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第二百九十五章 扭秤实验


“没有。”

“什么?”

“我说没有证据,我也很难拿得出证据,这可是地球的万有引力,怎么可能用人力来证明它的存在合理性呢?”

林煜说得很诚实,也很合理。

毕竟,这可是地球的万有引力,他拿锤子去证明万有引力的存在啊。

可话虽如此,袁忠彻还是略微有些失望的,他刚刚还真以为眼前的“奇人”林先生,能够拿出证据证明地球是存在万有引力,宇宙也是存在万有引力的。

“不过……”

“我倒是有个折中的办法,来求取万有引力的常数值,也可以侧面证明万有引力的真实存在性。”

嗯?还有办法?

袁忠彻先是一愣,紧接着脸色瞬间无比的认真,准备听听到底是什么办法。

“骚瑞了,卡文迪许。”

林煜心中默念,他又要开始白嫖了。

不对,读书人的事,怎么能说嫖呢!

自己先提出来的,那就是自己的了,而且这也是提前开启人类“自然科学”的进步。

是好事啊!

“首先,我们需要一个扭秤,扭秤可以用铁来打造,只要足够坚固,不会断掉就行……”

林煜一边说着,一边用石头在地上画了个“丄”。

“差不多就是这样的造型,然后用一根足够坚固,也具有一定韧性的金属丝线作为扭丝,把秤杆悬挂吊起来,再在扭丝中间绑一面镜子,最好用琉璃镜,也可以用铜镜,只要能反射光线就行。

接着在秤杆的左右末端,各悬挂相同重量的铜球,也可以是铁球,如此,就可以把秤杆变成一个哑铃。”

“林先生,什么是哑铃?”于谦举手问道。

“哑铃……你先不用管什么是哑铃,反正就是一个名字称呼而已,你只要记住,杆子的两端必须重量相等,至少也要相近。”

“这项实验的目的性就在于,两个铜球的重量是有限的,所以即便存在万有引力,也很难像宇宙天体一样,达到明显的相互吸引的力学现象,也就更难被现有的技术手段所观测到。”

说白了,就是铜球太小了,虽然存在万有引力,但却几乎可以忽略不计。

反正以人的肉眼,绝对不可能看得见,看见了也无法察觉。

“但是,我们无法观测到铜球的万有引力,却可以观测到光线的变化。”

“实验的原理就是,用蜡烛或者阳光照射扭秤上的镜子,那镜子就能反射光线到很远的墙面上,而只要扭秤上发生一点点细微的偏转力,那就能经过扭秤和光线的二次放大,让本来不动的光线迅速移动到很远的距离。”

郑和一脸吃惊:“还能这样?”

袁忠彻则是马上在脑子里认真模拟了一遍,发现这样进行实验确实有可行性。

正常人拿着镜子在太阳底下反光,也能在稍微偏转一点角度的情况下,让地上反射的光斑迅速移动较大距离。

那么反应在万有引力上会是怎么样的呢?

杨荣这次倒是学乖了,对于自己完全不懂的领域,干脆也不浪费精力了,直接开口问道:“所以具体应该怎么做?”

林煜微笑着说道:“很简单,照我画的图准备一个扭秤,秤杆尽可能做长一点,但也不用太长,要不然增加的力臂可能会被秤杆本身的重量抵消掉。”

“接着照我刚才说的,准备两个重量与大小都相等的小铜球,悬挂在秤杆上,秤杆再用具有韧性的金属丝悬挂,金属丝上放一面可以反射光线的镜子。”

“实验最好在封闭环境下进行,可以防止自然风、外界阳光、气温湿度对实验造成误差影响,接着还有一步,再准备两颗重量大小相等的大铜球,放在距离两颗小铜球相当近的地方。”

“这里我再补充两点,万有引力定律有两条基本法则:引力与物体的重量乘积呈正比,与物体间的距离平方呈反比。”

“通俗点来说,就是物体越重,万有引力越大,距离越远,万有引力越小。”

讲到这里,袁忠彻立刻就懂了。

“所以才要准备两颗大铜球,两颗小铜球,且摆放的距离也要更近,因为这样可以产生足够大的实验引力。”

如此,实验已经没什么好讲的了。

林煜直接做出总结道:“如果万有引力存在,那么在实验过程中,只要大铜球对小铜球产生了一点点的微小引力偏转,这股微小的力就可以通过较长的秤杆产生较大的力矩,使金属悬丝产生一定角度的扭转。

而在悬丝上固定的镜子,就可以把反射的光线瞬间反射到距离镜子更远的墙面上,如果还要精确测量的话,可以再制定一个刻度尺,用于观测反射光线移动了到底多少刻度,就可以把金属悬丝的微小扭转显现出来。”

可以说,卡文迪许无愧于科学怪才的名号。

在技术条件完全不满足于可以测量万有引力定律的前提下,硬生生通过一套十分简陋的实验设备,成功验证了万有引力定律的准确性,还进一步通过实验测出了引力常量。

卡文迪许用扭秤实验测量的结果,与后世专业的测量结果十分接近。

这个实验不光是验证出了万有引力的真实存在,还进一步将万有引力定律从科学理论,扩展到了实用价值。

没错,这位英国科学怪才在测出了万有引力恒量参数以后,很快又进一步以此为基础,算出了地球的密度和质量。

差不多就在同一时期,另一位法国科学家库仑,同样也利用扭秤实验,成功测定了电荷之间的作用力。

库仑在实验中发现了静电力与距离平方呈反比,与电量的乘积呈正比,从而得到了完整的库仑定律。

库仑定律第一次打开了电的数学理论大门,使静电学进入了定量研究的新阶段。

同时还进一步用扭秤证明了地磁场对磁针有力矩的作用,力矩大小与磁针对子午线偏斜角的正弦呈正比,这就构成了磁矩概念的基础。

不过,值得注意的是,库仑的扭秤实验在精度方面,实际是远不如万有引力扭秤实验的。

“但这个实验终究只能在课上讲讲,这里是天牢,需要的材料我们没法准备,所以暂时是看不到了。”

“额……”

杨荣闻言愣了一瞬,接着连忙讪笑了两下。

他刚才差点就要直接叫人去准备实验材料,好验证测算万有引力了……


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