当夜晚仰望星空时，浩瀚的宇宙会不会偶尔让心底波澜。在人类对自然科学的追求探索中，宇宙的运行规则从未停下脚步，文明也诞生在这亿万星球之一的地球上。这正是人们在不断探索外太空的理由之一，因为好奇或者难以接受如此浩瀚的宇宙仅仅只有人类，科学家们也一直在苦寻是否存在外星文明的答案。或许我们还未完全理解我们的地球，就谈不上去追寻新的文明存在的与否。几千年来，我们对自己赖以生存的地球的认识更像是物理学这个儿童的成长过程。

地球

从地心说到日心说

最初我们还无法确定地球在宇宙中的位置，在公元2世纪，古希腊学者欧多克斯提出地心说。后经过亚里士多德及托勒密的进一步巩固，更加确定了地心说的观点，认为宇宙的一切天体都是围绕着地球进行公转，宇宙的真正核心也是地球。这不但把地球的位置加入了很多哲学的思想，更是将地球神话了，认为是神安排了人类居住的地方并掌控着宇宙。由于在当时得到了宗教人士的大肆宣扬，地心说也更被越来越多人所接受，可怕的是这种宇宙学体系的说法竟然可以持续达到千年以上。

地心说示意图

但真理终究会被发现，直到1543年，伟大的天文学家哥白尼敢于冒世界之大不韪，彻底推翻“地心说”，潜心20年的观测运算之后提出“日心说”的观点。这违背了当时很多人的信仰，因为他们日常生活最直观的感受就是日出东方，日落西方，太阳围绕着地球转显得非常合理。哥白尼的“日心说”提出可以说是冒着生命危险，因为之前有人提出过相似的说法都被活活烧死，哥白尼的“日心说”更像是一场工业革命，然而真理往往就掌握在少数人的手里，后来直到伽利略望远镜的发明更加证明了“日心说”的正确性。

地心说与日心说

地球半径有多少

对地球位置的争论也使得物理学的发展进入快速爆发期，各种对自然的规律的总结说法更像是豁然开朗。但是更让人匪夷所思的是人们还没弄懂地球在宇宙的位置之前以前就测量出了地球的半径。

埃拉托斯特尼

在公元前3世纪。古希腊天文学家埃拉托色尼，他选择了在同一个经线的两座城市，分别是阿斯旺和亚历山大亚里，当夏至日那天到来的时候，选择夏至日是因为当天的太阳光可以直射到照进阿斯旺的一口水井里面。相当于太阳光与阿斯旺的建筑物夹角为0度，这时候在到亚历山大亚里城市选择一个较高的建筑，测量建筑影子与建筑的夹角，那这样就可以算出两座城市经过地心的夹角是多少了，这样说起来感觉比较模糊，画图示意说明下。

地球半径测量

（注释：太阳光与城市A平行（即夏至日照射到井底），那在城市B量出建筑物与影子的夹角θ1就等于阳光穿过地心夹角θ2.那只要知道两座城市距离ΔS，那么通过公式R=Δs/θ）

牛顿大神

地球的半径算是人们最早对地球熟悉的一个参数，但是在物理学中却一直没有应用起来，也就只能做着对半径不断精细的测量优化过程。1685年，伟大的物理学家牛顿提出了万有引力的存在，定义为：

任何物体之间都有相互吸引力，这个力的大小与各个物体的质量成正比例，而与它们之间的距离的平方成反比。

砸向牛顿的苹果

这套理论让人们对天体之间的运行规则有了更进一步的认识，在1687年牛顿才把这个公式公布出来，那就是伟大的万有引力公式

万有引力公式

(M,m两物体质量，r是两物体中心距离，G万有引力常数)

虽然牛顿给出了伟大的万有引力公式，但是事实上对于这个公式人们只知道一个地球半径的值，对于其它的值完全不知道。那为了测量万有引力到底是多大，最主要的要弄清楚万有引力常数。

地球到底有多重？

物理学的发展就是这么神奇充满未知，过了将近百年，物理学界的“富二代”卡文迪许出现。被称为第一个测出地球质量的人，卡文迪许通过把微小形变放大化的实验，测量出了

万有引力常数。那就是著名的卡文迪许扭秤实验。

扭称实验

根据牛顿万有引力认为，任何有质量的物体相互之间都存在引力，那一根上端安装平面镜镜平衡杆两端分别放置质量m的小球，用质量为M的球靠近，当万有引力起作用的时候，光线经过平面镜就会存在偏转角度，通过这种光线角度变化反映出物体相互之间的万有引力。成功测量出万有引力常数G，万有引力常数G=6.67×10^-11N