怎樣給地球稱體重

董改正

神童曹沖用石頭和大象等量代換，稱出了大象的體重。如果被稱物體再大一點，甚至有地球那么大呢？那個說給一個支點就能撬起地球的人，假如給你一根足夠長的秤桿，賦予你洪荒之力，你要站在哪里稱地球呢？有人說了，這不成，沒地方站。

那個砸到牛頓的蘋果功德無量，引導牛頓發現了萬有引力定律，牛頓將它歸之為一個公式F=GMm/r2，G是引力常數，F表示引力，M和m表示相互吸引的兩個物體的質量，r則表示兩者之間的距離。地球引力、距離和被吸引的物體質量都可以通過測量得知，若是能測出引力常數G，就能計算出地球的質量了。

可是，偉大的牛頓對著自己的等式遺憾地搖搖頭。因為單位質量間的引力太微弱了，對一根針的吸引力，龐大的地球連一個幾十克的磁鐵也爭不過，由此可以看出地球引力的微弱。

在科學儀器不夠發達的時代，微觀的測量非常困難，要想測量出引力常數，似乎思路得與曹沖相反才行，一個是化整為零，一個似乎應該是“小題大做”。這個問題在萬有引力定律發現后的一百年間，折磨了許多最強大腦，后來終于出現了一個叫卡文迪許·亨利的人，他發明了一個小題大做的方法，即卡文迪許扭秤實驗，這個實驗排名“十大最美物理學實驗”第六位。

卡文迪許的理論根據極為簡單：既然萬有引力這么弱，那么要測出引力常數G的值，就要放大引力現象，讓本來不易被觀察到的引力現象易于觀察。這位我為科學狂的科學達人做了一把扭秤：扭秤的主要部分是輕而結實的一個T字形框架，把這個T形架倒掛在一根鋼絲下，若在T形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力，鋼絲就會扭轉一個角度。力越大，扭轉的角度越大。力與距離成正比關系的發現非常重要，它完成了從測力到測距離的思維改變，即可以通過測量角度變化來推算力的大小。

T形架上裝有一個小鏡子，當光線射向鏡子，它的反射光會照到遠處的刻度尺上，這樣就可以記錄位置了。在T形架的兩端各固定一個小球，再在每個小球的附近各放一個大球，讓它們相互吸引，鏡子與T形架一起發生一個極小的、肉眼無法觀測到的轉動，但經過鏡子的反射，射到遠處的刻度尺上，光斑就發生了較大的移動。通過光斑移動的距離，可以推算出引力的大小，確定了G的值6.7×10-11。就這樣，地球的體重被稱出來了。

你看，上帝喜歡捉迷藏，他設置了謎面，謎底藏在不同尋常的地方。既然不同尋常，那一定要靠大開的腦洞才能找到。