行。在此之前，开普勒曾经得出这一结论，但是与他艰苦卓绝的观测相比，牛顿仅靠万有引力的假设以及自己发明的数学工具——微积分，就获得了问题的答案。

　　有趣的是，尽管引力G是第一个为人所知的常数，但它却是13个著名常数中最不精确的一个。原因或许是因为与其他基本力相比，引力显得异乎寻常的微弱——尽管地球的质量达到了惊人的6×1024千克，但人们仅仅凭借一枚化学火箭，就在牛顿离开剑桥的三百年之后，让一颗卫星挣脱束缚，进入了轨道。

　　与万有引力常数相关的故事不下千百，且总是十分精彩。那我们教科书上是怎样说的呢，请看——

　　概念释义：万有引力常数，记作G，是一个包含在对有质量的物体间的万有引力的计算中的实验物理常数，出现在牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论中。亦称作重力常数或牛顿常数。

　　二、光速

　　火炮在中世纪战争中的使用，在终结冷兵器时代的同时，也告诉人们声速是有极限的。因为人们总是先看到炮口闪光，接着才听到炮声。不久之后，包括伽利略在内的一些科学家又认识到，光的速度同样如此。伽利略本人曾经设计过一个实验，试图证明这一点，但受到17世纪技术水平的局限，始终没有奏效。

　　时间来到了19世纪，技术获得了前所未有的巨大发展，人们也开始有能力测量光的速度，尽管只能摸到它的2%。不过这已经足够令艾尔伯特·爱因斯特论证出光速与方向无关。顺水推舟，爱因斯坦最终向世界交出了相对论——20世纪，或者说任何时代都将位列第一的最伟大理论。

　　有意思的是，虽然现在人们都会说：没有任何物体的速度能够超越光，但即便当今的电脑已经能够以接近光的速度进行运算，我们依然会嫌文件下载的慢。这说明光速的确惊人，但人类糟糕的心情似乎来得更快。

　　概念释义：光速，符号为c，即光波传播的速度。真空中的光速是一个重要的物理常数。

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编辑：尹盼秋