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接着卡文迪许将装置进行了几番精细的改造,才开始了进行长达25年的测量。
而且值得一提的是。
他用扭秤测量的也不是什么引力常数。
他其实是打算为当时热门的天文学研究去测定地球的密度和质量,同时验证引力存在罢了。
这个实验的操作方式并不复杂:
首先在静止状态下用光线照射小镜子,光便会被反射到一个很远的地方。
这时立马标记光被反射后出现光斑的位置。
随后物体之间有引力,因此只要在扭秤边上的两个铁球a、b附近,再放置两个质量一样的铁球c和d。
那么a就会和c之间产生引力f1,b和d之间便会产生引力f2。
两股引力的大小不同,有些类似后世的拔河。
所以此时的扭秤便会微微偏转,反射的远点也会移动较大的距离。
根据卡文迪许的实验记录。
他测算出的地球密度为水密度的5.481倍,也就是5.481克每立方厘米。
这与现今21世纪的数据相比,仅有0.65%的误差。
至于万有引力常数g,卡文迪许其实并没有计算出来,毕竟那时候的认知体系依旧没有完全健全。
但他的实验记录中,计算g的数据已经相当齐全了,却是只是一个概念认知而已。
就算是现在的高中生,都能轻易地就能够算出引力常数,而且相当精准。
所以后世人们为了纪念这位伟大的实验物理学家,最终还是决定将测出引力常数g的头衔授予了卡文迪许。
其实以卡文迪许的才学,如果他选择将成果公布,他的名气肯定比现在要大得多。
如果非要找原因的话。
大概是因为上帝在描绘他的智慧上花费了过多的笔墨,以至于无法给他绘出更美好的性格吧。
比如他虽腰缠万贯,却常年只穿着一件褪色的天鹅绒大衣,戴着过时的三角帽。
性格孤僻、沉默寡言的他,几乎不敢与陌生人和异性交谈。
就连与自己聘来的管家沟通,他也只通过传纸条等方式来避免尴尬。
他是伦敦银行最大的储户,但他对财产却完全不管不问。
几十年间,都只让投资顾问购买同一种股票,至死不变。
仆人的父母发烧,他直接给了相当于后世三十万的医药费。
并且他还不止一次的在与友人的信件中吐槽过钱太多,不知道到底该怎么花。
其实类似卡文迪许的大佬历史上也并不少,例如高斯也是一个很典型的例子。
高斯死后留下一堆手稿没发表,此后的50年,谁能解释他的手稿谁就是大牛。
视线再回归原处。
整个卡文迪许扭秤实验的核心,说白了就两个字:
放大。
卡文迪许在实验中一共使用了三次放大:
一是变力为力矩,放大了力。
二是利用几何光学中,平面镜转动θ,反射光线转动二倍θ这一定律,放大了角度。
三是利用变角位移为线位移,用尺子测出反射光照射点的位移,计算转动角,放大了宏观位移。
这三次放大就是这个实验的创新之处。
诚然。
以徐云目前能找到的工具而言,在北宋搞扭秤实验可能存在较大误差。
但别忘了。
他和卡文迪许的目标也是有差距的:
卡文迪许搞扭秤实验首先是为了验证万有引力,其次则是通过数据计算地球的密度和质量,收集的信息同时也能推导出引力常量。
而眼下的徐云只需要将现象给还原出来、证明物体之间有引力就行了,并不需要计算具体数值。
至于实验所需的细长光线也不难:
后世一些营销号在介绍卡文迪许实验的时候说他用的是激光,看起来好像没啥问题。
但只要你对科技史有所了解就会知道:
激光的原理是爱因斯坦在1916年才发明的。
因此卡文迪许真正的操作,是先将设备转移到一间阴暗的房间里,固定好位置。
然后用w0x2θ0=w0'x2θ0'=2λ/π的发散角与光斑半径反比关系为设计基础,简单制作一个玻璃透镜就能搞定。
一刻钟后。
整套设备被调试完毕。
徐云让谢老都管站在屋外,身边的地面上插着一跟类似自拍杆的器具。
器具顶部则固定着透镜,透镜可以简单的进行转动。
又过了几分钟,徐云说道:
“老都管,可以开始了。”
谢老都管点点头,也没对徐云指挥自己有啥意见:
“明白。”
随后他按照徐云之前的嘱咐,缓慢的转动透镜,开始校正起了光线。
徐云的目光则停留在了镜子上,紧紧盯着光线的变动。
过了一会儿,他忽然道:
“停!就是这个位置!”
谢老都管连忙停止了转动。
接着徐云转过身,又对小赵说道:
“简王殿下,麻烦你去墙上用粉笔标注一下光斑的位置。”
小赵乖乖拿起粉笔,走到墙边。
在反射光斑的位置上划了个拇指大小的白点:
“王公子,这样可以吗?”
徐云朝他点了点头,随后对老苏道:
“老爷,轮到咱们了。”
老苏见说撸起袖子,从桌上拿起了一个铁球,靠近了扭秤左边的小铁球附近。
徐云则拿起另一个铁球,靠近了右边的大铁球。
而随着铁球的靠近,某些肉眼不可见的改变发生了。
片刻不到。
墙边的小赵顿时瞳孔一缩,惊诧道:
“少师公,光斑.....移动了!”
老苏闻言一愣,转身对边上的小李一招手:
“清照,你替我拿着这颗球。”
简单将球交接给小李后,老苏快步赶到了墙边,仔细查看起了光斑。
只见此时此刻。
光斑已经从被粉笔标注的位置下方消失,转而挪动到了.....
大概一尺长的另一侧!
老苏的心头顿时狠狠一抽。
在实验开始前,他曾经亲自检查过那四个铁球。
他可以保证,铁球之间不存在任何的磁极吸引,屋子里也没有哪怕一丁点儿的风。
同时在实验过程中,徐云和他也没有触碰到扭称。
因此理论上来说。
整个扭秤组合始终都处于一个平衡静止的状态,不可能会因着铁球的靠近而产生形变。
也就是说......
经过某种技巧性的放大后,他们切实见证了物体之间存在的......
引力!
这个概念对于老苏的冲击,要远高于重力的解释——毕竟老苏...或者说不少先贤早就对物体会落下的情况产生过好奇,并且提出过猜想。
虽然提出的猜测与重力有些出入,但这种力的本质还是相近的。
只不过地心最深处,不存在某种真实的特殊土壤靠着磁力在吸引物体罢了。
因此重力的释义虽然和老苏的认知有些冲突,但也没到三观崩灭的地步。
而眼下这个实验,证明的却是地面上任意两个物体之间——可能是人和人,可能是物和物,也可能是人和物,彼此之间都存在一股微弱但切实存在的吸引力!
这是一个从古至今没有任何人提及过的设想!
重力的概念就好比在后世,你和网恋对象在今天的情人节奔现了,并且打算在朋友圈秀波恩爱。
结果见面后你发现对方是p图怪,颜值和照片相差了十万百千里,三围都是120,身高160体重160。
这种精神冲击虽然有些大,但无论如何不至于让你疯到抓狂。
而引力的概念却不一样。
它自己不是p图怪的范围了,相当于你奔现后发现自己老婆是个6米高的骷髅!
这种级数的精神冲击,一般人估计很容易发生三观崩塌,甚至活生生被吓死。
但另一方面。
这也是明摆在所有人面前的事实,哪怕你真被吓死了,也没法改变它确实存在的性质。
想到这儿。
老苏不由抬起头,看向了屋外的光源。
此时此刻。
这个细微的光源犹如一道入口,微微将世界的真相敞开了一个缺角......
那是一个他过去数十年里,都未曾想到与触及的领域......
随后他强迫自己平复了一番心绪,没去管同样震撼的小李和小赵,转而对徐云问道:
“小王,若是老夫所记不错,你此前似乎说过......
我们脚下的大地与世间星辰,尽皆都是圆形?”
徐云点了点头,答道:
“没错。”
听到这番话,老苏的眼中顿时泛起了一阵光芒。
他的语气中甚至带上了一丝期许:
“既然引力都可靠实物证明,那么小王,星辰为圆心的说法,你可有实据佐证?”
徐云沉默片刻,依旧点了点头:
“有。”
...........
注:
很久没写这种正经的科普章节了,其实写的还挺累的,毕竟要为自己说的话负责,不能胡乱去编造或者黑人....
科普章节上本书写过几次,反响还不错,新读者可以放心,这种大篇幅科普章节出现的次数不会很多,大概间隔十几万章才会出现一次。
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