दुनिया को कैसे तौलें

एटलस को इसका जवाब पता था। शायद ही पृथ्वी को धारण करने के कार्य को अंजाम देते हुए, यह टाइटेनियम सबसे अधिक अच्छी तरह से जानता था कि इसका वजन कितना है। लेकिन हम उनकी तरह भाग्यशाली नहीं थे। पृथ्वी की सतह पर एक साधारण नश्वर, छोटे व्यक्ति पृथ्वी के वजन के लिए अपने अनुमान की गणना कैसे कर सकता है? और हम ऐसे तराजू कहाँ रख सकते हैं?

जब तक अंग्रेज जॉन मिशेल को यह पता नहीं चल गया था कि हमारे पास इसका सटीक उत्तर नहीं है। आज, बहुत कम लोग उसे जानते हैं, लेकिन XVIII सदी में वह सबसे चतुर पुजारियों में से एक था। एक भूवैज्ञानिक, खगोलशास्त्री, गणितज्ञ और सिद्धांतकार के रूप में, जो लंदन में रॉयल साइंटिफिक सोसाइटी के सदस्यों के साथ दोस्त थे, वह कई चीजों में सबसे पहले थे: उन्होंने सुझाव दिया था कि भूकंप पृथ्वी की पपड़ी के माध्यम से लोचदार तरंगों के रूप में प्रचारित करता है (जिसके लिए उन्हें "आधुनिक भूकंपीयता के पिता" कहा जाता था), वह पहली बार सुझाव दे रहा था कि कई सितारे वास्तव में द्विआधारी हैं, और सबसे पहले इतने बड़े और विशाल तारे की कल्पना करना कि प्रकाश भी अपने गुरुत्वाकर्षण आकर्षण से बच नहीं सकता है - "ब्लैक सन", ब्लैक होल के पहले मॉडल जैसा कुछ।

वेस्ट यॉर्कशायर का यह प्रोटेस्टेंट पुजारी न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियमों का प्रशंसक था, जिसे पहली बार 1687 में पेश किया गया था। कानून ने सफलतापूर्वक धूमकेतु और तोप के गोले की गति की भविष्यवाणी की थी, लेकिन 1780 तक, दो छोटे निकायों के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण अभी भी प्रयोगशाला में प्रदर्शित नहीं किया गया था, वेजिंग द वर्ल्ड, 2011 के लेखक रसेल मैककोर्मैच के अनुसार । लंबे समय से भूविज्ञान में रुचि रखने वाले, दशकों से मिशेल एक ग्रह के घनत्व की गणना करने के तरीके की तलाश कर रहे हैं - और इसलिए उनका वजन। वह कम दूरी पर गुरुत्वाकर्षण बलों को मापने की योजना के साथ आया था, और इस प्रक्रिया में पृथ्वी का वजन किया गया था। जिस उपकरण को उसने विकसित किया वह सरल, लेकिन सुरुचिपूर्ण था। इसमें केवल चार लीड बॉल्स, एक चल पोल और एक आवास में संलग्न कई तार शामिल थे जो वायु धाराओं के प्रभाव को रोकते थे। भौतिक विज्ञानी इस उपकरण को "मरोड़ तराजू" कहते हैं क्योंकि इसके संचालन के लिए ध्रुव का घूमना आवश्यक है।

अंतिम संस्करण में, एक तार पर दो मीटर की लकड़ी के खंभे को निलंबित कर दिया गया था, जिसमें 5 सेमी के व्यास के साथ गेंदों की एक जोड़ी थी। बड़ी गेंदों, 30 सेमी व्यास, छोटी गेंदों के करीब स्थित थे। यह विचार था कि प्रत्येक जोड़े के बीच अत्यंत छोटा गुरुत्वाकर्षण आकर्षण धीरे-धीरे ध्रुव को बदलना शुरू कर देगा। यह आंदोलन बंद हो जाएगा जब तार की लोच गेंदों के बीच आकर्षण बल के बराबर हो। यह जानकारी का एक टुकड़ा था। गेंदों और पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण पहले से ही ज्ञात है - यह सिर्फ उनका वजन है। माइकेल प्रयोग के लिए, दो डेटा सेट प्राप्त करना बहुत महत्वपूर्ण था। डेटा की तुलना करके, गेंदों के आकर्षण के बल को अलग-अलग मापते हुए, प्रयोगकर्ता तब गुरुत्वाकर्षण के समीकरण में एक अज्ञात गणना कर सकता है - पृथ्वी का द्रव्यमान। सटीक संतुलन एक अद्भुत परिणाम का कारण बना।


1798 में हेनरी कैवेंडिश द्वारा निर्मित मॉडल 1:48 मरोड़ संतुलन

लेकिन इस प्रयोग का संचालन और प्रबंधन कठिन था। 1784 में, माइकल ने अपने रॉयल सोसाइटी के सहकर्मी, हेनरी कैवेंडिश (हाइड्रोजन के खोजकर्ता) को लिखा, कि वह दुनिया का वजन " इस गर्मी " की उम्मीद करता है। लेकिन खराब स्वास्थ्य और " प्राकृतिक सुस्ती " , जैसा कि माइकल ने कहा था, ने उन्हें परियोजना को पूरा करने से रोक दिया। वह दुनिया की सबसे बड़ी दूरबीन बनाने की परियोजना से विचलित हो गया था। 1793 में 68 वर्ष की आयु में उनका निधन हो गया, माप लेने में असफल रहे।

माइकेल का तंत्र कैवेन्डिश के काम में समाप्त हो गया, जिसे उनके जीवनीकारों ने "राज्य के सबसे अमीर लोगों में से एक ... विज्ञान और सर्वोपरि न्यूरोसाइनिक्स के प्रशंसक" के रूप में वर्णित किया। वह बहुत शर्मीली थी, खासकर महिलाओं से डरने वाली। अकेले रहते हुए, उन्होंने साधन को पूरा किया, अंतिम रूप जिसमें माइकेल के विचार में सुधार हुआ। अब कैवेंडिश को लंबे समय से प्रतीक्षित प्रयोग - और अच्छे कारण के लिए शेर की योग्यता का श्रेय दिया जाता है। डिवाइस को उसकी संपत्ति के क्षेत्र में एक छोटे से शेड में बंद कर दिया गया था, और उसे लीवर के साथ बाहर तराजू को नियंत्रित करना था, और दूरबीन के साथ शेड की विपरीत दीवारों में छेद के माध्यम से ध्रुव के छोटे आंदोलनों (आधे से अधिक मिलीमीटर नहीं) का निरीक्षण करना था।

काम कठिन और चौकाने वाला था। बार-बार उन्होंने टोक़, जड़ता के क्षण और ध्रुव विक्षेपण कोणों को मापा, मैन्युअल रूप से उत्तर की तलाश में सूत्रों में परिणाम को सम्मिलित किया। 1798 में फिलोसोफिकल ट्रांजेक्शंस पत्रिका में प्रकाशित उनके काम को उस समय के एक स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी द्वारा "सटीकता, तर्क और तर्कवाद के मॉडल" के रूप में वर्णित किया गया था। कैवेंडिश द्वारा गणना की गई पृथ्वी का घनत्व - यहां तक ​​कि इस तरह के प्राचीन उपकरणों के साथ - आज के 5.513 ग्राम / सेमी ³ , पांच और पानी की तुलना में डेढ़ गुना के मान से 1% से अधिक नहीं था। यदि हम इस मान को पृथ्वी के आयतन (लगभग १.१ * १० ^२ ) सेमी ^३ ) से गुणा करते हैं, तो हमें लगभग छह हजार खरब खरब ग्राम मिलते हैं।

आज, वैज्ञानिक इस क्लासिक कैवेंडिश प्रयोग को जारी रखते हैं, हालांकि पूरी तरह से अलग तरीकों और विभिन्न उद्देश्यों के लिए। वे गुरुत्वाकर्षण के न्यूटनियन सार्वभौमिक कानून में मूलभूत कारक, गुरुत्वाकर्षण निरंतर जी के मूल्य को स्पष्ट करने की कोशिश कर रहे हैं $$$F = G \ frac {m_ {1} m_ {2}} {r ^ 2}$बल को द्रव्यमान और दूरी से जोड़ना। यह स्थिरांक अन्य मौलिक स्थिरांक के रूप में अच्छी तरह से ज्ञात नहीं है, और इसका अर्थ स्पष्ट रूप से महत्वपूर्ण है, "चूंकि जी गुरुत्वाकर्षण, ब्रह्मांड विज्ञान, कण भौतिकी और खगोल भौतिकी के सिद्धांतों के साथ-साथ भूभौतिकीय मॉडल में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है," गुइलेर्मो टिनो ने लिखा, भौतिकविद् से। 2014 से काम पर फ्लोरेंस विश्वविद्यालय।

इटली और नीदरलैंड के वैज्ञानिकों की उनकी टीम ने "लेजर-कूल्ड परमाणु और एक क्वांटम इंटरफेरोमीटर" का उपयोग करके एक प्रयोग किया। दूसरे शब्दों में, रुबिडियम परमाणुओं के बादल और भारी टंगस्टन सिलेंडरों के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण को मापकर, उन्होंने G के बराबर मान प्राप्त किया $$$6.67191 * 10 ^ {- 11} m ^ 3kg ^ {- 1} s ^ {- 2}$150 पीपीएम की त्रुटि के साथ। यह बल चार मूलभूत अंतःक्रियाओं में से सबसे कमजोर है, जो स्पष्ट रूप से इसके छोटे मूल्य को प्रदर्शित करता है। यह अफ़सोस की बात है कि अटलांटा आज हमारे साथ नहीं है, ताकि वह हमारी खोजों की पुष्टि कर सके।