第二百九十五章 扭秤實驗
大明：秋後問斬，太子是獄友 作者：霸道總裁胖總 投票推薦 加入書簽 留言反饋
“沒有。”
“什麽？”
“我說沒有證據，我也很難拿得出證據，這可是地球的萬有引力，怎麽可能用人力來證明它的存在合理性呢？”
林煜說得很誠實，也很合理。
畢竟，這可是地球的萬有引力，他拿錘子去證明萬有引力的存在啊。
可話雖如此，袁忠徹還是略微有些失望的，他剛剛還真以為眼前的“奇人”林先生，能夠拿出證據證明地球是存在萬有引力，宇宙也是存在萬有引力的。
“不過……”
“我倒是有個折中的辦法，來求取萬有引力的常數值，也可以側麵證明萬有引力的真實存在性。”
嗯？還有辦法？
袁忠徹先是一愣，緊接著臉色瞬間無比的認真，準備聽聽到底是什麽辦法。
“騷瑞了，卡文迪許。”
林煜心中默念，他又要開始白嫖了。
不對，讀書人的事，怎麽能說嫖呢！
自己先提出來的，那就是自己的了，而且這也是提前開啟人類“自然科學”的進步。
是好事啊！
“首先，我們需要一個扭秤，扭秤可以用鐵來打造，隻要足夠堅固，不會斷掉就行……”
林煜一邊說著，一邊用石頭在地上畫了個“丄”。
“差不多就是這樣的造型，然後用一根足夠堅固，也具有一定韌性的金屬絲線作為扭絲，把秤杆懸掛吊起來，再在扭絲中間綁一麵鏡子，最好用琉璃鏡，也可以用銅鏡，隻要能反射光線就行。
接著在秤杆的左右末端，各懸掛相同重量的銅球，也可以是鐵球，如此，就可以把秤杆變成一個啞鈴。”
“林先生，什麽是啞鈴？”於謙舉手問道。
“啞鈴……你先不用管什麽是啞鈴，反正就是一個名字稱唿而已，你隻要記住，杆子的兩端必須重量相等，至少也要相近。”
“這項實驗的目的性就在於，兩個銅球的重量是有限的，所以即便存在萬有引力，也很難像宇宙天體一樣，達到明顯的相互吸引的力學現象，也就更難被現有的技術手段所觀測到。”
說白了，就是銅球太小了，雖然存在萬有引力，但卻幾乎可以忽略不計。
反正以人的肉眼，絕對不可能看得見，看見了也無法察覺。
“但是，我們無法觀測到銅球的萬有引力，卻可以觀測到光線的變化。”
“實驗的原理就是，用蠟燭或者陽光照射扭秤上的鏡子，那鏡子就能反射光線到很遠的牆麵上，而隻要扭秤上發生一點點細微的偏轉力，那就能經過扭秤和光線的二次放大，讓本來不動的光線迅速移動到很遠的距離。”
鄭和一臉吃驚：“還能這樣？”
袁忠徹則是馬上在腦子裏認真模擬了一遍，發現這樣進行實驗確實有可行性。
正常人拿著鏡子在太陽底下反光，也能在稍微偏轉一點角度的情況下，讓地上反射的光斑迅速移動較大距離。
那麽反應在萬有引力上會是怎麽樣的呢？
楊榮這次倒是學乖了，對於自己完全不懂的領域，幹脆也不浪費精力了，直接開口問道：“所以具體應該怎麽做？”
林煜微笑著說道：“很簡單，照我畫的圖準備一個扭秤，秤杆盡可能做長一點，但也不用太長，要不然增加的力臂可能會被秤杆本身的重量抵消掉。”
“接著照我剛才說的，準備兩個重量與大小都相等的小銅球，懸掛在秤杆上，秤杆再用具有韌性的金屬絲懸掛，金屬絲上放一麵可以反射光線的鏡子。”
“實驗最好在封閉環境下進行，可以防止自然風、外界陽光、氣溫濕度對實驗造成誤差影響，接著還有一步，再準備兩顆重量大小相等的大銅球，放在距離兩顆小銅球相當近的地方。”
“這裏我再補充兩點，萬有引力定律有兩條基本法則：引力與物體的重量乘積呈正比，與物體間的距離平方呈反比。”
“通俗點來說，就是物體越重，萬有引力越大，距離越遠，萬有引力越小。”
講到這裏，袁忠徹立刻就懂了。
“所以才要準備兩顆大銅球，兩顆小銅球，且擺放的距離也要更近，因為這樣可以產生足夠大的實驗引力。”
如此，實驗已經沒什麽好講的了。
林煜直接做出總結道：“如果萬有引力存在，那麽在實驗過程中，隻要大銅球對小銅球產生了一點點的微小引力偏轉，這股微小的力就可以通過較長的秤杆產生較大的力矩，使金屬懸絲產生一定角度的扭轉。
而在懸絲上固定的鏡子，就可以把反射的光線瞬間反射到距離鏡子更遠的牆麵上，如果還要精確測量的話，可以再製定一個刻度尺，用於觀測反射光線移動了到底多少刻度，就可以把金屬懸絲的微小扭轉顯現出來。”
可以說，卡文迪許無愧於科學怪才的名號。
在技術條件完全不滿足於可以測量萬有引力定律的前提下，硬生生通過一套十分簡陋的實驗設備，成功驗證了萬有引力定律的準確性，還進一步通過實驗測出了引力常量。
卡文迪許用扭秤實驗測量的結果，與後世專業的測量結果十分接近。
這個實驗不光是驗證出了萬有引力的真實存在，還進一步將萬有引力定律從科學理論，擴展到了實用價值。
沒錯，這位英國科學怪才在測出了萬有引力恆量參數以後，很快又進一步以此為基礎，算出了地球的密度和質量。
差不多就在同一時期，另一位法國科學家庫侖，同樣也利用扭秤實驗，成功測定了電荷之間的作用力。
庫侖在實驗中發現了靜電力與距離平方呈反比，與電量的乘積呈正比，從而得到了完整的庫侖定律。
庫侖定律第一次打開了電的數學理論大門，使靜電學進入了定量研究的新階段。
同時還進一步用扭秤證明了地磁場對磁針有力矩的作用，力矩大小與磁針對子午線偏斜角的正弦呈正比，這就構成了磁矩概念的基礎。
不過，值得注意的是，庫侖的扭秤實驗在精度方麵，實際是遠不如萬有引力扭秤實驗的。
“但這個實驗終究隻能在課上講講，這裏是天牢，需要的材料我們沒法準備，所以暫時是看不到了。”
“額……”
楊榮聞言愣了一瞬，接著連忙訕笑了兩下。
他剛才差點就要直接叫人去準備實驗材料，好驗證測算萬有引力了……
“什麽？”
“我說沒有證據，我也很難拿得出證據，這可是地球的萬有引力，怎麽可能用人力來證明它的存在合理性呢？”
林煜說得很誠實，也很合理。
畢竟，這可是地球的萬有引力，他拿錘子去證明萬有引力的存在啊。
可話雖如此，袁忠徹還是略微有些失望的，他剛剛還真以為眼前的“奇人”林先生，能夠拿出證據證明地球是存在萬有引力，宇宙也是存在萬有引力的。
“不過……”
“我倒是有個折中的辦法，來求取萬有引力的常數值，也可以側麵證明萬有引力的真實存在性。”
嗯？還有辦法？
袁忠徹先是一愣，緊接著臉色瞬間無比的認真，準備聽聽到底是什麽辦法。
“騷瑞了，卡文迪許。”
林煜心中默念，他又要開始白嫖了。
不對，讀書人的事，怎麽能說嫖呢！
自己先提出來的，那就是自己的了，而且這也是提前開啟人類“自然科學”的進步。
是好事啊！
“首先，我們需要一個扭秤，扭秤可以用鐵來打造，隻要足夠堅固，不會斷掉就行……”
林煜一邊說著，一邊用石頭在地上畫了個“丄”。
“差不多就是這樣的造型，然後用一根足夠堅固，也具有一定韌性的金屬絲線作為扭絲，把秤杆懸掛吊起來，再在扭絲中間綁一麵鏡子，最好用琉璃鏡，也可以用銅鏡，隻要能反射光線就行。
接著在秤杆的左右末端，各懸掛相同重量的銅球，也可以是鐵球，如此，就可以把秤杆變成一個啞鈴。”
“林先生，什麽是啞鈴？”於謙舉手問道。
“啞鈴……你先不用管什麽是啞鈴，反正就是一個名字稱唿而已，你隻要記住，杆子的兩端必須重量相等，至少也要相近。”
“這項實驗的目的性就在於，兩個銅球的重量是有限的，所以即便存在萬有引力，也很難像宇宙天體一樣，達到明顯的相互吸引的力學現象，也就更難被現有的技術手段所觀測到。”
說白了，就是銅球太小了，雖然存在萬有引力，但卻幾乎可以忽略不計。
反正以人的肉眼，絕對不可能看得見，看見了也無法察覺。
“但是，我們無法觀測到銅球的萬有引力，卻可以觀測到光線的變化。”
“實驗的原理就是，用蠟燭或者陽光照射扭秤上的鏡子，那鏡子就能反射光線到很遠的牆麵上，而隻要扭秤上發生一點點細微的偏轉力，那就能經過扭秤和光線的二次放大，讓本來不動的光線迅速移動到很遠的距離。”
鄭和一臉吃驚：“還能這樣？”
袁忠徹則是馬上在腦子裏認真模擬了一遍，發現這樣進行實驗確實有可行性。
正常人拿著鏡子在太陽底下反光，也能在稍微偏轉一點角度的情況下，讓地上反射的光斑迅速移動較大距離。
那麽反應在萬有引力上會是怎麽樣的呢？
楊榮這次倒是學乖了，對於自己完全不懂的領域，幹脆也不浪費精力了，直接開口問道：“所以具體應該怎麽做？”
林煜微笑著說道：“很簡單，照我畫的圖準備一個扭秤，秤杆盡可能做長一點，但也不用太長，要不然增加的力臂可能會被秤杆本身的重量抵消掉。”
“接著照我剛才說的，準備兩個重量與大小都相等的小銅球，懸掛在秤杆上，秤杆再用具有韌性的金屬絲懸掛，金屬絲上放一麵可以反射光線的鏡子。”
“實驗最好在封閉環境下進行，可以防止自然風、外界陽光、氣溫濕度對實驗造成誤差影響，接著還有一步，再準備兩顆重量大小相等的大銅球，放在距離兩顆小銅球相當近的地方。”
“這裏我再補充兩點，萬有引力定律有兩條基本法則：引力與物體的重量乘積呈正比，與物體間的距離平方呈反比。”
“通俗點來說，就是物體越重，萬有引力越大，距離越遠，萬有引力越小。”
講到這裏，袁忠徹立刻就懂了。
“所以才要準備兩顆大銅球，兩顆小銅球，且擺放的距離也要更近，因為這樣可以產生足夠大的實驗引力。”
如此，實驗已經沒什麽好講的了。
林煜直接做出總結道：“如果萬有引力存在，那麽在實驗過程中，隻要大銅球對小銅球產生了一點點的微小引力偏轉，這股微小的力就可以通過較長的秤杆產生較大的力矩，使金屬懸絲產生一定角度的扭轉。
而在懸絲上固定的鏡子，就可以把反射的光線瞬間反射到距離鏡子更遠的牆麵上，如果還要精確測量的話，可以再製定一個刻度尺，用於觀測反射光線移動了到底多少刻度，就可以把金屬懸絲的微小扭轉顯現出來。”
可以說，卡文迪許無愧於科學怪才的名號。
在技術條件完全不滿足於可以測量萬有引力定律的前提下，硬生生通過一套十分簡陋的實驗設備，成功驗證了萬有引力定律的準確性，還進一步通過實驗測出了引力常量。
卡文迪許用扭秤實驗測量的結果，與後世專業的測量結果十分接近。
這個實驗不光是驗證出了萬有引力的真實存在，還進一步將萬有引力定律從科學理論，擴展到了實用價值。
沒錯，這位英國科學怪才在測出了萬有引力恆量參數以後，很快又進一步以此為基礎，算出了地球的密度和質量。
差不多就在同一時期，另一位法國科學家庫侖，同樣也利用扭秤實驗，成功測定了電荷之間的作用力。
庫侖在實驗中發現了靜電力與距離平方呈反比，與電量的乘積呈正比，從而得到了完整的庫侖定律。
庫侖定律第一次打開了電的數學理論大門，使靜電學進入了定量研究的新階段。
同時還進一步用扭秤證明了地磁場對磁針有力矩的作用，力矩大小與磁針對子午線偏斜角的正弦呈正比，這就構成了磁矩概念的基礎。
不過，值得注意的是，庫侖的扭秤實驗在精度方麵，實際是遠不如萬有引力扭秤實驗的。
“但這個實驗終究隻能在課上講講，這裏是天牢，需要的材料我們沒法準備，所以暫時是看不到了。”
“額……”
楊榮聞言愣了一瞬，接著連忙訕笑了兩下。
他剛才差點就要直接叫人去準備實驗材料，好驗證測算萬有引力了……