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爱因斯坦读过的一本启蒙手册（3）
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“在我12—17岁的时候，我熟悉了基础数学，包括微积分原理。这时，我幸运地接触到一些书，它们在逻辑性方面不太严格，但是能都简单明了地突出基本思想。总的来说，这个学习确实使令人神往的；它给我的印象之深并不亚于初等几何，好几次达到了顶点—解析几何的基本思想，无穷级数，微分和积分概念。我还幸运地从另一部卓越的通俗读物中知道了自然科学领域里的主要成果和方法，这部著作【伯恩斯坦 （A.Bernstein）的《自然科学通俗读本》是一部有五、六卷的著作】几乎完全局限于定性的叙述，这是一部我聚精会神地阅读了的著作。当我17岁那年作为数学和物理学的学生进入苏黎世工业大学时，我已经学过一些理论物理学了。”——引自爱因斯坦《自述》（载《爱因斯坦文集》第一卷 商务印书馆出版 1976年第一版）
自然科学通俗读本（3）
翻译 马德
第一卷 地球的重量
第三章 卡文迪什的实验
原文作者：Bernstein.Aaron.David, 1812-1884
历史上第一次测定大的物体间引力的实验是由英国物理学家卡文迪什（Henry Cavendish）成功进行的。首先，他要在自己的实验中排除地球引力的影响。他的方法是这样的：
他在一根垂直的针头顶点，设置了一根水平的钢制细棍，它可以左右转动，就像罗盘里的磁针那样。然后，在细钢棍的两端，各固定一个小的金属球。这两个金属球重量相同，为的是使钢棍两端受到地球引力的大小相等，因而使它能够像天平的横梁那样保持平衡。这样一来，地球引力对钢棍的作用就互相抵消，这是必然的。而且，由于两端重量相等，所以它能够保持稳定。这样，它的实验仪器就排除了地球的吸引力的干扰。
接下来，他把两个很大而且分量很重的金属球放在水平钢棍的两端附近，但是并没有出现什么动静。大球的吸引力现在应该是发生作用了，但是它对于小球的引力被另一个大球的引力抵消了。于是，他接着观察。他轻轻地推开小球，这时，看到大球又把小球拉了回来。但是，被拉回来的小球并没有在原先静止的地方停止，而是开始向靠近大球的方向摆动，就像钟摆那样。在这过程期间，地球的引力也是在起作用的。当然，跟地球的引力比较，大球的引力极其微小；所以，小球的摆动比通常所见的摆动要缓慢得多。就是用这样的办法，通过观察这缓慢的振动和计算一天中的振动次数，卡文迪什计算出了地球的确切的重量。
毫无疑问，这样的实验所遇到的困难时非同寻常的。比如，由于温度变化造成的水平钢棍的膨胀，或金属球略微的不平衡，都会影响到实验的结果。此外，实验的设备必须在室内制造，材料的质地比重必须均等。而且，不能在近处直接观察，以免对所观察的引力产生干扰。实验场所周围的空气也不能有流动，否则摆动就不能正常进行。最后一点，设计实验所用的球体设计和制造也非常重要。不仅涉及到重量和尺寸的确定，而且球体的形状也必须精确规范，必须使球体的重心跟球形的几何中心重合，使中心点到球面的各点的距离均等。
不同寻常的科学研究总是会遇到不同寻常的困难，自然要采取不同寻常的手段，所需费用也必然超乎一般。莱西（Reich），这位自然博物学家在德国弗赖贝格（Freiberg）也为这项研究付出了巨大的艰辛。通过他的观察和研究，我们了解到，地球的总的质量是同样体积的水的大约五倍半；或者用严谨的科学语言来说，就是：地球的平均密度约等于于水的密度的五倍半。这样算下来，地球的重量就是大约140亿亿亿磅。正如我们前面所说，由于地球的密度随着离地表的深度而增加，越是靠近地心密度越大，所以，地球不可能是空心的。
如果我们考虑到，从地球表面到地球中心的距离是3,956英里，而凭着我们的挖掘能力，甚至透五英里都不可能挖穿，那么我们有理由为这项研究结果而自豪，因为我们只是通过对地球的很小部分的考察，就向世人揭示了地球深处的奥秘。（未完待续）
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