登陆注册
6987600000029

第29章 地球的重量

18世纪末期,伦敦街头经常出现一个“怪人”。他着一身古怪而过时的服装,身后总是跟着一群起哄的孩子。

一天,一个调皮的孩子问他:

“你知道地球有多重?”“怪人”想了想,很认真地说:“地球的质量是59760亿亿吨。”“你怎么知道的?准是瞎说!”孩子们嚷嚷着。

“我是‘称’出来的。不过这个秘密我不能告诉你们。”“怪人”半开玩笑地说。

这个“怪人”是谁?他就是英国著名物理学家卡文迪许(1731~1810年)。他于1731年10月10日生于法国尼斯。1742~1748年他在伦敦附近的海克纳学校读书。1749~1753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。在伦敦定居后,卡文迪许在他父亲的实验室中当助手,做了大量的电学、化学研究工作。他的实验研究持续达50年之久。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员,1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。

他“称”地球的秘密早为世人所知了。如果你想了解清楚,请看下面的“扭秤”试验:

那是1750年的一天,卡文迪许亲临英国剑桥大学物理实验室求教。通过米歇尔教授的启示,他回来后设计出一套实验装置;在一根细长杆的两端各放上一个小铅球,做成一个像哑铃似的东西,再用一根石英丝把这个“哑铃”横吊起来。他想,如果用两个大一些的铅球分别接近两个小铅球,由于铅球之间存在着引力,“哑铃”一定会发生摆动,这时候,只需测出石英丝扭转的程度,就可以求出引力,进而算出地球质量。

卡文迪许反复进行过多次实验,然而都以失败而告终。因为铅球之间的引力太微弱了!现代人们已经算出:两个1000克重的铅球在相距10厘米时,它们之间的相互引力只有十亿分之一千克!这么小的引力所促成的石英丝的变化,光靠肉眼是分辨不出来的。

怎么办呢?卡文迪许陷入了难以解脱的苦苦思索之中,可是一直没有想出满意的办法。

有一天,他到皇家学会去开会。走到半路上,他看到几个小孩正在做一种有趣味的游戏:他们每人手里拿着一面小镜子,用来反射太阳光,互相照着玩。小镜子只要稍微一动,远处光点的位置就会发生很大变化。望着这些活泼的孩子,忽然有一个念头闪过他的脑际,他转身返回了实验室,并立即着手改进他的实验装置。

他先把一面小镜子固定在石英丝上,后用一束光线去照射它。光线被小镜子反射过来,射到一根刻度尺上。这样,只要石英丝有极微小的扭动,反射光就会在刻度尺上有明显的移动,从而使实验灵敏度大大提高。卡文迪许的“扭秤”实验终于取得了极大的进展。

他抑制住内心的激动,继续将实验进行下去,直至1798年,终于测出了“万有引力常数”值,它等于6.6732×10-8厘米3/克·秒2。有了这个数值,再根据万有引力公式:

/r2就可计算出地球的质量。

设地球质量为m1,地球上另一物体的质量为m2,m2受地球引力F=m2g(g为重力加速度,按9.8米/秒2),m1与m2质心之间的距离计为地球的半径(取r=6379千米=6.379×106米则m1=Fr2〖〗Gm2=m2gr2〖〗m2G=gr2〖〗G=980×(6.379×106)2〖〗6.6732×10-8=5.976×1027(克)=5.976×卡文迪许看着自己的计算成果,满怀喜悦的微笑了。这时他已67岁高龄,为了“称出”地球的质量,他已经耗去了近50年光阴,这是他几乎一辈子心血凝成的“结晶”。

其实,卡文迪许的才能是多方面的。他在化学方面也有所建树:1784年左右卡文迪许研究了空气的组成,发现普通空气中氮占4/5,氧占1/5。他确定了水的成分,肯定了它不是元素而是化合物。他还发现了硝酸。

卡文迪许逝世后,他的侄子齐治把卡文迪许遗留下的20捆实验笔记完好地放进了书橱里,谁也没有去动它。谁知手稿在书橱里一放竟是70年,一直到了1871年,另一位电学大师麦克斯韦应聘担任剑桥大学教授并负责筹建卡文迪许实验室时,这些充满了智慧和心血的笔记获得了重返人间的机会。麦克斯韦仔细阅读了前辈在100年前的手稿,不由大惊失色,连声叹服说:“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家,他几乎预料到电学上的所有伟大事实。这些事实后来通过库仑和法国哲学家的著作闻名于世。”此后麦克斯韦决定搁下自己的一些研究课题,呕心沥血地整理这些手稿,使卡文迪许的光辉思想流传了下来。

卡文迪许在电学方面作出了很多重要发现。他发现一对电荷间的作用力跟它们之间的距离平方成反比,这就是后来库仑导出的库仑定律内容的一部分;他提出每个带电体的周围有“电气”,与电场理论很接近;卡文迪许演示了电容器的电容与插入平板中的物质有关;电势的概念也是卡文迪许首先提出的,这对静电理论的发展起了重要作用;他还提出了导体上的电势与通过电流成正比的关系。

卡文迪许一生未婚,一直在自己的实验室中工作,被称为“最富有的学者,最有学问的富翁”。

同类推荐
  • 不可思议的大自然

    不可思议的大自然

    大自然有许多事情令人不可思议,看起来不像是真的,但却都是事实,这正是大自然的奇妙之处。本书通过介绍白蚊、雨林、南北极、美洲沙漠、海洋等,让你走近大自然,了解真实的世界。
  • 探索发现炎帝陵

    探索发现炎帝陵

    本书作者用缜密的手法揭示了1994年在山西高平发现的炎帝陵,是探索中华远祖征服自然、创造中华文明的重要课题。
  • 中国未解之谜(上)

    中国未解之谜(上)

    在这种严肃而充满趣味的探索中,读者将会了解大量不为人知的细节,尽情领会事物的丰富与变幻无穷,更加完整而深刻地认识事物。同时引导读者掌握研究事物和探求真相的方法,从中获得思考与发现的巨大乐趣。这不仅有助于读者在现实生活中以更辨证的眼光来看待问题,更促进思想的成熟。 本书以解谜团、说故事的形式,把历史、考古、文学、艺术、军事、政治等范畴的知识生动地描述了出来,在知识含量大的基础上,吏具趣味性。读者开卷后,会轻松地了解、掌握、历史知识,对广大青少年朋友尤为适宜。
  • 科学大讲堂

    科学大讲堂

    《科学大讲堂:中小学生必会的科普新知》讲述了:对生活中的自然现象、事物保持好奇心和探索欲,孩子的观察力会变得更为敏锐、细致;如果尝试着了解这些现象背后的秘密,不但能提高孩子的理解能力,而且还可以丰富他们的知识储备。《科学大讲堂:中小学生必会的科普新知》能满足孩子们的好奇心、培养孩子们的思维能力,激发他们的想象力和探索世界的潜能。
  • 握手太空的航天科技(新编科技大博览·A卷)

    握手太空的航天科技(新编科技大博览·A卷)

    现代社会的飞速发展很大程度上得益于科技的进步,“科技是第一生产力”已日益成为人们的共识。但是,由于现代科学的分工越来越细,众多的学科令人目不暇接。对于处于学习阶段的广大青少年而言,难免有“乱花渐欲迷人眼”的困扰。有鉴于此,我们组织了数十名在高等院校、教育科研机构工作、有着丰富的青少年教育的专家学者,编选了这套《新编科技大博览》。
热门推荐
  • 寂颜

    寂颜

    她,本是天庭上仙,因间接杀死上仙江素素,被贬凡间,独自承受天煞孤星的命格。他,是天界战神,素素因他而死,所以被幽禁在蓬莱仙岛百年……本是一对有情人,可叹世事如此弄人。百年后,两人相遇,她却早已忘却前尘事,执意爱上别的男人……身世之谜,痴怨恨离,最终,皆化为窗外一轮弦月,该放下的,得放下……
  • 沙棘林中长大的女人

    沙棘林中长大的女人

    本文讲述了一个在北部偏远地区长大的女人,通过考学,上了大学,在人性的贪婪和欲望中,又觉得难以脱身,应付着各种角色,最后在自己的努力下,一步一步的在大城市里面站稳脚跟......
  • 绝望禁地

    绝望禁地

    光明湮灭,黑暗降临。繁华城市转瞬沦为冰冷废墟,无数生人埋葬在那钢铁巨棺。死去之人不得安息,成为嗜血凶残的怪物!生人藏匿在阴暗角落,一口吃喝只是奢望。无论之前何许,此刻皆是苟延残喘。涛涛尸海,人心险恶,一切都只是开始!生存就是无尽的折磨与绝望!但这却需要付出高昂的代价!不论是谁想要剥夺这仅有的权利,萧哲都会将他给碾碎,然后坚定地走下去!没有救赎,只有自救。
  • 魔王殿下的盛世独宠

    魔王殿下的盛世独宠

    她跟他从小青梅竹马,可是有一天她失踪了,她人间蒸发了。回来时她忘记了所有记忆。‘你不记得你的小鬼了吗?美?你不是答应过我以后要当我的新娘的吗?我会等你回来,我会等你回来跟我一起度过所有的时光,我会好好爱你,美,你回来好不好?’
  • 真实故事计划

    真实故事计划

    “真实故事计划”是国内最大的非虚构文学品牌之一。每天一个从生命里拿出的故事。
  • 守着灵魂的人

    守着灵魂的人

    墓地是他从小生活的家,鬼怪就是他的朋友和敌人,柳风遵守师傅也是他的养父的愿望守护着所有需要他的帮助的灵魂。
  • 化蝶

    化蝶

    邵焕芬,天津海韵诗社会员,天津滨海新区汉沽作协会员,曾作为新生代作者被推荐给《天津日报》,擅长诗歌和散文。曾先后有诗歌发表在《天津日报》文艺周刊,也曾有散文发表在《天津日报》满庭芳栏目。诗歌散见于《中国文学》《蓟运河》《诗文杂志》《直沽文化》等刊物。
  • 永心传

    永心传

    他,叫谢永心。作为阴阳师的后代,其万中无一,与生俱来的【至阴命格】让他一出生就注定拥有不平凡的命运。他师从【不死阴阳师】董文卿,并从此踏上阴阳师、修仙者的道路。杀旱魁,毁舍利!他被卷入一连串的争端和阴谋。而最终等待着他的,是难以释怀的心结和无法逃避的宿命。
  • 暗示集

    暗示集

    一个队犯罪充满仇视的少年,一个队破案无比笃定的对象,他们会产生什么样的火花,一个个神秘的案件,一个个离奇的死亡……让我们走进这个剥离犯罪的世界
  • 纳博科夫评传

    纳博科夫评传

    本书完整记述了纳博科夫的文学生涯,他的显赫出身,从俄罗斯到欧洲再到美国的流亡经历,以及他对蝴蝶的痴迷,并在此过程中全面考察了他的俄语、英语诗歌和小说创作。通过对一些重要作品的精确到位的分析,作者令人信服地阐明了纳博科夫独特的风格,同时在他作品的脉络里分析了他的自传、书信、批评文字以及近年出版的《劳拉的原型》,勾勒出了一个完整而全新的纳博科夫形象。本书属漓江出版社最新推出的“人文名家评传”系列,配有数十幅珍贵图片。