游丹南

希腊神话里的擎天神阿特拉斯，应该知道地球有多重，因为他被宙斯罚去用双手撑起地球。但我们不是神，只是生活在地球表面上的凡夫俗子，那么我们怎么去计算地球的质量？

这个问题始终得不到解决，直到18世纪，英国人约翰·米歇尔想出了一种方法。米歇尔是一位牧师，也是一位地质学家、天文学家、数学家，还是英国皇家学会的成员。他做过许多先驱性的研究。比如，首先提出地震可以以波的形式在地壳中传播；首次表明了太空中有许多两颗恒星组成的双星系统；还设想出了一种质量巨大的、就连光线都无法逃离的暗星——这其实就是黑洞的早期概念。

米歇尔还是一位牛顿萬有引力定律的狂热支持者。万有引力定律于1687年被提出，它准确预言了彗星和炮弹的运动轨迹，但到了18世纪80年代，还没人能在实验室中检测出两个小型物体之间的万有引力。米歇尔进行过长期的地质学研究，所以他很想知道地球的密度，那么首先得知道地球的质量。于是，他设计了一个仪器，来测小型物体之间的引力，并在这个过程中称重地球。米歇尔的仪器并不复杂，它只涉及到四个铅球、一些支架和一些丝线。物理学家把这种仪器称之为“扭秤”，因为其中关键的结构是一个可旋转的支架。

在最终的设计方案中，可旋转的支架是一个挂在一根丝线上1.8米长的木棍，这根木棍两端各有一个直径51毫米的小铅球。两个直径300毫米的大铅球分别放在小铅球附近大约230毫米远的位置，并用悬挂装置挂起。……