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英國物理學家卡文迪許於1789年測量引力常量時如果用的是鐵球,那這兩個球不會被地磁場磁化而產生磁力嗎?那測定的“引力常數”是否應該是磁化率?
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  • 1 # 諸艾文

    如果用的是鐵球,那必然是需要考慮磁化的。但遺憾的是,當年的卡文迪許也考慮到了這一點,因此使用了鉛球,而不是鐵球。而鉛球,是不會被磁化的。

    當年,卡文迪許放在扭稱上的,是兩隻直徑5釐米,重約0.73千克(一斤四兩)的小鉛球(如上圖中紫色小球所示),和兩隻大的約160公斤重的大鉛球(如上圖紅色小球所示)。某些中文資料稱,卡文迪許扭稱使用了鐵球,這是某些不負責任的翻譯人員的鍋,之後以訛傳訛罷了。

    為了改進這一扭稱,使其免於來自於溫度和空氣流動的擾動,卡文迪許把整個實驗裝置都放到了一個封閉的屋子裡。

    而為了測量扭稱的扭杆極其輕微的扭動,卡文迪許等人在扭稱的扭杆上裝上了一個平面鏡。光源的光打在平面鏡上,平面鏡輕微的方向變化都會導致反射出的光線位置的較大變化。透過測量最終反射出的光斑的位置,就能推算出大鉛球和小鉛球之間引力的大小。

    卡文迪許早在1798年,使用扭稱法測量得到的資料,就已經可以推匯出引力常量的值:6.754 × 10−11N-m2/kg2。這與現在廣為接受的6.67428 × 10−11N-m2/kg2,可以說已經非常接近了(誤差百分之一)。

    之後,卡文迪許更是利用這一結果,計算出了地球的質量:5.965×10^24kg,也就是大約60萬億億噸。這在200多年前,可以說已經是偉大的創舉了。

    值得一提的是,當年發明扭稱法的其實是神父米歇爾。由於他不夠小心嚴謹,導致溫度和空氣流動等因素對實驗造成了太大擾動,也就無法測得準確的結果。而卡文迪許改進了實驗裝置,因此測得了準確結果,這個扭稱也就被命名為“卡文迪許扭稱”。細節決定成敗,古人誠不欺我啊!

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