我們腳下的大地是個碩大無比的球體。古希臘時科學家用巧妙的方法測出了它的半徑有6400多公里。但是,人們一直不知道這個巨大的球體有多少重?
地球那麼大,那麼重,用普通的秤來出地球的重量,那是不可思議的。第一,世界上沒有這樣一杆能稱得起地球的巨秤。其次,誰也無法拿得起這桿秤。就算有一個力大無窮的大力士能提得起地球,也無法秤我們的地球,因為那個能夠稱得起地球的人,站在什麼地方去稱地球呢?人們總不能站在地球上稱地球吧!
1750年,英國19歲的科學家卡文迪許向這個難題挑戰。那麼,他是怎樣稱出地球的重量的呢?卡文迪是運用牛頓的萬有引力定律稱出地球重量的。根據萬有引力定律,兩個物體間的引力與兩個之間的距離的平方成反比,與兩個物體的重量成正比。這個定律為測量地球提供了理論根據,卡文迪許想,如果知道了兩個物體之間的引力和距離,知道了其中一個物體的重量,就能計算出另一個物體的重量。這在理論上完全成立。但是,在實際測定中,不必須先了解萬有引力的常數K。
卡文迪許透過兩個鉛球測定出它們之間的引力,然後計算出引力常數。兩個普通物體之間的引力是很小的,不容易精確地測出,必須使用很精確的裝置。當時人們測量物體之間引力的裝置用的是彈簧秤,這種秤的靈敏度太低,不能達到實驗要求。卡文迪許利用細絲轉動的原理,設計了一個測定引力的裝置;細絲轉過一個角度,就能計算出兩個鉛球之間的引力。然後,計算出引力常數。但是,這個方法還是失敗了。因為兩個鉛球之間的引力太小了,細絲扭轉的靈敏度還不夠大。靈敏度問題成了測量地球重量的關鍵。卡文迪許為此傷透了腦筋。有一次,他正在思考這個問題,突然看到幾個孩子在做遊戲。有個孩子拿著一塊小鏡子對著太陽,把太陽反射到牆壁上,產生了一個白亮的光斑。小孩子用手稍稍地移動一個角度,光斑就相應地移動了距離。卡文迪許猛然醒悟,這不是距離的放大器嗎?靈敏度不可以透過它來提高嗎?
於是,卡文迪許在測量裝置上裝上一面小鏡子。細絲受到另一個鉛球微小的引力,小鏡子就會偏轉一個很小的角度,小鏡子反射的光就轉動一個相當大距離,很精確地知道引力的大小。利用這個引力常數,再測出一個鉛球與地球之間的引力。根據萬有引力公式,計算出了地球的重量,即為60萬億億噸。現代測量的結果為59.76萬億億噸。
我們腳下的大地是個碩大無比的球體。古希臘時科學家用巧妙的方法測出了它的半徑有6400多公里。但是,人們一直不知道這個巨大的球體有多少重?
地球那麼大,那麼重,用普通的秤來出地球的重量,那是不可思議的。第一,世界上沒有這樣一杆能稱得起地球的巨秤。其次,誰也無法拿得起這桿秤。就算有一個力大無窮的大力士能提得起地球,也無法秤我們的地球,因為那個能夠稱得起地球的人,站在什麼地方去稱地球呢?人們總不能站在地球上稱地球吧!
1750年,英國19歲的科學家卡文迪許向這個難題挑戰。那麼,他是怎樣稱出地球的重量的呢?卡文迪是運用牛頓的萬有引力定律稱出地球重量的。根據萬有引力定律,兩個物體間的引力與兩個之間的距離的平方成反比,與兩個物體的重量成正比。這個定律為測量地球提供了理論根據,卡文迪許想,如果知道了兩個物體之間的引力和距離,知道了其中一個物體的重量,就能計算出另一個物體的重量。這在理論上完全成立。但是,在實際測定中,不必須先了解萬有引力的常數K。
卡文迪許透過兩個鉛球測定出它們之間的引力,然後計算出引力常數。兩個普通物體之間的引力是很小的,不容易精確地測出,必須使用很精確的裝置。當時人們測量物體之間引力的裝置用的是彈簧秤,這種秤的靈敏度太低,不能達到實驗要求。卡文迪許利用細絲轉動的原理,設計了一個測定引力的裝置;細絲轉過一個角度,就能計算出兩個鉛球之間的引力。然後,計算出引力常數。但是,這個方法還是失敗了。因為兩個鉛球之間的引力太小了,細絲扭轉的靈敏度還不夠大。靈敏度問題成了測量地球重量的關鍵。卡文迪許為此傷透了腦筋。有一次,他正在思考這個問題,突然看到幾個孩子在做遊戲。有個孩子拿著一塊小鏡子對著太陽,把太陽反射到牆壁上,產生了一個白亮的光斑。小孩子用手稍稍地移動一個角度,光斑就相應地移動了距離。卡文迪許猛然醒悟,這不是距離的放大器嗎?靈敏度不可以透過它來提高嗎?
於是,卡文迪許在測量裝置上裝上一面小鏡子。細絲受到另一個鉛球微小的引力,小鏡子就會偏轉一個很小的角度,小鏡子反射的光就轉動一個相當大距離,很精確地知道引力的大小。利用這個引力常數,再測出一個鉛球與地球之間的引力。根據萬有引力公式,計算出了地球的重量,即為60萬億億噸。現代測量的結果為59.76萬億億噸。