在日常生活中，如果我們想要知道一個物體的質量，只需要用天平來稱量一下就可以了，但如果我們想要知道地球的質量，這樣的方法可行不通，畢竟我們沒有辦法把地球也放在天平上來進行稱量。所以我們現在所知的地球質量約為60萬億億噸，其實是計算出來的，那麼，人類是怎麼計算出地球質量的呢？下面我們就來聊一下這個話題。
計算一個物體的質量，有一個最簡單的方法就是測量出該物體的體積和密度，但對於地球來講，這種方法同樣也行不通，因為雖然我們可以測量出地球的半徑，進而計算出地球的體積，但是地球的密度，我們卻沒有辦法測量，怎麼辦呢？其實我們可以從地球的引力這方面來入手。
根據牛頓提出的萬有引力定律，兩個物體之間的引力（F）的公式可表述為：F = G*m1*m2/r^2，其中G代表引力常量，m1和m2分別代表兩個物體的質量，r則代表兩個物體之間的距離。
所以我們可以找一個特定質量（m1）的物體，並測量出它在地球表面受到的地球引力（F）的大小，在此基礎上，如果我們知道引力常量（G）和這個物體與地球質心之間的距離（r），就可以計算出地球的質量（m2）。
地球表面的物體與地球質心的距離，其實就相當於地球半徑。需要知道的是，在牛頓提出萬有引力定律的時候，雖然地球半徑已經被測量出來了，但是人們卻不清楚引力常量具體是多少，所以想要通過這種方法計算出地球質量，就必須要先確定引力常量的具體數值，怎麼確定呢？有辦法。
牛頓告訴我們，所有具有質量的物體之間都存在著引力，所以一個簡單的辦法就是，我們可以找兩個質量已知的物體，然後在特定距離上測量出它們之間的引力大小，然後就可以根據上述的公式計算出引力常量。
這個辦法說起來簡單，做起來可就難了，為什麼呢？因為引力其實是非常微弱的。舉個例子，我們只需要一塊磁鐵，就可以把一枚鐵質的回形針吸離地面，這就說明了，對於這枚回形針來講，整個地球對它產生的引力，還不如一塊小小的磁鐵對它產生的電磁力。
正是因為如此，在牛頓提出的萬有引力定律之後的很長一段時間裡，人們都無法測算出引力常量的具體數值，而「地球的質量是多少」這個問題，也因此成為了難以解決的一個科學難題。
到了18世紀中葉，人們發明了一種被稱為「扭秤」測力方法，該方法可以簡單的描述為，將一根細長的剛性杆，用一根細絲懸掛起來，為方便描述，我們可以將這個剛性杆稱為「扭杆」，將細絲稱為「扭絲」，在這種情況下，當「扭杆」的一頭受到水平方向的力時，就會出現偏轉，「扭絲」也會隨之扭動，通過測量它的扭動程度，就可以計算出「扭杆」所受到的力有多大。
通過這種方法，人們就可以測量出一些原本無法測量出的微小的力，於是一位名為亨利.卡文迪許（Henry Cavendish）的物理學家，就決定以此來測算引力常量的具體數值。
他的思路大概是這樣的：將兩個質量相同的小鐵球放置在「扭杆」兩端，接著用另外兩個質量相同的大鐵球在相同的距離上同時吸引「扭秤」兩端的小鐵球，如此一來，在鐵球之間的引力作用下，「扭秤」就會出現偏轉，進而使「扭絲」發生扭動，通過測量它的扭動程度，就可以計算出鐵球之間的引力大小。
但卡文迪許最初的實驗卻失敗了，為什麼呢？因為鐵球之間的引力實在是太小了，以至於「扭絲」所發生的扭動微乎其微，根本就無法進行有效測量。不過他並沒有就此放棄，在經過長時間的冥思苦想之後，他找到了一種精妙的方法，那就是利用鏡子。
相信大家小時候都玩過這樣一種遊戲：手上拿一面鏡子，然後在陽光下通過調整鏡子的角度，就可以把一部分陽光反射到牆上，進而使牆上出現一塊光斑，在這種情況下，我們只需要輕微地晃動手上的鏡子，牆上的光斑就可以大幅度的移動。
根據這種原理，卡文迪許對「扭秤」進行了改良，他將一面特製的平面鏡安在了「扭絲」上，並用一束光線照射在鏡子上，然後通過調整鏡子的角度，使鏡子反射出的光線落在一個刻度尺上，如此一來，「扭絲」的扭動程度就得到了大幅度的放大，可以說一點點輕微的扭動，刻度尺上的光斑都能夠出現可進行有效測量的變化。
後續的實驗表明，這種方法是可行的，但由於測量過程是極為精密的，需要排除很多外部因素的干擾，例如空氣的流動、聲波的振動、溫度的變化等等，因此卡文迪許的實驗進行了好幾年的時間。
直到1798年，他才測算出引力常數的具體數值約為6.754乘以10的負11次方（N·m^2 /kg^2），並據此計算出地球的質量約為5.965乘以10的24次方千克，大概就是60萬億億噸。
值得一提的是，卡文迪許在200多年前計算出的地球質量，與目前的公認值（5.972乘以10的24次方千克）非常接近，正因為如此，他也被稱為「第一個計算出地球質量的人類」，而他改良後的「扭秤」，也被稱為「卡文迪許扭秤」，至今仍被用於很多精密的實驗之中。