地球有多重？科學怪人巧「稱」之-上

奇怪的富翁

18世紀中葉，歐洲有一個奇怪的百萬富翁。

雖然繼承了家族的遺產，但他從來沒清點過自己有多少錢。

他不像其他富翁一樣花天酒地，到處找女人。

他不修邊幅，生活單調而無趣，也從不考慮自己的婚姻大事。

他沒有什麼朋友，總是獨來獨往。他每天要麼在實驗室和圖書館，要麼就在實驗室和圖書館的路上。

他叫亨利·卡文迪什，出生於法國尼斯的英國人。他30歲時被選為英國皇家學會會員，同時被聘為法國科學院的外國院士。

亨利·卡文迪什畫像（網路圖）

與許多科學家不同的是，儘管卡文迪什在化學、物理等學科上進行過許多深入的研究，不少還具有獨創性，但他很少把這些成果發表出來。

山窮疑無路

從十多歲起，卡文迪什就有個偉大的理想，就是用萬有引力定律來「稱一稱」地球有多重。

之所以說偉大，是因為自牛頓發現萬有引力之後一百多年來，數不清的科學家都有這理想，但無一實現。

數不清的科學家裡面，也包括牛頓本人。

那麼，是不是牛頓以前的科學家就不想「稱」地球有多重？

當然不是。

牛頓以前的科學家們用另一種方法「稱」地球。根據球體積公式

用已知地球的半徑，推算出地球的體積是1.08×1021立方米。根據質量=密度×體積（m=pv），要得到地球的質量，只需測出地球的平均密度就行了。

但是，要測地球的平均密度，並非易事。

一是地殼表面有高山、冰地、海洋等，情況複雜；二是構成地球的物質各不相同，比例也不一樣……人們對地球的內部構造還不很清楚，特別是地心部分。

地球的構造(網路圖)

「人類將永遠無法知道地球的重量！」對此，科學家提出斷言。

山窮疑無路之時，萬有引力定律橫空出世。

花明又一村

不愧是天才，牛頓居然從一個砸到頭上的蘋果推出著名的萬有引力定律：

黑夜中的一絲曙光照進了牛頓及許多科學家的心田。

是這樣的：M、m是已知物體受到的重力，很容易測得；r是地球與物體之間的距離，可以用地球的半徑近似值代替；只要算出萬有引力常量（G），就可以推算出地球的重量（F）。

關鍵的關鍵，就是如何通過地面上兩個小物體求出萬有引力常量。

這似乎是一塊更難啃的骨頭。

這樣說吧，既然任何兩個物體間都存在著萬有引力，為什麼我們走近桌子、房子等物體時，感覺不到這個力呢？

因為這個力實在太小了，小得只有物體重量的千萬分之一。

地球上的兩個人之間存在微弱的引力(網路圖)

所以，要感覺到這個力，只有讓其中一個物體變重，重得與地球、月亮一樣。

這樣的物體沒法引入實驗。

要測出這麼微弱的引力，只有一條路，就是設計非常精巧的實驗。

這就是牛頓之後一百多年來，所有科學家的困惑。

卡文迪什也不例外。那他到底要怎麼「稱」地球呢，敬請關注《地球有多重？科學怪人巧「稱」之（下）》。

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