地精实验

德国科恩微精技术有限公司（以下简称科恩公司）是一家创建于1844年，至今已延续7代的家族企业。凭借其精准的德国工艺与可靠的产品质量，这家从事精密测量仪器制造与销售的公司在业界广受赞誉。因此，当这家公司打破常规，着手进行一场意在测量地球表面重力变化的实验时，大家都颇感意外。科恩公司将其编号为EWB 2.4的天平小心翼翼地放入了一款具有保护功能的手提箱中，并将一个名为“科恩”的花园小地精玩偶放置其旁（见图5）。

大多数人都会认为，无论测量地点是在秘鲁的利马、埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴还是新加坡，所得到的测量结果一定会是相同的。然而，事实并非如此。如果我们想在地球表面上的任何地方得到恒定的地球引力值，那么地球本身必须是一个密度均匀的完美球体。然而，事实上地球是一个中间赤道凸起、两极扁平的扁圆球体。在这个不同寻常的“地精实验”的宣传片中，科恩公司总经理阿尔贝特·绍特说道：“地球更像一枚土豆。”14为了更精准地理解地球引力的变化及其对人体重量的影响，在奥美广告公司为其量身定制的一次推广活动中，科恩公司邀请了位于世界各地的科学家对花园小地精玩偶“科恩”进行称重，并将其重量呈现在一张世界地图上。这个与公司一样来自德国西南部的小地精是由特殊防碎树脂制成的。科恩公司表示，它们的花园小地精的体重未增未减，因此是极好的称量常数，具有比铂金合成的称重原器更强的可靠性。

图5　科恩公司“地精实验”里的地精手提箱

各地测量的小地精“科恩”的体重数值果然有明显差异。正如预想的那样，在南极，“科恩”的体重测得最大值309.82克；在位于赤道的肯尼亚纳纽基，它的体重则降至307.52克，比在南极所测体重轻了约0.75%。体重下降的原因在于，在海拔6 388英尺的纳纽基，小地精“科恩”距地心最远。这项巧妙的实验打破了我们一直以来的各种想当然的观点——我们总以为决定事物物理特性的自然之力在全球范围内是一致且统一的，因而我们对于尺度或规模的测量结果也必然是毫无差别的……在英国伦敦的一千克必然等于在肯尼亚纳纽基的一千克。然而，科恩公司所做的地精实验却清晰有力地让我们看到，地心引力在不同的地理位置有着明显的变化，其背后的原因在于：第一，在不同的地理位置，物体与地心的距离不同；第二，地球不是一个密度均匀的完美球体；第三，太阳引力和月球引力在一定程度上也发挥着自己的影响力。那么，对“千克”这样一个重量概念而言，在法国塞夫尔称得重量为一千克的物体在英国称得的重量不会是一千克，尽管两地距离并不远。同理，小地精“科恩”在它的家乡德国巴林根的重量为308.26克，在瑞士日内瓦大型强子对撞机所在的总部欧洲核子研究组织则重307.65克。

科学，你越近距离观察它，它似乎越是无法精准。对于这一点，相比科学工作者，普罗大众更感惊讶。通常情况下，人们误以为科学实践一定是准确、绝对、坚定不移的。事实上，它们充满着令人惊讶的模糊性与不确定性。如上所述，即使是最基本的测量工作也充斥着特殊之处。基于人类自身经验而得出的“理所当然”，其实大部分都是错误的。大多数情况下，我们与科学家之间的区别就在于：他们能够量化自己所面对的不确定性。即便如此，这也并不意味着他们不需要学习如何立足于怀疑与未知并从中获得成长。