祁增年
卡文迪許1731年出生在法國一個貴族家庭,自幼刻苦學(xué)習(xí),勇于創(chuàng)新。早在小學(xué)讀書期間,他就對地球產(chǎn)生了濃厚的興趣,立志長大后要攻克科學(xué)險峰——“稱地球”!
1750年的一天,卡文迪許向劍橋大學(xué)米歇爾教授重申了自己的這一愿望。米歇爾是個熱心的人,對學(xué)生的志向總給予熱情的鼓勵和支持。對于卡文迪許前來討教“稱地球”一事,教授同樣給予許多提示。回家后,卡文迪許很快便設(shè)計了一套實(shí)驗(yàn)裝置:在一長木棍的兩端各裝上一個小鉛球,像一個啞鈴,再用一根石英絲把這只“啞鈴”橫吊起來。實(shí)驗(yàn)時,只要將兩個大鉛球分別接近木棍兩端的小鉛球,由于“萬有引力”的作用,“啞玲”一定會發(fā)生擺動,石英絲也將會有所扭動。他想,只要測出石英絲扭動多少,就可以知道大小鉛球之間的引力大小,進(jìn)而算出地球的重量。
可是,卡文迪許反復(fù)實(shí)驗(yàn)了許多次,都以失敗而告終——鉛球之間的引力太微弱了?,F(xiàn)今試驗(yàn)知道:兩個1公斤的鉛球在相距10厘米時,它們之間的相互力只有十億分之一公斤!這么微小的引力所促成的石英絲的變化,單靠肉眼是無法測量出來的。
為了“稱”出地球的重量,卡文迪許每天苦思不止。有一天,他到英國皇家學(xué)會演講,演講十分成功,因而在回家途中他顯得格外高興。他邊走邊欣賞一路的風(fēng)光,忽然,他看見一個小孩手中拿著一面小鏡子反射太陽光,手中的鏡子稍微轉(zhuǎn)動,遠(yuǎn)處光點(diǎn)的位置馬上發(fā)生很大移動。看著,看著,一個念頭在他腦中浮現(xiàn)??ㄎ牡显S興奮異常,馬上趕回實(shí)驗(yàn)室,動手改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。他把一面小鏡子固定在石英絲上,再用一束光線照射這個小鏡子。小鏡子將光線反射到一根刻度尺上。這樣,只要石英絲有極微小的扭動,反射光就會在刻度上有明顯的移動,從而提高實(shí)驗(yàn)的靈敏度。
卡文迪許看到自己的實(shí)驗(yàn)有了可喜的進(jìn)展,心情十分激動。1798年,他測出“萬有引力常數(shù)”,然后再按照萬有引力公式計算出地球重量為60萬億億噸。這與當(dāng)代科學(xué)家計算出的地球重量基本相同。
卡文迪許“稱地球”的愿望實(shí)現(xiàn)了,但這時他已是67歲高齡了。為了“稱地球”,他耗盡了幾乎一輩子的心血!