地球的质量是60万亿亿吨，科学家是用什么方法测出来的？

一说起牛顿，大家自然而然地就会想起那个著名的苹果，从而联想到牛顿发现的万有引力定律，即：任意两个有质量的物体都存在万有引力，引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。

在牛顿的时代，地球的质量是未知的，如果能够测出地球的质量，将会是一项了不起的发现。牛顿认为，通过万有引力定律的公式，就可以计算出地球的质量，于是他就开始着手这方面的研究工作。

思路其实很简单，万有引力公式为：F = G x （m1m2/r^2），可以找一个质量为m1的物体，然后用秤测出它所受到的引力（F），地球的半径（r）又是可测的，只需要测出引力常量（G），就可以计算出地球的质量。

问题就出在这个引力常量上，这个看起来似乎很简单的问题，其实很难。

这是为什么呢？原因就是引力非常非常的微弱，举个简单的例子，一块小小的磁铁，就可以把一枚回形针吸离地面，这说明这块磁铁产生的电磁力，比整个地球对这枚回形针产生的引力还要强。

而牛顿需要测量的是地球上两个物体之间产生的引力，大家可以想象一下这个引力是多么的微弱，可以说以当时的科技水平，很难测出这么小的力。

对此，牛顿以及其他科学家想了很多办法，设计了不少的实验。

例如，从很高的悬崖上用细线吊下一枚铅球，然后去测量铅球受到的来自山体的引力。虽然这种方法从理论上来讲，是可以测出引力数值的，但实际情况却是，自然界的任何风吹草动都可以极大地影响实验结果。

所以这些实验都无一例外地失败了，“如何测出地球质量”这个问题，就成了一个牛顿无法解决的科学难题。甚至在牛顿去世后的几十年里，科学家都还是对这个问题一筹莫展。

18世纪中期，科学家发明了一种新的测力方法，他们用一根细丝将一枚很细的针吊起来，然后通过测量细丝的扭动程度来计算力的大小。

很显然，这种方法可以测量到很小的力，英国物理学家亨利.卡文迪许（Henry Cavendish）决定利用这种方法来测量两个物体间的引力。

但他还是失败了！

因为引力实在是太弱小了，尽管这种新的测力方法比之前精密了不少，但还是远远达不到测量引力的标准。亨利.卡文迪许也为此苦恼不已，直到有一天，他无意中看到了一种小孩的游戏。

这种小孩的游戏，我们小时候都玩过，就是用一面镜子将太阳光反射到墙上，我们只要轻轻晃动一下手中的镜子，墙上的光斑就会出现大幅度的移动。

当亨利.卡文迪许看到这一幕时，马上就意识到他找到了测量引力的解决方法。

根据这个游戏的原理，他将一面很小的镜子固定在细丝上，然后用一束光线照射在镜子上，接着调整镜子的角度，使光线反射到一个刻度尺上。通过这种设计，细丝只要有一点轻微的扭动，就可以造成刻度尺上的光斑出现比较明显的变化，从而被实验者观测到。

然而事情并不是那么顺利，因为这种测量是极为精密的，空气流动、声波震动或者其他的任何干扰，都可能导致整个实验的失败。

直到1798年，亨利.卡文迪才准确地测出了引力常量，并通过牛顿的万有引力公式，计算出地球的质量为5.965 x 10^24 kg（约60万亿亿吨）。

在那个时候，他已经有67岁了，由此可见地球质量的测量过程是多少的艰辛！

一个牛顿无法解决的科学难题，最后从小孩的游戏中找到了解决方法，这也成了科学界的一段佳话。亨利.卡文迪许改良的测量装置，被称之为“卡文迪许扭秤”，目前仍然应用于很多精密实验中。

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