■ 張承民

平時(shí)，我們只要用電子秤和彈簧秤就能知道自己的體重。我們?nèi)粘７Q重量的體重，其實(shí)是由于地球重力產(chǎn)生“重量”后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的“質(zhì)量”。因?yàn)樵诘厍蛏?，人受到的重力等于彈力，這個(gè)測(cè)量結(jié)果便是我們所說(shuō)的“體重”了?？稍谔盏臒o(wú)重力環(huán)境下，電子秤和彈簧秤就起不到作用了。但這并沒(méi)難倒我們，科學(xué)家們?cè)凇疤鞂m一號(hào)”上設(shè)置了特殊的“秤”。

在天宮課堂中，指令長(zhǎng)聶海勝曾為我們演示了太空中測(cè)量自己的質(zhì)量的方法。他抱緊支架，將自己固定在支架一端，王亞平老師將連接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的彈簧拉到指定位置。松手后，拉力使彈簧回到初始位置，質(zhì)量測(cè)試儀根據(jù)測(cè)量到的速度，計(jì)算后就能顯示出聶海勝的質(zhì)量為74千克了。王亞平解釋說(shuō)，質(zhì)量（m）測(cè)量?jī)x通過(guò)彈簧產(chǎn)生力（F），并測(cè)出力的加速度（a），然后根據(jù)牛頓第二定律（F=ma）就可以算出質(zhì)量。

這是什么原理呢？王亞平老師給了我們一個(gè)啟發(fā)。兩個(gè)同樣的彈簧，吊著不同質(zhì)量的物體，在地球上肯定是一長(zhǎng)一短，質(zhì)量大的彈簧更長(zhǎng)。但在太空中沒(méi)有重力，兩個(gè)彈簧會(huì)保持原樣，當(dāng)它們被拉到相同位置后，由于彈簧回彈的彈力（彈力系數(shù)）不變，所以兩個(gè)彈簧回彈的速度會(huì)不一樣。最后的結(jié)果就是，質(zhì)量大的物體回彈速度慢，質(zhì)量小的物體回彈速度快。因此，通過(guò)測(cè)量速度，航天員就可以獲得質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

試想一輛大貨車和一輛小轎車，以同樣的馬力發(fā)動(dòng)，哪輛車的速度變化更快呢？沒(méi)錯(cuò)，當(dāng)然是小轎車更快，因?yàn)榇筘涇嚨馁|(zhì)量更大，因此需要更大的力去推動(dòng)才能獲得同樣的速度。其實(shí)，這種測(cè)量的原理，就是根據(jù)牛頓第二定律演變而來(lái)。

由此，有關(guān)地球質(zhì)量的研究就自然而然地?cái)[到了我們的面前。人們意識(shí)到地球是如此之大，大家也絕對(duì)無(wú)法搞一個(gè)彈簧秤去稱。但如果我們利用牛頓萬(wàn)有引力定律，是否可以實(shí)現(xiàn)稱地球的質(zhì)量？我們?cè)谀骋坏胤綔y(cè)出物體所受的重力，就可以求出地球的質(zhì)量。

1750年，英國(guó)19歲的科學(xué)家卡文迪運(yùn)用牛頓萬(wàn)有引力定律——“兩個(gè)物體間的引力與它們之間的距離的平方成反比，與兩個(gè)物體的重量成正比”—— 通過(guò)利用細(xì)絲轉(zhuǎn)動(dòng)的原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定引力的裝置，用一個(gè)鉛球作參照，測(cè)量并計(jì)算出地球的質(zhì)量為6億億億千克。當(dāng)今，運(yùn)用現(xiàn)代科技測(cè)量的結(jié)果為5.976億億億千克。