一、生平簡(jiǎn)介
1.最富有的學(xué)者,最博學(xué)的富豪
據(jù)說卡文迪許很有素養(yǎng),但是沒有當(dāng)時(shí)英國(guó)的那種紳士派頭。他不修邊幅,幾乎沒有一件衣服是不掉扣子的;他不好交際,不善言談,終生未婚,過著奇特的隱居生活?ㄎ牡显S為了搞科學(xué)研究,把客廳改作實(shí)驗(yàn)室,在臥室的床邊放著許多觀察儀器,以便隨時(shí)觀察天象。他從祖上接受了大筆遺產(chǎn),成為百萬富翁。不過他一點(diǎn)也不吝嗇。有一次,他的一個(gè)仆人因病生活發(fā)生困難,向他借錢,他毫不猶豫地開了一張一萬英鎊的支票,還問夠不夠用?ㄎ牡显S酷愛圖書,他把自己收藏的大量圖書,分門別類地編上號(hào),管理得井井有序,無論是借閱,甚至是自己閱讀,也都毫無例外地履行登記手續(xù)?ㄎ牡显S可算是一位活到老、干到老的學(xué)者,直到79歲高齡、逝世前夜還在做實(shí)驗(yàn)。卡文迪許一生獲得過不少外號(hào),有“科學(xué)怪人”,“科學(xué)巨擘”,“最富有的學(xué)者,最博學(xué)的富豪”等。
2.視名利如天上的浮云
有一次卡文迪許出席宴會(huì),一位奧地利來的科學(xué)家當(dāng)面奉承卡文迪許幾句,他聽了起初大為忸怩,繼而手足無措,終于坐不住站了起來,沖出室外徑自坐上馬車回家了?ㄎ牡显S沉默寡言,對(duì)慕名來訪的客人常常一言不發(fā)陪坐在旁,腦中想著科學(xué)問題,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)表過兩篇并不重要的論文。
3.卡文迪許實(shí)驗(yàn)室
人們?yōu)榧o(jì)念這位大科學(xué)家,特意為他樹立了紀(jì)念碑?ㄎ牡显S一生勤儉,逝世后留下了大筆遺產(chǎn),其中一部分由它的家族在1871年捐贈(zèng)給劍橋大學(xué)創(chuàng)辦卡文迪許實(shí)驗(yàn)室,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),先后培養(yǎng)出26名諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。
4.沉睡了一百年的手稿
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)了書櫥里,誰(shuí)也沒有去動(dòng)它。誰(shuí)知手稿在書櫥里一放竟是70年,一進(jìn)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:“卡文迪許也許是有史以來最偉大的實(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)后來通過庫(kù)侖和法國(guó)哲學(xué)家的著作聞名于世。”此后麥克韋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。真是一本名著,兩代風(fēng)流。不啻是科學(xué)史上的一段佳話.
卡文迪許,1731年出生在英國(guó)。他一生都在實(shí)驗(yàn)室和圖書館中度過,在化學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)方面進(jìn)行過許多實(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)。
卡文迪許最為人稱道的科學(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年用類似的實(shí)驗(yàn)對(duì)電力相互作用的規(guī)律進(jìn)行了說明。他通過對(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:“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,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)。”與此同時(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)”概念。
亨利·卡文迪許(Henry Cavendish)英國(guó)物理學(xué)家和化學(xué)家。公元1731年10月10日生于法國(guó)尼斯。1749年考入劍橋大學(xué),1753年尚未畢業(yè)就去巴黎留學(xué)。后回倫敦定居,在他父親的實(shí)驗(yàn)室中做了許多電學(xué)和化學(xué)方面的研究工作。1760年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1803年當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院外國(guó)院土?ㄎ牡显S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)、萬有引力等方面進(jìn)行地行多成功的實(shí)驗(yàn)研究,但很少發(fā)表,過了一個(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,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:“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)后來通過庫(kù)侖和法國(guó)哲學(xué)家們的著作而聞名于科學(xué)界。”
早在庫(kù)侖之前,卡文迪許已經(jīng)研究了電荷在導(dǎo)體上的分布問題。1777年,他向皇家學(xué)會(huì)提出報(bào)告說:“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,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)。”他還通過實(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)與通過它的電流成正比(歐姆定律在1827年才確立)。當(dāng)時(shí)還無法測(cè)量電流強(qiáng)度,據(jù)說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)來估計(jì)電流的強(qiáng)弱。
卡文迪許的重大貢獻(xiàn)之一是1798年完成了測(cè)量萬有引力的扭秤實(shí)驗(yàn),后世稱為卡文迪許實(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),由此可推算出萬有引力常量G的數(shù)值為 6.754×10-11 Nm2/kg2(現(xiàn)代值前四位數(shù)為6.672)。這一實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)與操作十分精巧,英國(guó)物理學(xué)家J.H.坡印廷曾對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)下過這樣的評(píng)語(yǔ):“開創(chuàng)了弱力測(cè)量的新時(shí)代”。
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,被稱為“最富有的學(xué)者,最有學(xué)問的富翁”?ㄎ牡显S于公元1810年3月10日去世。
后來,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。近百年來卡文迪許實(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該實(shí)驗(yàn)室。