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第182章 地球的重量

地球是人类的母亲。作为地球的儿子,人类早就渴望了解母亲的身世,也想知道地球的模样,包括她的半径与重量。古希腊科学家用巧妙的方法测出了地球的半径约有6400千米。那么地球的重量又是多少呢?

地球如此巨大,如此沉重,要想用普通的秤来称出地球的重量,那实在是天方夜谭。第一,世界上没有这样一杆能称得起地球的巨秤,而且谁也无法制造秤得起地球的秤来。第二,就算有这样的一杆秤,又有谁能像在菜市场上称黄瓜、番茄那样称出地球的重量?就算是有一个力大无穷的人能提得起地球,他总不可能站在地球上称地球吧?

许多科学家在碰到地球的重量这个问题时,不是绕过去,就是掉头而返。他们不是不想知道,也不是没有做出过努力,而是在碰壁之后得到了一个结论:人类暂时还没有能力称量地球。

这个结论固化了人们的思维,大家不再对地球的重量感兴趣,偶尔看一眼,便摇头而去。

1750年,英国19岁的科学家卡文迪许向这个难题挑战。他给自己提出了一个大胆的课题:称出地球的重量。

卡文迪许是个毛头小伙子,他不知道别人为这个问题伤了多少脑筋,也不知道大家曾经试用了什么方法。他像一个小马驹闯进了一片森林,横冲直撞,他的思维毫无顾忌和阻碍。

在思维的冲撞中,卡文迪许想到了牛顿的万有引力。

根据万有引力定律,两个物体间的引力与两个物体之间的距离的平方成反比,与两个物体的重量成正比。这个定律为测量地球提供了理论依据。卡文迪许想,如果知道了两个物体之间的引力,知道了两个物体之间的距离,知道了其中一个物体的重量,就能计算出另一个物体的重量。

这在理论上是完全成立的。但是,实际测定中,还必须先了解万有引力的常数K。当时还不知道这个常数的值,这样,即使其他几个因子都知道了,也难以计算出地球的重量。因此,要称地球重量,必须先测出引力常数。

卡文迪许通过两个铅球来测定它们之间的引力,然后计算出引力常数。两个普通物体之间的引力非常小,不容易精确地测出。要精确地测出它们之间的引力,必须使用很精确的装置。当时人们测量物体之间引力的装置是弹簧秤,这种秤的灵敏度太低,不能达到实验的要求。引力常数测不准,地球的重量就测不准。

卡文迪许利用细丝转动的原理设计了一个测定引力的装置,细丝转过一个角度,就能计算出两个铅球之间的引力,然后把引力常数计算出来。但是,这个方法仍以失败告终了,因为两个铅球之间的引力太小了,细丝扭转的灵敏度不够。只有将灵敏度进一步提高,才能测出两个铅球之间的引力,计算出引力常数。

现在,测量地球重量的一大关键就是灵敏度问题。卡文迪许为这个问题缴尽了脑汁,想了好几种办法,但是,结果都不怎么理想。

有一次,他正在思考这个问题,突然看到几个孩子在做游戏。其中有个孩子拿着一块小玻璃在玩着光斑的游戏。那个孩子把小镜子对着太阳,把太阳光反射到墙壁上,产生了一个白亮的光斑。小孩子用手稍稍地移动一个角度,光斑就相应地移动很大的距离。卡文迪许看到这里,猛然醒悟,这不就是一个距离的放大器吗?灵敏度不就可以通过它来提高吗?

孩子的玩具使卡文迪许受到启发。他在测量装置上也装上了一面小镜子,细丝受到另一个铅球的微小的引力,小镜子就会偏转一个很小的角度,小镜子反射的光就转动一个相当大的距离。利用这个放大的距离,就能很精确地知道引力的大小。

卡文迪许用这个放大的装置精确地测出了两个引力常数,再次测出一个铅球与地球之间的引力,根据万有引力公式,很快就把地球的重量计算出来了。

就这样,卡文迪许第一次称到了地球的重量。

读故事,悟道理:

不少科学家由于头脑中装的东西太多,许多东西将思维遮蔽了,思维变得凝滞和僵化,而卡文迪许的思维却有一个宝贵的东西:没有固有的概念、规矩,因而他跑到了众多科学家的前面,第一个称出了地球的重量。

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