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亨利·卡文迪許
亨利·卡文迪許（Henry Cavendish，1731年10月10日——1810年2月24日），英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家。1731年10月10日生于撒丁王國(guó)尼斯。1742—1748年在?？思{學(xué)校讀書(shū)。1749—1753年期間在劍橋大學(xué)彼得學(xué)院求學(xué)。在倫敦定居后，卡文迪許在他父親的實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)助手，做了大量的電學(xué)、化學(xué)研究工作。他的實(shí)驗(yàn)研究持續(xù)達(dá)50年之久。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會(huì)成員，1803年又被選為法國(guó)研究院的18名外籍會(huì)員之一。1810年2月24日，卡文迪許在倫敦逝世，終身未婚。
基本信息
| 別名 | 卡文迪什 |
| 出生日期 | 1731年10月10日 |
| 出生地 | 撒丁王國(guó)尼斯 |
| 去世日期 | 1810年2月24日 |
| 國(guó)籍 | 英國(guó) |
展開(kāi)
人物生平
卡文迪什雖為貴族，生活卻相當(dāng)簡(jiǎn)樸，終身未娶。卡文迪許的一生都在實(shí)驗(yàn)室和圖書(shū)館中度過(guò)，在化學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)方面進(jìn)行過(guò)許多實(shí)驗(yàn)探索。但由于他對(duì)榮譽(yù)看得很輕，所以對(duì)于發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及得到發(fā)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)卻很少關(guān)心，致使其許多成果一直未被公開(kāi)發(fā)表。直到19世紀(jì)中葉，人們才從他的手稿中發(fā)現(xiàn)了一些極其珍貴的資料，證實(shí)他對(duì)科學(xué)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。
主要成就
化學(xué)領(lǐng)域
1784年左右，卡文迪許研究了空氣的組成，發(fā)現(xiàn)普通空氣中氮?dú)?/a>占五分之四，氧氣占五分之一。他確定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物。他還發(fā)現(xiàn)了硝酸。
物理領(lǐng)域
卡文迪許生前在物理學(xué)方面發(fā)表的論文為數(shù)極少，一直到麥克斯韋審閱整理并出版了他的手稿后，人們才知道他在電學(xué)方面作出了很多重要發(fā)現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)一對(duì)電荷間的作用力跟它們之間的距離平方成反比，這就是后來(lái)庫(kù)侖導(dǎo)出的庫(kù)侖定律內(nèi)容的一部分；他提出每個(gè)帶電體的周?chē)小半姎狻保?/span>與電場(chǎng)理論很接近；卡文迪許演示了電容器的電容與插入平板中的物質(zhì)有關(guān)；電勢(shì)的概念也是卡文迪許首先提出的，這對(duì)靜電理論的發(fā)展起了重要作用；他還提出了導(dǎo)體上的電勢(shì)與通過(guò)電流成正比的關(guān)系。
推算地球密度
卡文迪許測(cè)量地球的密度是從求牛頓的萬(wàn)有引力定律中的常數(shù)著手，再推算出地球密度。他的指導(dǎo)思想極其簡(jiǎn)單，用兩個(gè)大鉛球使它們接近兩個(gè)小球。從懸掛小球的金屬絲的扭轉(zhuǎn)角度，測(cè)出這些球之間的相互引力。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，可求出常數(shù)G。根據(jù)卡文迪許的多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)算出地球的平均密度是水密度的5.481倍（21世紀(jì)數(shù)值為5.517，誤差為0.65253%左右），并確定了萬(wàn)有引力常數(shù)（他測(cè)得的引力常數(shù)G是（6.754±0.041）×10N·m /kg ;，這個(gè)值同現(xiàn)代值（6.6732±0.0031×10N·m /kg ;，相差無(wú)幾，計(jì)算出了地球的質(zhì)量。被譽(yù)為第一個(gè)稱(chēng)量地球的人。
后人關(guān)于卡文迪許測(cè)量G的歷史爭(zhēng)議
值得一提的是，以上關(guān)于卡文迪許從萬(wàn)有引力常數(shù)推算地球密度的說(shuō)法是完全錯(cuò)誤的，卡文迪許是利用小球的與地球的比例關(guān)系來(lái)測(cè)量出的地球質(zhì)量，從而得出地球平均密度，并沒(méi)有用到G的值，也沒(méi)有在任何地方間接或直接出現(xiàn)過(guò)萬(wàn)有引力常數(shù)G。這也是普遍存在于我國(guó)物理教學(xué)中的謬誤，事實(shí)上，從科學(xué)史的角度看，卡文迪許可以說(shuō)并沒(méi)有得到過(guò)G。在卡文迪許活著的時(shí)候，對(duì)牛頓重力方程的表述中仍沒(méi)有G的存在，那時(shí)的天文學(xué)家更關(guān)心各個(gè)星體的密度，只要知道了地球的密度那么其他星體的密度也都好算了，所以卡文迪許他老人家作為物理學(xué)的潮人，自然義無(wú)反顧地要引領(lǐng)時(shí)尚。他的論文題目正叫做“測(cè)量地球密度的實(shí)驗(yàn)”（Experiments to determine the density of the earth）。
G的第一次出現(xiàn)在論文中是在1873，在卡文迪許發(fā)表論文的75年后，被Cornu,A. and Baille,J. B的論文《Mutual determination of the constant of attraction and the mean density of the earth》提到。而G正式進(jìn)入人們的視野要到1894年，一個(gè)叫偉農(nóng)。波義思（C.Vernon Boys）的人在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)（The Royal Society）提出了重力場(chǎng)數(shù)G的表述后才為人熟知。在卡文迪許之后，后人也依據(jù)他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理出了G=3*g/4piRp，其中g(shù)是地球重力加速度，R是地球半徑。無(wú)疑的，卡文迪許的實(shí)驗(yàn)是離G只有那么一點(diǎn)點(diǎn)距離了，后人可以直接從他的結(jié)果中整理出G來(lái)，因?yàn)檫@個(gè)而讓他與G的決定無(wú)緣實(shí)在是太可惜了，所以物理學(xué)家感情上更認(rèn)同卡文迪許，萬(wàn)一以后他們哪個(gè)人遇到了類(lèi)似的事情，差一點(diǎn)點(diǎn)不被算作是第一原創(chuàng)者那肯定死不瞑目啊。于是他們?yōu)榭ㄎ牡显S辯護(hù)稱(chēng)，在卡文迪許所在的年代，科學(xué)家們對(duì)重力與質(zhì)量仍使用一樣的單位，而且從天文學(xué)來(lái)說(shuō)，式子中出現(xiàn)的幾何常數(shù)可以被視作是已被定義的高斯重力常數(shù)，地球半徑也是知道的，所以可以一般性地可以說(shuō)在天文單位上，G便是地球密度的倒數(shù)，卡文迪許測(cè)到了地球密度，自然也算得到G了。
學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)
卡文迪許公開(kāi)發(fā)表的論文并不多，他沒(méi)有寫(xiě)過(guò)一本書(shū)，在長(zhǎng)長(zhǎng)的50年中，發(fā)表的論文也只有18篇。除了一篇在1771年發(fā)表的論文是理論性的以外，其余的論文內(nèi)容都是實(shí)驗(yàn)性和觀察性的，大部分是關(guān)于水槽化學(xué)方面的，先后發(fā)表在1766年到1788年的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的期刊上。
又有一部分是關(guān)于液態(tài)物質(zhì)凝固點(diǎn)的研究，發(fā)表于1783年到1788年。還有一部分是有關(guān)地球平均密度的研究，發(fā)表于1798年。在他逝世以后，人們發(fā)現(xiàn)他有大量文稿，一直藏著未經(jīng)公開(kāi)發(fā)表。這部分未發(fā)表的論文相當(dāng)多，電學(xué)部分由19世紀(jì)的大物理學(xué)家馬克斯維爾門(mén)教授整理后在1879年出版，化學(xué)和力學(xué)部分是由愛(ài)德華。普索于1921年主編出版的。
1784年左右他研究了空氣的組成，他還發(fā)現(xiàn)了硝酸。
亨利·卡文迪許
卡文迪許在熱學(xué)理論、計(jì)溫學(xué)、氣象學(xué)、大地磁學(xué)等方面都有研究。1798年他完成最后的實(shí)驗(yàn)時(shí)，已年近七十。在物理學(xué)上他最主要的成就是通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了牛頓的萬(wàn)有引力定律，確定了引力常數(shù)和地球平均密度。卡文迪許驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律的實(shí)驗(yàn)采用自己設(shè)計(jì)的“扭秤”為工具，后人稱(chēng)為著名的“卡文迪許實(shí)驗(yàn)”。
曾經(jīng)有人說(shuō)：“沒(méi)有一個(gè)活到80歲的人，一生講的話(huà)像卡文迪許那樣少的了?！痹谝槐尽?/span>化學(xué)史》書(shū)上，曾舉出卡文迪許最怕交際的一件事例。有一天一位英國(guó)科學(xué)家攜同一位奧地利科學(xué)家到班克斯爵士的家里做客，正巧卡文迪許也在座。班克斯便介紹他們相識(shí)。在互相介紹時(shí)，班克斯曾對(duì)這位遠(yuǎn)客盛贊卡文迪許，而這位初見(jiàn)面的客人更是對(duì)卡文迪許說(shuō)出非常敬仰他的話(huà)，并說(shuō)這次來(lái)倫敦的最大收獲，就是專(zhuān)程拜訪(fǎng)這位名震一時(shí)的大科學(xué)家。
卡文迪許聽(tīng)到這話(huà)，起初大為忸怩，最后完全手足無(wú)措，便從人叢中沖出了室外，坐上他的馬車(chē)趕回家去了。從這段記載可以看出卡文迪許為人性格孤僻?？ㄎ牡显S離開(kāi)劍橋大學(xué)后，就跟父親旁聽(tīng)英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)議，每個(gè)星期四中午，參加學(xué)會(huì)的聚餐。到了1760年他被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。一直到21世紀(jì)，在英國(guó)，凡是有FRS(Fellow of Royal Society即皇家學(xué)會(huì)會(huì)員）頭銜的人，還是受到人們的尊敬。
接下來(lái)他在1783年研究了空氣的組成成分，做了很多試驗(yàn)，發(fā)表的論文的題目是“空氣試驗(yàn)”。也就是這個(gè)時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)水是由氫和氧兩種元素組成的。
化學(xué)研究
在卡文迪許漫長(zhǎng)的一生中，他取得了一系列重大發(fā)現(xiàn)——其中，他是分離氫的第一人，把氫和氧化合成水的第一人。在1766年發(fā)表了《論人工空氣》的論文，獲皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)?。他制出純氧，并確定了空氣中氧、氮的含量，證明水不是元素而是化合物。他被稱(chēng)為“化學(xué)中的牛頓”。
二氧化碳發(fā)現(xiàn)
卡文迪許指出收集固定空氣（二氧化碳）必須用汞代替水；用物理方法測(cè)出了固定空氣（二氧化碳）的密度是空氣密度的1．57倍。從實(shí)驗(yàn)上證明了固定空氣（二氧化碳）能溶解于同體積的水中，且與動(dòng)物呼出的、木炭燃燒后產(chǎn)生的氣體相同。他還發(fā)現(xiàn)在普通空氣中，若固定空氣（二氧化碳）的含量占到總體積的1/9，燃燒的蠟燭在其中就會(huì)熄滅。他測(cè)出了酸從石灰石、大理石、珍珠灰等物質(zhì)中排出固定空氣的重量，計(jì)算出這些物質(zhì)中固定空氣的含量。這些實(shí)驗(yàn)研究使人們對(duì)二氧化碳的性質(zhì)有了更多的了解。
卡文迪許1767年發(fā)表的論文介紹了他關(guān)于水和固定空氣的實(shí)驗(yàn)。將一個(gè)深水井的井水進(jìn)行煮沸，發(fā)現(xiàn)有固定空氣逸出，同時(shí)產(chǎn)生白色沉淀。他認(rèn)為白色沉淀和固定空氣原先都是溶于水的，它們可能是溶于水中的石灰質(zhì)土。為了證明這一看法，他在清澈的石灰水中通入固定空氣，開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生乳白色沉淀，繼續(xù)通入固定空氣后，沉淀復(fù)又溶解，溶液再次澄清透亮。這時(shí)他將這溶液煮沸，立刻就象井水那樣釋放出固定空氣(二氧化碳)并產(chǎn)生白色沉淀?？ㄎ牡显S的這一實(shí)驗(yàn)和他的解釋使人們認(rèn)清了一個(gè)常見(jiàn)的自然現(xiàn)象。在石灰?guī)r遍布的地區(qū)，含有二氧化碳的雨水或泉水流經(jīng)石灰?guī)r地層、慢慢地溶解部分石灰石形成重碳酸鹽溶液。這些溶液在石巖中緩慢下滴時(shí)，可能因溫度變化或水汽蒸發(fā)，二氧化碳乘機(jī)逸去，碳酸鈣結(jié)晶析出，日積月累，逐漸形成了石鐘、石乳、石筍等奇特的景象?？λ固氐匦螛?gòu)造有了科學(xué)的解釋。
卡文迪許在1766年發(fā)表了他的第一篇論文《論人工空氣》“人工空氣”一詞為波義耳首創(chuàng)，用來(lái)指存在在某種物質(zhì)中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以釋放出來(lái)的氣體，如普利斯特里通過(guò)碳酸鹽與酸反應(yīng)生成的二氧化碳。在文章中卡文迪許在嚴(yán)格保持溫度和壓強(qiáng)條件的前提下，對(duì)當(dāng)時(shí)已知的各種氣體的物理性質(zhì)，特別是密度進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)而細(xì)致的研究，這篇文章使他獲得英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的科普利獎(jiǎng)?wù)?/a>。
氫氣的發(fā)現(xiàn)
卡文迪許制取氫氣裝置
惰性氣體觀察
卡文迪許敏銳地注意到，在生成的水中有少量的硝酸存在。他認(rèn)為這是反應(yīng)用的氧氣中含有新物質(zhì)（主要是氮?dú)猓┑脑颉?785年卡文迪什在氧氣和空氣混合物中引入電火花，使得空氣中的氧氣和氮?dú)饣?，然后用氫氧化鈉溶液來(lái)吸收生成的氮氧化物，發(fā)現(xiàn)空氣中殘留下一小部分，大約1/120，無(wú)法與氧氣反應(yīng)生成化合物被氫氧化鈉吸收。經(jīng)過(guò)幾百次的實(shí)驗(yàn)和分析，他得出在今天看來(lái)都很精確的結(jié)論，空氣中有20.833%的體積是脫燃素空氣（測(cè)量值是氧氣占20.95%）和79.167%的燃素空氣，在燃素空氣中有空氣總體積的1/120的不易和其他氣體反應(yīng)的濁氣。一直到1894年瑞利和拉姆賽發(fā)現(xiàn)稀有氣體氬，才證實(shí)了卡文迪什的推測(cè)。在拉瓦錫提出氧化說(shuō)，卡文迪許贊成氧化說(shuō)的簡(jiǎn)潔，認(rèn)為這有利化學(xué)的發(fā)展，但也不愿輕易放棄自己一直采用的燃素說(shuō)，隨后他將自己的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了物理學(xué)領(lǐng)域。
物理研究
電學(xué)研究
卡文迪許在室外用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)扭秤卡文迪許在電學(xué)上進(jìn)行了大量重要而不為人知的研究。他在1777年向皇家學(xué)會(huì)提交論文，認(rèn)為電荷之間的作用力可能呈現(xiàn)與距離的平方成反比的關(guān)系，后來(lái)被庫(kù)侖通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，成為庫(kù)侖定律。他和法拉第共同主張電容器的電容會(huì)隨著極板間的介質(zhì)不同而變化，提出了介電常數(shù)的概念，并推導(dǎo)出平板電容器的公式。他第一個(gè)將電勢(shì)概念大量應(yīng)用對(duì)電學(xué)現(xiàn)象的解釋中。并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，提出了電勢(shì)與電流成正比的關(guān)系，這一關(guān)系1827年被歐姆重新發(fā)現(xiàn)，即歐姆定律?？ㄎ牡显S對(duì)電學(xué)的研究基本都沒(méi)有發(fā)表，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的最后五年致力于對(duì)卡文迪什個(gè)人實(shí)驗(yàn)記錄的整理，于1879年出版了麥克斯韋注釋的《卡文迪許的電學(xué)研究》 ，卡文迪許在電學(xué)上成果才使世人知曉。
扭秤實(shí)驗(yàn)
1797年卡文迪許完成了對(duì)地球密度的精確測(cè)量。他使用的裝置是約翰·米切爾設(shè)計(jì)，但米切爾本人不久去世，將裝置遺留給了沃拉斯頓，后被轉(zhuǎn)送給卡文迪許。裝置是由兩個(gè)重達(dá)350磅的鉛球和扭秤系統(tǒng)組成。為了消除氣流干擾，卡文迪許將裝置安裝在一個(gè)不透風(fēng)的房間，自己則在室外用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)扭矩的變化。之后他向皇家學(xué)會(huì)提交報(bào)告，給出了看來(lái)仍然比較精確的地球密度值。這一測(cè)量被稱(chēng)為開(kāi)創(chuàng)了“弱力測(cè)量的新時(shí)代”。很多文章稱(chēng)卡文迪許求出了萬(wàn)有引力常量，實(shí)際上卡文迪許當(dāng)時(shí)只關(guān)心地球的密度，并沒(méi)有涉及其他。而采用卡文迪許的測(cè)量結(jié)果通過(guò)計(jì)算可以求出萬(wàn)有引力常量和地球的質(zhì)量。
1789年，英國(guó)物理學(xué) 家卡文迪許（H.Cavendish）利用扭秤，成功地測(cè)出了引力常量的數(shù)值，證明了萬(wàn)有引力定律的正確?？ㄎ牡显S解決問(wèn)題的思路是，將不易觀察的微小變化量，轉(zhuǎn)化為容易觀察的顯著變化量，再根據(jù)顯著變化量與微小量的關(guān)系算出微小的變化量。
卡文迪許用一個(gè)質(zhì)量大的鐵球和一個(gè)質(zhì)量小的鐵球分別放在扭秤的兩端。扭秤中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個(gè)小鏡子。用一道平行光照射鏡子，光點(diǎn)反射到一個(gè)很遠(yuǎn)的地方，標(biāo)記下此時(shí)光點(diǎn)所在的位置。
用兩個(gè)質(zhì)量一樣的鐵球同時(shí)分別吸引扭秤上的兩個(gè)鐵球。由于萬(wàn)有引力作用。扭秤微微偏轉(zhuǎn)。但光源所反射的遠(yuǎn)點(diǎn)卻移動(dòng)了較大的距離。他用此計(jì)算出了萬(wàn)有引力公式中的常數(shù)G。
趣聞?shì)W事
科學(xué)怪人
亨利·卡文迪許
視名利如浮云
有一次卡文迪許出席宴會(huì)，一位奧地利來(lái)的科學(xué)家當(dāng)面奉承卡文迪許幾句，他聽(tīng)了起初大為忸怩，繼而手足無(wú)措，終于坐不住站了起來(lái)，沖出室外徑自坐上馬車(chē)回家了?？ㄎ牡显S沉默寡言，對(duì)慕名來(lái)訪(fǎng)的客人常常一言不發(fā)陪坐在旁，腦中想著科學(xué)問(wèn)題，使一些幫閑文人尷尬掃興。他一生致力于科學(xué)研究，成果豐碩，但只發(fā)表過(guò)兩篇并不重要的論文。（其實(shí)是因?yàn)樗@個(gè)人孤僻靦腆到“病態(tài)”的程度，連他和管家之間都需要以書(shū)信方式交流；連當(dāng)時(shí)參加每周由班克斯舉辦的聚會(huì)時(shí)，都要求參與的人當(dāng)他不存在，詢(xún)問(wèn)他建議時(shí)需要當(dāng)做周?chē)鷽](méi)人那樣說(shuō)話(huà)，這樣也許你才能得到一個(gè)含糊的回答或者是怒氣的尖叫。）
實(shí)驗(yàn)室建立
人們?yōu)榧o(jì)念這位大科學(xué)家，特意為他樹(shù)立了紀(jì)念碑。后來(lái)，他的后代親屬德文郡八世公爵S.C.卡文迪許將自己的一筆財(cái)產(chǎn)捐贈(zèng)劍橋大學(xué)于1871年建成實(shí)驗(yàn)室，它最初是以 H.卡文迪什命名的物理系教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，后來(lái)實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大為包括整個(gè)物理系在內(nèi)的科研與教育中心，并以整個(gè)卡文迪許家族命名。該中心注重獨(dú)立的、系統(tǒng)的、集團(tuán)性的開(kāi)拓性實(shí)驗(yàn)和理論探索，其中關(guān)鍵性設(shè)備都提倡自制。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)對(duì)物理科學(xué)的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)。近百年來(lái)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出的諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者已達(dá)26人。麥克斯韋、瑞利、J.J.湯姆遜、盧瑟福等先后主持過(guò)該實(shí)驗(yàn)室。
沉睡的手稿
1810年卡文迪許逝世后，他的侄子齊治把卡文迪許遺留下的20捆實(shí)驗(yàn)筆記完好地放進(jìn)了書(shū)櫥里，誰(shuí)也沒(méi)有去動(dòng)它。誰(shuí)知手稿在書(shū)櫥里一放竟是70年，一直到了1871年，另一位電學(xué)大師麥克斯韋應(yīng)聘擔(dān)任劍橋大學(xué)教授并負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室時(shí)，這些充滿(mǎn)了智慧和心血的筆記獲得了重返人間的機(jī)會(huì)。麥克斯韋仔細(xì)閱讀了前輩在100年前的手搞，不由大驚失色，連聲嘆服說(shuō)：“卡文迪許也許是有史以來(lái)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他幾乎預(yù)料到電學(xué)上的所有偉大事實(shí)。這些事實(shí)后來(lái)通過(guò)庫(kù)侖和法國(guó)哲學(xué)家的著作聞名于世?！贝撕篼溈怂鬼f決定擱下自己的一些研究課題，嘔心瀝血地整理這些手稿，使卡文迪許的光輝思想流傳了下來(lái)。真是一本名著，兩代風(fēng)流。不啻是科學(xué)史上的一段佳話(huà)．
專(zhuān)注又靦腆
卡文迪許也參加一些社交活動(dòng)。著名博物學(xué)家約瑟夫˙班克斯每周在家舉行一次科學(xué)界名流的聚會(huì)，卡文迪許也會(huì)參加。班克斯特別告誡其他人，不要靠近那個(gè)呆在角落里的人。如果他就某個(gè)問(wèn)題發(fā)表自己的見(jiàn)解時(shí)，人們要裝著不在意地晃悠到他身邊，還要裝著沒(méi)有聽(tīng)見(jiàn)他說(shuō)話(huà)。如果討論的問(wèn)題與科學(xué)無(wú)關(guān)，人們就會(huì)聽(tīng)到身后一聲驚呼突然響起，轉(zhuǎn)身就會(huì)看到卡文迪許正奔向另一個(gè)更安靜一些的角落。
卡文迪許——是那個(gè)年代最有才華而又極其古怪的英國(guó)科學(xué)家。幾位作家為他寫(xiě)過(guò)傳記。用其中一位的話(huà)來(lái)說(shuō)，他特別靦腆，“幾乎到了病態(tài)的程度”。他跟任何人接觸都會(huì)感到局促不安，連他的管家都要以書(shū)信的方式跟他交流。
有一回，他打開(kāi)房門(mén)，只見(jiàn)前門(mén)臺(tái)階上立著一位剛從維也納來(lái)的奧地利仰慕者。那奧地利人非常激動(dòng)，對(duì)他贊不絕口。一時(shí)之間，卡文迪許聽(tīng)著那個(gè)贊揚(yáng)，仿佛挨了一記悶棍；接著，他再也無(wú)法忍受，順著小路飛奔而去，出了大門(mén)，連前門(mén)也顧不得關(guān)上。幾個(gè)小時(shí)以后，他才被勸說(shuō)回家。
有時(shí)候，他也大膽涉足社交界——尤其熱心于每周一次的有偉大的博物學(xué)家約瑟夫·班克斯舉辦的科學(xué)界聚會(huì)——但班克斯總是對(duì)別的客人講清楚，大家絕不能靠近卡文迪許，甚至不能看他一眼。那些想要聽(tīng)取他的意見(jiàn)的人被建議晃悠到他的附近，仿佛不是有意的，然后“只當(dāng)那里沒(méi)有人那樣說(shuō)話(huà)”。如果他們的話(huà)算得上是談?wù)摽茖W(xué)，他們也許會(huì)得到一個(gè)含糊的答案，但更經(jīng)常的情形是聽(tīng)到一聲怒氣沖沖的尖叫（他好像一直是尖聲尖氣的），轉(zhuǎn)過(guò)身來(lái)發(fā)現(xiàn)真的沒(méi)有人，之間卡文迪許飛也似的逃向一個(gè)比較安靜的角落。
獨(dú)立傳記
卡文迪許，1731年出生在英國(guó)。他一生都在實(shí)驗(yàn)室和圖書(shū)館中度過(guò)，卡文迪許最為人稱(chēng)道的科學(xué)貢獻(xiàn)，首先是他最早研究了電荷在導(dǎo)體上的分布，并于1771年用類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)對(duì)電力相互作用的規(guī)律進(jìn)行了說(shuō)明。他通過(guò)對(duì)靜電荷的測(cè)定研究，在1777年向皇家學(xué)會(huì)提出的報(bào)告中說(shuō)：“電的吸引力和排斥力很可能反比于電荷間距離的平方。如果是這樣的話(huà)，那么物體中多余的電幾乎全部堆積在緊靠物體表面的地方。而且這些電緊緊地壓在一起，物體的其余部分處于中性狀態(tài)?！迸c此同時(shí)，他還研究了電容器的容量；制造了一整套已知容量的電容器，并以此測(cè)定了各種儀器樣品的電容量。而且預(yù)料到了不同物質(zhì)的電容率，并測(cè)量了幾種物質(zhì)的電容率，初步提出了“電勢(shì)”的概念。
卡文迪許畢生致力于科學(xué)研究，從事實(shí)驗(yàn)研究達(dá)50年之久，性格孤僻，很少與外界來(lái)往?？ㄎ牡显S的主要貢獻(xiàn)有：1781年首先制得氫氣，并研究了其性質(zhì)，用實(shí)驗(yàn)證明它燃燒后生成水。但他曾把發(fā)現(xiàn)的氫氣誤認(rèn)為燃素，不能不說(shuō)是一大憾事。1785年卡文迪許在空氣中引入電火花的實(shí)驗(yàn)使他發(fā)現(xiàn)了一種不活潑的氣體的存在。他在化學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、萬(wàn)有引力等方面進(jìn)行過(guò)許多成功的實(shí)驗(yàn)研究，但很少發(fā)表，過(guò)了一個(gè)世紀(jì)后，麥克斯韋整理了他的實(shí)驗(yàn)論文，并于1879年出版了名為《尊敬的亨利·卡文迪許的電學(xué)研究》一書(shū)，此后人們才知道卡文迪許做了許多電學(xué)實(shí)驗(yàn)。麥克斯韋說(shuō)：“這些論文證明卡文迪許幾乎預(yù)料到電學(xué)上所有的偉大事實(shí)，這些偉大的事實(shí)后來(lái)通過(guò)庫(kù)侖和法國(guó)哲學(xué)家們的著作而聞名于科學(xué)界?！?/span>
早在庫(kù)侖之前，卡文迪許就已經(jīng)研究了電荷在導(dǎo)體上的分布問(wèn)題。1777年，他向皇家學(xué)會(huì)提出報(bào)告說(shuō)：“電的吸引力和排斥力很可能反比于電荷間距離的平方，他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明電荷之間的作用力。他還早于法拉第用實(shí)驗(yàn)證明電容器的電容取決于兩極板之間的物質(zhì)。他最早建立電勢(shì)概念，指出導(dǎo)體兩端的電勢(shì)與通過(guò)它的電流成正比（歐姆定律在1827年才確立）。當(dāng)時(shí)還無(wú)法測(cè)量電流強(qiáng)度，據(jù)說(shuō)他勇敢地用自己的身體當(dāng)作測(cè)量?jī)x器，以從手指到手臂何處感到電振動(dòng)來(lái)估計(jì)電流的強(qiáng)弱。
卡文迪許的重大貢獻(xiàn)之一是1789年完成了測(cè)量萬(wàn)有引力的扭秤實(shí)驗(yàn)，后世稱(chēng)為卡文迪許實(shí)驗(yàn)。他改進(jìn)了英國(guó)機(jī)械師米歇爾（John Michell，1724～1793）設(shè)計(jì)的扭秤，在其懸線(xiàn)系統(tǒng)上附加小平面鏡，利用望遠(yuǎn)鏡在室外遠(yuǎn)距離操縱和測(cè)量，防止了空氣的擾動(dòng)（當(dāng)時(shí)還沒(méi)有真空設(shè)備）。他用一根39英寸的鍍銀銅絲吊一6英尺木桿，桿的兩端各固定一個(gè)直徑2英寸的小鉛球，另用兩顆直徑12英寸的固定著的大鉛球吸引它們，測(cè)出鉛球間引力引起的擺動(dòng)周期，由此計(jì)算出兩個(gè)鉛球的引力，由計(jì)算得到的引力再推算出地球的質(zhì)量和密度。他算出的地球密度為水密度的5.481倍（地球密度的現(xiàn)代數(shù)值為5.517g/cm3），由此可推算出萬(wàn)有引力常量G的數(shù)值為 6.754×10N·m2/kg2；（現(xiàn)代值前四位數(shù)為6.672）。
卡文迪許在1766年發(fā)表了《論人工空氣》的論文并獲皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)?。他制出純氧，并確定了空氣中氧、氮的含量，證明水不是元素而是化合物。他被稱(chēng)為“化學(xué)中的牛頓”。
卡文迪許一生在自己的實(shí)驗(yàn)室中工作，被稱(chēng)為“最富有的學(xué)者，最有學(xué)問(wèn)的富翁”?？ㄎ牡显S于公元1810年3月10日去世。
參考資料
[1]
從普魯士藍(lán)到鋰離子電池 · 今日頭條[引用日期2021-4-26]
[2]
新知丨物理學(xué)史中的庫(kù)侖定律 · 今日頭條[引用日期2021-4-26]
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