你以為曹沖稱象很牛？這個人卻稱出了地球的重量！
還記得曹沖稱象的故事嗎？
據說三國時期，吳國的孫權給曹操送去一頭大象，曹操十分高興，帶領著文武百官和小兒子曹沖一同觀看。
大象又高又大，腿和柱子一樣粗，比他們平時騎的馬可大多了。曹操想知道這頭大象有多重，就問大臣們有誰能想個辦法稱出大象的重量。大臣們嘰嘰喳喳誰也沒想出什麼辦法來，這時候五歲的曹沖說：「父親，我有個辦法可以稱大象的重量。」
曹沖叫人把大象趕到一隻大船上，等大船停穩了在水面達到的地方記上記號；再讓船裝上同樣多的石頭，稱出石頭的重量，就等於大象的重量了。
「曹沖稱象」這個故事中，聰明的曹沖用許多石頭代替大象，在船舷上刻劃記號，讓大象與石頭產生等量的效果，再一塊塊地稱出石頭的重量，使「大」轉化為「小」，分而治之，這一難題就得到圓滿的解決。
我們從曹沖稱象的故事中得到了一些啟發，看看能不能也想一個辦法稱出地球的質量呢？
我們可以先設一個小目標，先稱出地球的重量，然後稱太陽、稱銀河系……
可是地球那麼大，用普通的稱來稱地球的重量，那是不可思議的，我們不可能造出一把這麼大的稱；
即便造出來了也沒人能稱得動；
即便有人稱得動，這個人又要站在哪裡稱呢？
2我們試試看能不能另闢蹊徑找到一種方法來「稱」地球！
我們知道，牛頓被蘋果砸中後思考引力問題，然後提出了萬有引力定律。
牛頓想，為什麼物體會往地上掉，而不是往其他方向掉，可能是因為地球吸引了它。為什麼月球繞著地球轉，地球又繞著太陽轉，是不是也有一種力吸引了它呢？
牛頓想啊想，根據當時已經有的一些科學基礎，比如開普勒行星運動三定律，推導出了萬有引力定律的公式：兩個物體之間的引力的大小，等於這兩個物體質量的乘積除以他們之間的距離的平方，最後乘以一個引力常數G。
牛頓提出萬有引力定律，當時震驚了許多人，誰能想到果園裡的一隻蘋果落到地上，竟然和天上的行星運轉、海水的潮汐現象是一個道理！牛頓簡直是揭開了上帝創造世界並使之運轉的規律！
當時英國的著名詩人亞麗莎大·波普,就寫詩讚美牛頓：
自然和自然的規律隱藏在黑暗中上帝說：讓牛頓去吧！於是，一切成為光明
牛頓是偉大的！但是牛頓並沒有解決所有的問題，比如在萬有引力這個公式中，牛頓並沒說這個引力常數G到底是多少，因此並不能用這個公式計算出兩個物體的引力。
但是我們知道地球對我們的引力有多大，這個力大約是每千克質量受到10牛頓的引力，而且我們也已經知道從地面到地心的距離。這就相當於萬有引力公式中我們知道了等號左邊的力F，右邊的一個物體質量m和距離r，只要知道這個引力常數G，就能計算出地球的質量M了。
曹沖稱象把稱大象換成了稱石頭，現在我們稱地球的小目標，也就變成了求牛頓萬有引力公式中的引力常數G的值。嗯我的似乎找到了一條稱地球的途徑，下一步我們來看看這個方法是不是可行的。
解釋一下，引力常數G是一個非常小的值，雖然萬有引力告訴我們，質量越大的物體引力越大，但是貌似胖子的吸引力也就那樣。。。
有一個我們司空見慣的現象，可以用來說明萬有引力的微弱：一根鐵針放在桌子，我們拿一塊磁鐵在上面吸，針很容易就被吸到磁鐵上。我們會覺得這很平常啊，要是針不被吸到磁鐵上才奇怪呢，但是我們再想想：磁鐵把鐵針往上吸，而下面可是有一個60萬億億噸重的地球在往下吸鐵針，但是最後只有幾十克的磁鐵把地球打敗了。可見相比起電磁力，萬有引力是多麼微弱啊。
呃…小編剛剛貌似泄題了。。。
不許看答案，都不許看答案！我們繼續想辦法稱地球。
前面我們要說到了，如果能知道兩個1千克的小球，在相距1米的地方能產生多大的引力，這個數值就是萬有引力常數的值了。可現在問題就在於，兩個1千克的小球引力實在太微弱了，根本測不出啊啊啊。。。
但是有的人偏生就喜歡做一點有挑戰性的事情，偏生還頭腦特別發達，偏生還就挑戰成功了~
於是我們今天的主角卡文迪許閃亮登場了，他就是那個「稱」地球的人！此人姓卡文迪許，名亨利，1731年出生在英國的一個貴族家庭。據說卡文迪許從祖上繼承了大筆遺產，「咱不差錢」，還被稱為「最博學的富豪」。
卡文迪許是一個「科學怪人」，他性格內向靦腆，不喜歡交際，不善於言談，而且終身未婚。卡文迪許為了搞科學研究，還把客廳改成了他的實驗室，卧室里也經常放一些望遠鏡之類的觀察儀器，以便隨時觀察天象。
他研究科學純粹是為了個人愛好，很少發表他的研究成果，直到麥克斯韋整理出版了他的手稿，人們才知道他在科學方面的許多成就。給地球「稱重」實驗，便是是其中之一，這個實驗叫扭稱實驗，排名「十大最美物理學實驗」第六。
既然萬有引力這麼弱，那麼要測出引力常數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變成易於觀察的現象。
嗯，對的，就是這樣子。卡文迪許想，然後著手設計實驗。
這個偏生頭腦發達、還偏生有錢的科學怪人做了一把扭稱：
卡文迪許用兩個質量一樣的鉛球分別放在扭稱兩端，中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個小鏡子。用一束光線照到鏡子上，然後鏡子把光線反射到的很遠很遠的一塊尺子上。他記錄下這時候光線在尺子上位置。
然後用兩個質量一樣的鉛球分別放在扭稱兩端，吸引扭稱上的兩個鉛球。這時候扭稱旋轉了很小的一個角度，人的肉眼看不到，但是扭稱的鏡子反射光線的角度改變了呀，遠處尺子上的光線發生了偏移。
噔噔噔~卡文迪許巧妙地將微弱的引力放大稱可以觀察到的光線角度偏移，並且成功計算出萬有引力公式中引力常數G的值，G=6.7×10-11。
負11次方誒，真的很小很小。
現在有了G的值，將萬有引力公式中的其他變數輸入，就可以算出了地球的重量是60萬億億噸；同樣的方法，還能還稱出了太陽的重量，稱出太陽系裡所有行星的重量。
很神奇有木有，實驗室里這樣一把特殊的「稱」，居然能稱出一個星球這麼龐然大物的「體重！」，憑藉著少量已知的事實，推導出世界運轉的規律，這大概也是科學的魅力之一吧。
今天英國劍橋大學的物理系叫卡文迪許實驗室，由麥克斯韋於1871年創立，就是為了紀念卡文迪許在科學上做出的貢獻。
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