Using a modified Cavendish experiment to measure dynamics of unexpected effect thanks to modern technology
通过使用计算机控制的改良卡文迪许实验，研究人员探测到了一种可重复的“电磁-引力效应”，该效应与标准的牛顿预测及静电参考实验相比表现出90度的相位偏移，这一现象目前在已知物理定律内尚缺乏解释。
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重力是让我们的双脚留在地面上并让行星保持在轨道上的力量，这种现象如此为人熟知，以至于我们很少去质疑它的详细行为方式。几个世纪以来，科学家们已经了解到，重力对物体的拉力强度直接取决于其质量；较重的物体感受到的拉力比较轻的物体更强，然而两者的下落速度却是一样的。相比之下，电场力（同样可以推动或拉动物体）的行为则不同：拉力的强度取决于物体的电荷，而非其重量。当物理学家建造精密的仪器来测量这些力时，他们期望结果能符合这些已确立的规则。如果实验显示出违背这些规则的情况，则表明要么是测量存在缺陷，要么是发现了一种新的、未知的力。
在最近的一项研究中，一位位于布拉格的独立研究人员着手调查此前长期实验中观察到的一种奇怪行为。研究人员使用了一种被称为扭摆的精密设备——这本质上是一个由细线悬挂的杆，当受到力作用时会发生扭转——试图测量该设备对不同类型刺激的反应方式。其目标是将一种由高压电产生的已知力的行为，与一个由普通灯泡产生的“意外效应”进行对比。虽然电力的行为完全符合物理学预测，但那个灯泡产生的结果却无法解释，它展现出一种在某些方面类似于重力的动态，但在其他方面又与之相悖，其运动的时机也无法用任何现有理论来解释。
实验是在一个位于深层地下的密封无窗房间内进行的，以屏蔽外界震动和气流对敏感设备的影响。装置的核心是一个由碳纤维制成的长臂，通过一根细钨丝悬挂。在这个长臂的两端各悬挂着一个重物。在这一实验的经典版本中（由18世纪的人进行），大型静止砝码被移动到悬挂物附近以测试重力。而在这个现代版本中，研究人员用两个可以通过计算机开关控制的容器取代了移动的砝码。其中一个容器装着一个标准的105瓦灯泡，作为这种神秘效应的来源。另一个设置则是将容器连接到高压电源以产生强电场。整个过程由激光传感器监控，以微观精度测量长臂的运动，同时房间保持空置，以确保没有任何人类活动影响结果。
当研究人员开启高压电源时，结果完全符合预期。电场力推动了砝码，且较重的砝码比较轻的砝码移动得更慢，这正符合物理定律对于不依赖于质量的力的预测。运动的时机也与标准计算一致。然而，当他们打开灯泡时，行为发生了彻底的变化。较重的砝码比较轻的砝码移动得更快，这与电力的表现正好相反。此外，由于灯泡产生的力作用，较重砝码引起的长臂扭转幅度更大，这表明来自灯泡的力似乎是与物体的质量成比例作用的，就像重力那样。
然而，最令人困惑的发现不仅在于砝码如何移动，还在于它们何时移动。研究人员通过让刺激以匹配摆锤自然摆动频率的节奏进行循环开关，对系统进行了测试。在使用高压电源时，砝码在计算机模拟预测的准确时刻做出反应。但使用灯泡时，砝码却在四分之一周期后才做出反应。如果说摆锤正在前后摆动，那么灯泡的影响似乎在砝码处于摆动最高点时达到峰值，而电场力的峰值则出现在砝码在中间位置运动最快时。这种90度的相位偏移（即时差）是稳定且可重复的，无论砝码的大小如何，都会出现这种情况。
研究人员将这些发现与两种主要观点进行了对比：一种是力作用独立于物体质量，另一种是力直接与质量挂钩（如重力）。灯泡的结果在某些方面符合“类重力”的观点，例如较重的砝码移动更快且摆动幅度更大。然而，灯泡的静态挠度结果并不符合重力假设，这与动态测量中观察到的模式相矛盾。此外，那种奇怪的运动时机也不符合任何一种模型。基于已知物理定律的计算机模拟无法重现这种延迟反应。研究人员甚至考虑过是否是灯泡本身反应迟钝，但计算表明，由灯泡设计导致的延迟远小于解释这种巨大时差所需的程度。主导因素是摆锤对刺激产生反应时发生的真实相位偏移。
尽管测量过程极其精密且控制严格，但这种“电磁-重力效应”的本质仍然是一个谜。这项研究证实了该效应是真实且可测量的，但并未解释其成因。研究结果表明，这种相互作用在动态效应上表现出某种类似于重力的质量依赖性，但在静态挠度上又与重力相悖，并且在时机上表现出一种现行物理定律无法描述的状态。研究人员得出结论，虽然实验成功分离出了这种意外行为，但要解释它，需要新的理论或对光、电与重力如何以尚未被观测到的方式相互作用有更深入的理解。目前，那盏灯泡仍在以一种科学界尚未破解的节奏推动着摆锤。
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