从游戏中得到启示,用“扭秤”实验法测出了“万有引力常数”,“称”
出了地球的质量。
繁衍着一代又一代人类的地球有多重呢?资料显示它的重量是60万亿亿吨。可是,这一重量是谁测出来的呢?又上哪儿去找这么大的秤呢?
早在17世纪末,英国科学家牛顿在他的多次实验失败后宣布:
想利用测量引力常数来计算地球质量的努力是徒劳的。
可是,偏偏有人不信这个邪。18世纪中期,英国着名科学家亨利·卡文迪许选定了这个着名的难题:要“称”出地球的重量!他想:要测出地球的重量,关键在于测出万有引力常数,设计出一种新的实验装置。
卡文迪许很快便在自己的实验室里忙开了,他在一根长木棍的两端各装上一个小铅球,像一只哑铃,再用一根石英丝把这只“哑铃”
横吊起来。
实验时,只要将两只大铅球分别接近木棍两端的小铅球,由于“万有引力”的作用,“哑铃”一定会发生摆动,从而石英丝也将会有所摆动。他想,只要测出石英丝扭转的程度,就可以进一步求出引力,进而算出地球的质量。可是,卡文迪许反复实验多次,都以失败而告终。
从理论上分析,这个实验是成立的,可为什么实验没有成功呢?
卡文迪许认真检查了实验装置,装置本身并没有问题。可是,石英丝为什么不发生扭转呢?他反复地思索这个问题。直到有一天,他猛然想到:莫非这种扭转是肉眼无法直接发现的?原因是两铅球之间的引力太微弱了。如何将这种微弱的引力“放大”呢?
一天,他看到几个孩子正在玩一种有趣的游戏:他们用一面面小镜子反射太阳光玩。小镜子只要一转动,远处光点的位置就会发生很大的变化。
这游戏对他启发很大,他立即跑回实验室,对自己的实验装置进行了一番革新。他把一面小镜子固定在石英丝上,用一束光线去照射它。光线被小镜子反射过来,射在一根刻度尺上。这样,只要石英丝有一点极小的扭转,反射光就会在刻度尺上明显地表示出来。这就是着名的“扭秤”实验法。
卡文迪许在实验的基础上,终于测出了牛顿未能完成的“万有引力常数”,算出了地球的质量是5.976×1024千克。最终完成了世人瞩目的伟大发现。
卡文迪许是世界上第一个测出地球重量的人,不仅丰富和发展了牛顿的万有引力定律,还发现了宇宙天体质量的测量方法,为天文学的发展作出了贡献。