他其實是打算為當時熱門的天文學研究去測定地球的密度和質量,同時驗證引力存在罷了。
這個實驗的操作方式並不複雜:
首先在靜止狀態下用光線照射小鏡子,光便會被反射到一個很遠的地方。
這時立馬標記光被反射後出現光斑的位置。
隨後物體之間有引力,因此隻要在扭秤邊上的兩個鐵球A、B附近,再放置兩個質量一樣的鐵球C和D。
那麼A就會和C之間產生引力F1,B和D之間便會產生引力F2。
兩股引力的大小不同,有些類似後世的拔河。
所以此時的扭秤便會微微偏轉,反射的遠點也會移動較大的距離。
根據卡文迪許的實驗記錄。
他測算出的地球密度為水密度的5.481倍,也就是5.481克每立方厘米。
這與現今21世紀的數據相比,僅有0.65%的誤差。
至於萬有引力常數G,卡文迪許其實並沒有計算出來,畢竟那時候的認知體係依舊沒有完全健全。
但他的實驗記錄中,計算G的數據已經相當齊全了,卻是隻是一個概念認知而已。
就算是現在的高中生,都能輕易地就能夠算出引力常數,而且相當精準。
所以後世人們為了紀念這位偉大的實驗物理學家,最終還是決定將測出引力常數G的頭銜授予了卡文迪許。
其實以卡文迪許的才學,如果他選擇將成果公布,他的名氣肯定比現在要大得多。
如果非要找原因的話。
大概是因為上帝在描繪他的智慧上花費了過多的筆墨,以至於無法給他繪出更美好的性格吧。
比如他雖腰纏萬貫,卻常年隻穿著一件褪色的天鵝絨大衣,戴著過時的三角帽。
性格孤僻、沉默寡言的他,幾乎不敢與陌生人和異性交談。
就連與自己聘來的管家溝通,他也隻通過傳紙條等方式來避免尷尬。
他是倫敦銀行最大的儲戶,但他對財產卻完全不管不問。
幾十年間,都隻讓投資顧問購買同一種股票,至死不變。
仆人的父母發燒,他直接給了相當於後世三十萬的醫藥費。
並且他還不止一次的在與友人的信件中吐槽過錢太多,不知道到底該怎麼花。
其實類似卡文迪許的大佬曆史上也並不少,例如高斯也是一個很典型的例子。
高斯死後留下一堆手稿沒發表,此後的50年,誰能解釋他的手稿誰就是大牛。
視線再回歸原處。
整個卡文迪許扭秤實驗的核心,說白了就兩個字:
放大。
卡文迪許在實驗中一共使用了三次放大:
一是變力為力矩,放大了力。
二是利用幾何光學中,平麵鏡轉動θ,反射光線轉動二倍θ這一定律,放大了角度。
三是利用變角位移為線位移,用尺子測出反射光照射點的位移,計算轉動角,放大了宏觀位移。
這三次放大就是這個實驗的創新之處。
誠然。
以徐雲目前能找到的工具而言,在北宋搞扭秤實驗可能存在較大誤差。
但彆忘了。
他和卡文迪許的目標也是有差距的:
卡文迪許搞扭秤實驗首先是為了驗證萬有引力,其次則是通過數據計算地球的密度和質量,收集的信息同時也能推導出引力常量。
而眼下的徐雲隻需要將現象給還原出來、證明物體之間有引力就行了,並不需要計算具體數值。
至於實驗所需的細長光線也不難:
後世一些營銷號在介紹卡文迪許實驗的時候說他用的是激光,看起來好像沒啥問題。
但隻要你對科技史有所了解就會知道:
激光的原理是愛因斯坦在1916年才發明的。
因此卡文迪許真正的操作,是先將設備轉移到一間陰暗的房間裡,固定好位置。
然後用w0X2θ0=w0'X2θ0'=2λ/π的發散角與光斑半徑反比關係為設計基礎,簡單製作一個玻璃透鏡就能搞定。
一刻鐘後。
整套設備被調試完畢。
徐雲讓謝老都管站在屋外,身邊的地麵上插著一跟類似自拍杆的器具。
器具頂部則固定著透鏡,透鏡可以簡單的進行轉動。
又過了幾分鐘,徐雲說道:
“老都管,可以開始了。”
謝老都管點點頭,也沒對徐雲指揮自己有啥意見:
“明白。”
隨後他按照徐雲之前的囑咐,緩慢的轉動透鏡,開始校正起了光線。
徐雲的目光則停留在了鏡子上,緊緊盯著光線的變動。
過了一會兒,他忽然道:
“停!就是這個位置!”
謝老都管連忙停止了轉動。
接著徐雲轉過身,又對小趙說道:
“簡王殿下,麻煩你去牆上用粉筆標注一下光斑的位置。”
小趙乖乖拿起粉筆,走到牆邊。
在反射光斑的位置上劃了個拇指大小的白點:
“王公子,這樣可以嗎?”
徐雲朝他點了點頭,隨後對老蘇道:
“老爺,輪到咱們了。”
老蘇見說擼起袖子,從桌上拿起了一個鐵球,靠近了扭秤左邊的小鐵球附近。
徐雲則拿起另一個鐵球,靠近了右邊的大鐵球。
而隨著鐵球的靠近,某些肉眼不可見的改變發生了。
片刻不到。
牆邊的小趙頓時瞳孔一縮,驚詫道:
“少師公,光斑.....移動了!”
老蘇聞言一愣,轉身對邊上的小李一招手:
“清照,你替我拿著這顆球。”
簡單將球交接給小李後,老蘇快步趕到了牆邊,仔細查看起了光斑。
隻見此時此刻。
光斑已經從被粉筆標注的位置下方消失,轉而挪動到了.....
大概一尺長的另一側!
老蘇的心頭頓時狠狠一抽。
在實驗開始前,他曾經親自檢查過那四個鐵球。
他可以保證,鐵球之間不存在任何的磁極吸引,屋子裡也沒有哪怕一丁點兒的風。
同時在實驗過程中,徐雲和他也沒有觸碰到扭稱。
因此理論上來說。
整個扭秤組合始終都處於一個平衡靜止的狀態,不可能會因著鐵球的靠近而產生形變。
也就是說......
經過某種技巧性的放大後,他們切實見證了物體之間存在的......
引力!
這個概念對於老蘇的衝擊,要遠高於重力的解釋——畢竟老蘇...或者說不少先賢早就對物體會落下的情況產生過好奇,並且提出過猜想。
雖然提出的猜測與重力有些出入,但這種力的本質還是相近的。
隻不過地心最深處,不存在某種真實的特殊土壤靠著磁力在吸引物體罷了。
因此重力的釋義雖然和老蘇的認知有些衝突,但也沒到三觀崩滅的地步。
而眼下這個實驗,證明的卻是地麵上任意兩個物體之間——可能是人和人,可能是物和物,也可能是人和物,彼此之間都存在一股微弱但切實存在的吸引力!
這是一個從古至今沒有任何人提及過的設想!
重力的概念就好比在後世,你和網戀對象在今天的情人節奔現了,並且打算在朋友圈秀波恩愛。
結果見麵後你發現對方是p圖怪,顏值和照片相差了十萬百千裡,三圍都是120,身高160體重160。
這種精神衝擊雖然有些大,但無論如何不至於讓你瘋到抓狂。
而引力的概念卻不一樣。
它自己不是p圖怪的範圍了,相當於你奔現後發現自己老婆是個6米高的骷髏!
這種級數的精神衝擊,一般人估計很容易發生三觀崩塌,甚至活生生被嚇死。
但另一方麵。
這也是明擺在所有人麵前的事實,哪怕你真被嚇死了,也沒法改變它確實存在的性質。
想到這兒。
老蘇不由抬起頭,看向了屋外的光源。
此時此刻。
這個細微的光源猶如一道入口,微微將世界的真相敞開了一個缺角......
那是一個他過去數十年裡,都未曾想到與觸及的領域......
隨後他強迫自己平複了一番心緒,沒去管同樣震撼的小李和小趙,轉而對徐雲問道:
“小王,若是老夫所記不錯,你此前似乎說過......
我們腳下的大地與世間星辰,儘皆都是圓形?”
徐雲點了點頭,答道:
“沒錯。”
聽到這番話,老蘇的眼中頓時泛起了一陣光芒。
他的語氣中甚至帶上了一絲期許:
“既然引力都可靠實物證明,那麼小王,星辰為圓形的說法,你可有實據佐證?”
徐雲沉默片刻,依舊點了點頭:
“有。”
...........
注:
很久沒寫這種正經的科普章節了,其實寫的還挺累的,畢竟要為自己說的話負責,不能胡亂去編造或者黑人....
科普章節上本書寫過幾次,反響還不錯,新讀者可以放心,這種大篇幅科普章節出現的次數不會很多,大概間隔十幾萬字才會出現一次。
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