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第一人称地球介绍
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现在我们知道地球的质量是597600亿亿吨.然而,在二三百年前,人类还不知道自己居住的地球质量有多大.十七世纪的权威人士断言：人类永远不会知道地球的质量.因为在当时的条件下,要知道地球的质量必须用体积和密度相乘计算出来,而地球的构成相当复杂,各部的密度差异很大,无法求出它的平均密度,所以无法得出地球的质量.到十七世纪末,物理学家牛顿发现了万有引力定律.他想用测定引力的办法来计算地球的质量,但最终没能成功.1731年出生的英国物理学家卡文迪许,发现英国剑桥大学知名科学家约翰·米歇尔用石英丝横吊磁铁的扭转,来观察磁引力,但靠肉眼看不到石英丝的变化.一天,他看到一群孩子拿着小镜子,用来反射太阳光玩.小镜子微微一动,远处的光点会发生很大的移动.这个游戏给卡文迪许以极大的启发,他在石英丝上固定一面小镜子,用一束光线去照射它,结果,石英丝极小的扭转被放大了,提高了实验的灵敏度.卡文迪许用了几十年时间,一直到1798年,才通过测量计算出了地球的质量.他也因此被誉为“第一个称出地球的人”.
卡文迪许在物理学上最为人推崇的重大贡献之一,是他在年近70岁时完成了测量万有引力常量的扭秤实验,从而使牛顿的万有引力定律不再是一个比例性的陈述,而成为一项精确的定量规律,引力常量的测定也为牛顿的万有引力定律的可靠性提供了最重要的实验佐证.
卡文迪许性情孤僻,很少与人交往,但却与他的老师、英国剑桥大学的天文学家、机械师约翰·米歇尔(John Michell,1724一1793)来往密切,他们的共同理想是要把牛顿的引力思想从天体扩展到地球,进而扩展到磁力和电力.1750年,约翰·米歇尔把一块磁铁用线悬挂起来,再用另一块磁铁去推斥它,从线的扭转程度来测定磁力的大小,发现了两个磁极之间的作用力与磁极间距离的平方成反比.
1798年,卡文迪许改进了约翰·米歇尔所设计的扭秤,在其悬挂扭秤的金属丝上附加一块小平面镜M,实现了对金展丝扭转角度的放大,利用望远镜在室外远距离操纵和测量,防止了空气的扰动(当时还没有真空设备).他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺长的木杆,杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球m,另用两个直径12英寸的固定着的大铅球m'吸引它们,测出铅球间引力引起的摆动周期,由此计算出两个铅球的引力,从而推算出万有引力常量G的数值为6.754X1O-11N·m2/kg2.他的测定方法非常精巧,在八、九十年间竟无人能赶超他的测量精度,就是现在看来,卡文迪许的测量仍有相当的精确度(1979年G的测量值为6.6720XlO-11N·m2/kg2).卡文迪许把自己的这个实验称做“测量地球的重量”,他通过测定的G值算出地球的平均密度为水密度的5.481倍(地球密度的现代数值为5.517g/cm3),成为“称量地球第一人”.

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