什么是爱尔兰图书馆？

什么是爱尔兰图书馆？

爱尔兰国家图书馆（National Library of Ireland）位于都柏林市中心的凯尔特十字路口，爱尔兰最重要的图书馆之一。图书馆成立于1877年，收集了大量珍贵的爱尔兰文化、历史和文学文献，包括手稿、书籍、地图、照片和音频记录。此外，图书馆还拥有爱尔兰更大的音乐收藏，包括珍贵的爱尔兰民间音乐和古典音乐。爱尔兰国家图书馆是为学者、研究人员和公众提供丰富资源和服务的重要文化机构。

除了双缝干涉实验，还有哪些惊人的实验？

即使在今天，如果有人说他想称地球有多重，你仍然会认为他疯了。然而，200多年前，一位英国科学家做了如此疯狂的事情。他的名字叫亨利·卡文迪许。

1797年的一天，卡文迪徐在实验室里发呆了一个未完成的扭矩平衡。这是他的好朋友约翰·米歇尔死前给他的。米歇尔曾经想用它来测量重力，但直到他死了。

卡文迪徐对万有引力不感兴趣，属于理论物理的范畴。当时，卡文迪徐是一名化学家。他正在研究空气和热力学，并首次发现了被称为“燃烧气体”的氢气。卡文迪徐是物理学的外行。

然而，如果地球的重量可以通过万有引力计算出来，那一定很有趣！

这个想法一出现，卡文迪就对自己感到震惊。当时，物理学家只知道万有引力的大小与质量有关，但不清楚它与万有引力常数（实际上是万有引力常数）有多大关系。

即使是专家也不知道万有引力有多大，卡文迪许也想称地球的重量，这种想法太疯狂了，或者说，这简直是天方夜谭。

然而，卡文迪许并不这么认为。虽然想法疯狂，但思维却非常严谨。

根据米歇尔的想法，它和大球之间的重力可以通过扭矩天平中小球的运动来计算。如果实验成功，因为小球已经知道地球的重力（即重量），那么这两个重力之比实际上就是小球和地球的质量之比。这样，你就不知道地球的质量了吗？

因此，卡文迪许修复和改进了米歇尔的扭矩平衡（原理不变），使测量更加方便和准确。因为他知道，有了数百金的铅球，它的重力必须非常弱，一个非常小的误差会严重影响实验结果。

实验装置

该装置的核心是一个大的，一个小的，两个铅球。两个大铅球，每个直径300毫米，重158公斤，通过平衡悬架系统固定在适当的位置。两个小铅球，每个直径51毫米，重0.73公斤，悬挂在一根1.8米长的棍子的两端，放在球的外面。

整个系统处于绝对平衡状态，两个球之间的距离相等，相同的23厘米，四个球的重心保持在同一水平（手臂更大，更容易观察）。

实验原理

由于球之间会产生重力，球会驱动木棍旋转。在悬挂系统扭矩的作用下，旋转会变成来回摆动。当系统工作稳定时，扭矩可以通过球摆动的夹角和悬挂系统提供的扭矩来计算。

除以木棍的长度外，这种扭矩是作用在小球上的力，即大球与小球之间的万有重力。

然后你可以列出一个等式：

大球对小球的引力 ➗ 大球对地球的引力 = 小球的质量 ➗ 地球的质量

其中，大球对小球的重力是实验的测量值，而大球对地球的重力是大球的重量。带入等式可以获得地球的质量。

实验过程

由于球的偏转角度很小，一个由光源和一面固定在悬挂轴上的镜子组成的指示系统被用来辅助观察。(根据镜面反射原理，指示系统显示的偏移量是实际偏移的两倍)

同时，作为一名热力学专家，卡文迪徐知道温度、湿度、气流等都会造成误差。所以他建立了一个封闭的实验室，然后通过两个观察口在实验室外观察。

根据多次实验结果，小球的摆动幅度约为4mm，因此计算出扭矩为1.74×10−7 N，相当于小球的重量 1/50000000。

至此，实验已经完成。

可以合理地说，卡文迪许应该能够更准确地计算地球的重量。然而，由于当时的表达习惯，卡文迪许并没有在论文中写出地球的重量，而是用地球密度来表示（再计算一步）。他的最终结论是：

地球的密度为 5.448 克/立方厘米

卡文迪许实验的惊人之处在于，它不仅实现了人类对地球质量的之一次测量，而且实验测量的精度令人难以置信。

扭矩天平看起来很简单，甚至很粗糙，但在他的努力下，他消除了所有他能控制的误差。最终结果仅与2014年国际科学理事会公布的数据相差1%。

现代测量装置

然而，有一点遗憾。

在卡文迪许的实验结果中，有一个比地球密度更重要的数据没有反映在论文中，那就是万有引力常数（G）。

卡文迪许实验完成75年后，根据他的实验数据，有人计算出G等于6.74(单位不写，太复杂了)，而今天科学家的测量结果是6.67408。

因此，有些人称卡文迪许实验为“民科实验”，因为他的结论看起来有点引人注目。然而，我更喜欢称他为“隐形科学家”，因为他在论文中隐藏了最重要的数据，这比他在化学领域的成就要高得多。

否则，卡文迪许可以和牛顿相提并论。

(本文以科普为目的，简化了非学术论证的理论和计算，请纠正不当之处)