书城童书增强孩子思维能力的经典故事(青少年心灵成长直通车)
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第76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为6400多公里。那么地球的重量又是多少呢地球如此巨大,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,而且谁也无法制造称得起地球的秤来。第二,就算有了这样一杆秤,又有谁能像在菜市场上称黄瓜、番茄那样称出地球的重量?就算是有了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,也不是没有努力过,而是在碰壁之后得到了一个结论:人类暂时还没有能力称地球。

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。

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。他像一匹小马驹闯进了一片丛林,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定律。

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。这个定律为计算地球的重量提供了理论依据。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了。

这在理论上是完全成立的。但是,在实际测定中,还必须先了解万有引力的常数G。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,要称地球的重量,必须先测出万有引力常数。

卡文迪许通过两个铅球来测定它们之间的引力,然后计算出万有引力常数。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,不能达到实验要求。万有引力常数测不准,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,通过细丝转过的角度,就能计算出两个铅球之间的引力,然后把万有引力常数计算出来。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,细丝转动的灵敏度还不够大。只有将灵敏度进一步提高,才能测出两个铅球之间的引力,计算出万有引力常数。

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绞尽了脑汁,想了好几种办法,但是,结果都不理想。

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镜子在玩着光斑的游戏。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。小孩子用手稍稍地偏转一个角度,光斑就相应地移动很大的距离。卡文迪许看到这里,翻然醒悟,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,小镜子反射的光就移动一段相当大的距离。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万有引力常数,再次测出一个铅球与地球之间的引力和距离,并称出铅球的重量,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。

教子建议: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、成规,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。