亨利·卡文迪许

亨利·卡文迪许是英国化学家、物理学家。1731年10月10日生于法国尼斯。公元1810年3月10日,卡文迪许在伦敦逝世,终身未婚。

1784年左右他研究了空气的组成,他还发现了硝酸。

卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时,已年近七十。在物理学上他最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律,确定了引力常数和地球平均密度。

卡文迪许验证万有引力定律的实验采用自己设计的“扭秤”为工具,后人称为著名的“卡文迪许实验”。

亨利.卡文迪许的一生

在18世纪期间,英国的一些化学家,如布拉克以及普利斯特里等人,都是出身于中产阶级的学者。在这些人中,只有一位是百万富翁,他一生从事于化学和物理学的研究。他发现了很多前人不知道的事物。他的名字就是亨利.卡文迪许(Henry.Cavendish)。亨利生性怪癖,沉默寡言,曾经有科学史家说:“他是有学问的人当中最富有的,也是富人当中最有学问的。”卡文迪许的祖父和外祖父分别是德文郡公爵和肯特公爵。

亨利.卡文迪许生于1731年10月10日,那时他的母亲正在法国休养,所以他生在法国南部。他是在牛顿病故四年后出生的,他读过牛顿的全部著作,一生最佩服牛顿的学识和为人。卡文迪许公开发表的论文并不多,他没有写过一本书,在长长的50年中,发表的论文也只有18篇。除了一篇在1771年发表的论文是理论性的以外,其余的论文内容都是实验性和观察性的,大部分是关于水槽化学方面的,先后发表在1766年到1788年的英国皇家学会的期刊上。

又有一部分是关于液态物质凝固点的研究,发表于1783年到1788年。还有一部分是有关地球平均密度的研究,发表于1798年。在他逝世以后,人们发现他有大量文稿,一直藏着未经公开发表。这部分未发表的论文相当多,电学部分由19世纪的大物理学家马克斯维尔门教授整理后在1879年出版,化学和力学部分是由爱德华.普索于1921年主编出版的。

卡文迪许的父亲是当时有名的学者,所以,卡文迪许从小就得到父亲的鼓励,希望他在学术上能有所成就。11岁的时候,他被送到当时著名的贵族中学学习了8年之久。到1749年,他18岁,进了剑桥大学,一直到1753年,他22岁,因为不赞成剑桥大学的宗教考试,所以没取得任何学位,他离开了大学,在18世纪时,还没有公家办的实验室。卡文迪许在自己家里装备了一座规模相当大的实验室,他终身在自己家里做实验工作。他一生没有结婚,过着独身生活。

曾经有人说:“没有一个活到80岁的人,一生讲的话像卡文迪许那样少的了。”在一本《化学史》书上,曾举出卡文迪许最怕交际的一件事例。有一天一位英国科学家携同一位奥地利科学家到班克斯爵士的家里做客,正巧卡文迪许也在座。班克斯便介绍他们相识。在互相介绍时,班克斯曾对这位远客盛赞卡文迪许,而这位初见面的客人更是对卡文迪许说出非常敬仰他的话,并说这次来伦敦的最大收获,就是专程拜访这位名震一时的大科学家。

卡文迪许听到这话,起初大为忸怩,最后完全手足无措,便从人丛中冲出了室外,坐上他的马车赶回家去了。从这段记载可以看出卡文迪许为人性格孤僻。卡文迪许离开剑桥大学后,就跟父亲旁听英国皇家学会的会议,每个星期四中午,参加学会的聚餐。到了1760年他被选为皇家学会会员。一直到现在,在英国,凡是有FSR(皇家学会会员)头衔的人,还是受到人们的尊敬。

接下来他在1783年研究了空气的组成成分,做了很多试验,发表的论文的题目是“空气试验”。也就是这个时候,他发现水是由氢和氧两种元素组成的。

卡文迪许最后的一项研究,是关于地球平均密度的问题。他提出的数字是5.448克/厘米③,现在公认的是5.48克/厘米③。这说明当时试验已经相当准确。他还有一项工作,是过了100年以后,才得到承认的,那就是关于稀有元素的存在问题。   卡文迪许的性格

卡文迪许——是那个年代最有才华而又极其古怪的英国科学家。几位作家为他写过传记。用其中一位的话来说,他特别腼腆,“几乎到了病态的程度”。他跟任何人接触都会感到局促不安,连他的管家都要以书信的方式跟他交流。

有一回,他打开房门,只见前门台阶上立着一位刚从维也纳来的奥地利仰慕者。那奥地利人非常激动,对他赞不绝口。一时之间,卡文迪许听着那个赞扬,仿佛挨了一记闷棍;接着,他再也无法忍受,顺着小路飞奔而去,出了大门,练前门也顾不得关上。几个小时以后,他才被劝说回家。

有时候,他也大胆涉足社交界——尤其热心于每周一次的有伟大的博物学家约瑟夫·班克斯举办的科学界聚会——但班克斯总是对别的客人讲清楚,大家绝不能靠近卡文迪许,甚至不能看他一眼。那些想要听取他的意见的人被建议晃悠到他的附近,仿佛不是有意的,然后“只当那里没有人那样说话”。如果他们的话算得上是谈论科学,他们也许会得到一个含糊的答案,但更经常的情形是听到一声怒气冲冲的尖叫(他好像一直是尖声尖气的),转过身来发现真的没有人,之间卡文迪许飞也似的逃向一个比较安静的角落。——摘自《万物简史》第四章

卡文迪许的成就

在卡文迪许漫长的一生中,他取得了一系列重大发现——其中,他是分离氢的第一人,把氢和氧化合成水的第一人——但是,他所做的一切都脱离不了“古怪”两个字。他经常在出版的作品中提到从来没有告诉过任何人的实验结果,这使他的科学家同行们老是很气恼。但是,尽管遮遮掩掩,他不光模仿牛顿,而且想要努力超过他。他对导电性能的实验超前了一个世纪,但不幸的是,直到那个世纪过去才被人发现。直到19世纪末,剑桥大学物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦承担了编辑卡文迪许文献的任务,他的大部分成就才为人所知。而到那个时候,发现虽然是他的,但功劳几乎总是已经归属别人。

其中,卡文迪许发现或预见到了能量守恒定律、欧姆定律、道尔顿的分压定律、里克特的反比定律、查理的气体定律以及电传导定律,但都没有告诉别人。这只是其中的一部分。据科学史家J.G.克劳瑟说,他还预见了“开尔文和G.H.达尔文关于潮汐摩擦对减慢地球自转速度的作用的成果、拉摩尔关于局部大气变冷的作用的发现(发表于1915年)……皮科林关于冷冻混合物的成就以及罗斯布姆关于异质平衡的某些成果”。最后,他还留下线索,直接导致一组名叫惰性气体的元素的发现。其中有几种是极难获得的,最后一种直到1962年才被发现。还有他最著名的扭秤实验。

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