我們腳下的大地是個碩大無比的球體.古希臘時科學(xué)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
地球那么大,那么重,用普通的秤來出地球的重量,那是不可思議的.第一,世界上沒有這樣一桿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,站在什么地方去稱地球呢 人們總不能站在地球上稱地球吧!
1750年,英國19歲的科學(xué)家卡文迪許向這個難題挑戰(zhàn).那么,他是怎樣稱出地球的重量的呢 卡文迪是運(yùn)用牛頓的萬有引力定律稱出地球重量的.根據(jù)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(jù),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(shù)K.
卡文迪許通過兩個鉛球測定出它們之間的引力,然后計算出引力常數(shù).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(dāng)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(dá)到實驗要求.卡文迪許利用細(xì)絲轉(zhuǎn)動的原理,設(shè)計了一個測定引力的裝置;細(xì)絲轉(zhuǎn)過一個角度,就能計算出兩個鉛球之間的引力.然后,計算出引力常數(shù).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(xì)絲扭轉(zhuǎn)的靈敏度還不夠大.靈敏度問題成了測量地球重量的關(guān)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游戲.有個孩子拿著一塊小鏡子對著太陽,把太陽反射到墻壁上,產(chǎn)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(yīng)地移動了距離.卡文迪許猛然醒悟,這不是距離的放大器嗎 靈敏度不可以通過它來提高嗎?
于是,卡文迪許在測量裝置上裝上一面小鏡子.細(xì)絲受到另一個鉛球微小的引力,小鏡子就會偏轉(zhuǎn)一個很小的角度,小鏡子反射的光就轉(zhuǎn)動一個相當(dāng)大距離,很精確地知道引力的大小.利用這個引力常數(shù),再測出一個鉛球與地球之間的引力.根據(jù)萬有引力公式,計算出了地球的重量,即為60萬億億噸.現(xiàn)代測量的結(jié)果為59.76萬億億噸.