2025年04月26日 星期六
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第21版:夜光杯 2022-01-25

他称出了地球的重量

游本凤

阿基米德说,给我一个支点,我将撬动整个地球。卡文迪许说,给我一个万有引力,我就能称出地球的重量。

1750年,人类的文明尚未开化。那时没有火车,也没有汽车。至于计算机、互联网是什么东西,大概连上帝都不知道。

但有一天,英国小伙子卡文迪许突发奇想,他要称出地球的重量。周围的人纷纷嘲笑他,地球那么大,那么重,你拿什么来称?人家大科学家牛顿发明了万有引力也无济于事,你这毛头小伙异想天开,莫非脑子进水了?

但奇迹往往是无名鼠辈创造的。别小看卡文迪许年纪轻轻,却聪慧无比、勤于钻研。

根据万有引力定律,两个物体间的引力与两者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根据。卡文迪许想,如果知道了两个物体之间的引力和距离,通过一个物体重量,就能计算出另一个物体的重量。这在理论上完全成立。

但理论与实际并不能画等号。两个铅球之间的引力测出了,引力常数也得出了,但两个普通物体之间的引力实在太小。他用弹簧秤验证,灵敏度太低;用细丝转动的原理设计了一个测引力装置,依然失败。

灵敏度是关键,他在苦苦思索。有一次,他看到几个孩子拿着一面小镜子在太阳下做游戏,只见一块光斑被反射到墙壁上,光斑随着镜子在移动。犹如醍醐灌顶,卡文迪许猛然醒悟,这不就是距离放大器吗?灵敏度完全可以通过它来提高。真是踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫。

于是,他在测量装置上安装一面小镜子,细丝受到另一个铅球微小的引力,小镜子就会偏转一个很小的角度,其反射的光就转动一个相当大的距离,于是就能很精确地测出引力的大小。再利用引力常数,测出铅球与地球之间的引力。最后根据万有引力公式,卡文迪许计算出地球的重量为60万亿亿吨。而现代人类利用先进的科学手段测量出地球的重量为59.76万亿亿吨。

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