英國科學家卡文迪許誕辰。

亨利·卡文迪許

一、生平簡介
　　卡文迪許(Henry Cavendish,1731.10.10.～1810.3.10.)英國化學家、物理學家。公元1731年10月10日生於法國尼斯。1742—1748年他在倫敦附近的海克納學校讀書。1749—1753年期間在劍橋彼得豪斯學院求學。在倫敦定居後，卡文迪許在他父親的實驗室中當助手，做了大量的電學、化學研究工作。他的實驗研究持續達50年之久。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學會成員，1803年又被選為法國研究院的18名外籍會員之一。
　　公元1810年3月10日，卡文迪許在倫敦逝世，終身未婚。
　　二、科學貢獻
　　卡文迪許的才能是多方面的。1784年左右他研究了空氣的組成，發現普通空氣中氮占五分之四，氧占五分之一。他確定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物。他還發現了硝酸。
　　卡文迪許生前在物理學方面發表的論文為數極少，一直到麥克斯韋審閱整理並出版了他的手稿後，人們才知道他在電學方面作出了很多重要發現。他發現一對電荷間的作用力跟它們之間的距離平方成反比，這就是後來庫侖導出的庫侖定律內容的一部分；他提出每個帶電體的周圍有“電氣”，與電場理論很接近；卡文迪許演示了電容器的電容與插入平板中的物質有關；電勢的概念也是卡文迪許首先提出的，這對靜電理論的發展起了重要作用；他還提出了導體上的電勢與通過電流成正比的關係。
　　卡文迪許在熱學理論、計溫學、氣象學、大地磁學等方面都有研究。1798年他完成最後的實驗時，已年近七十。在物理學上他最主要的成就是通過扭秤實驗驗證了牛頓的萬有引力定律，確定了引力常數和地球平均密度。
　　推算地球密度：卡文迪許測量地球的密度是從求牛頓的萬有引力定律中的常數著手，再推算出地球密度。他的指導思想極其簡單，用兩個大鉛球使它們接近兩個小球。從懸掛小球的金屬絲的扭轉角度，測出這些球之間的相互引力。根據萬有引力定律，可求出常數G。根據卡文迪許的多次實驗，測算出地球的平均密度是水密度的5.481倍（現在的數值為5.517，誤差為14%左右），並確定了萬有引力常數（他測得的引力常數G是(6.754±0.041)×10-8達因·厘米2/克2，這個值同現代值(6.6732±0.0031)×10-8達因·厘米2/克2，相差無幾），計算出了地球的質量。被譽為第一個稱量地球的人。
　　卡文迪許驗證萬有引力定律的實驗採用自己設計的“扭秤”為工具，後人稱為著名的“卡文迪許實驗”。
　　三、趣聞軼事
　　1．最富有的學者，最博學的富豪
　　據說卡文迪許很有素養，但是沒有當時英國的那種紳士派頭。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。卡文迪許為了搞科學研究，把客廳改作實驗室，在臥室的床邊放著許多觀察儀器，以便隨時觀察天象。他從祖上接受了大筆遺產，成為百萬富翁。不過他一點也不吝嗇。有一次，他的一個僕人因病生活發生困難，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。卡文迪許酷愛圖書，他把自己收藏的大量圖書，分門別類地編上號，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。卡文迪許可算是一位活到老、乾到老的學者，直到79歲高齡、逝世前夜還在做實驗。卡文迪許一生獲得過不少外號，有“科學怪人”，“科學巨擘”，“最富有的學者，最博學的富豪”等。
　　2．視名利如天上的浮雲
　　有一次卡文迪許出席宴會，一位奧地利來的科學家當面奉承卡文迪許幾句，他聽了起初大為忸怩，繼而手足無措，終於坐不住站了起來，衝出室外逕自坐上馬車回家了。卡文迪許沉默寡言，對慕名來訪的客人常常一言不發陪坐在旁，腦中想著科學問題，使一些幫閒文人尷尬掃興。他一生致力於科學研究，成果豐碩，但只發表過兩篇並不重要的論文。
　　3．卡文迪許實驗室
　　人們為紀念這位大科學家，特意為他樹立了紀念碑。卡文迪許一生勤儉，逝世後留下了大筆遺產，其中一部分由它的家族在1871年捐贈給劍橋大學創辦卡文迪許實驗室，這個實驗室曾經對物理科學的進步作出了巨大的貢獻，先後培養出26名諾貝爾獎獲得者。
　　4．沉睡了一百年的手稿
　　1810年卡文迪許逝世後，他的侄子齊治把卡文迪許遺留下的20捆實驗筆記完好地放進了書櫥里，誰也沒有去動它。誰知手稿在書櫥里一放竟是70年，一進到了1871年，另一位電學大師麥克斯韋應聘擔任劍橋大學教授並負責籌建卡文迪許實驗室時，這些充滿了智慧和心血的筆記獲得了重返人間的機會。麥克斯韋仔細閱讀了前輩在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驗物理學家，他幾乎預料到電學上的所有偉大事實。這些事實後來通過庫侖和法國哲學家的著作聞名於世。”此後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，兩代風流。不啻是科學史上的一段佳話．
　　卡文迪許，1731年出生在英國。他一生都在實驗室和圖書館中度過，在化學、熱學、電學方面進行過許多實驗探索。但由於他對榮譽看得很輕，所以對於發表實驗結果以及得到發現優先權卻很少關心，致使其許多成果一直未被公開發表。直到19世紀中葉，人們才從他的手稿中發現了一些極其珍貴的資料，證實他對科學發展做出了巨大貢獻。
　　卡文迪許最為人稱道的科學貢獻，首先是他最早研究了電荷在導體上的分布，並於1771年用類似的實驗對電力相互作用的規律進行了說明。他通過對靜電荷的測定研究，在1777年向皇家學會提出的報告中說：“電的吸引力和排斥力很可能反比於電荷間距離的平方。如果是這樣的話，那么物體中多餘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，物體的其餘部分處於中性狀態。”與此同時，他還研究了電容器的容量；製造了一整套已知容量的電容器，並以此測定了各種儀器樣品的電容量。而且預料到了不同物質的電容率，並測量了幾種物質的電容率，初步提出了“電勢”概念。
　　卡文迪許畢生致力於科學研究，從事實驗研究達50年之久，性格孤僻，很少與外界來往。卡文迪許的主要貢獻有：1781年首先製得氫氣，並研究了其性質，用實驗證明它燃燒後生成水。但他曾把發現的氫氣誤認為燃素，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驗使他發現了一種不活潑的氣體的存在。他在化學、熱學、電學、萬有引力等方面進行地行多成功的實驗研究，但很少發表，過了一個世紀後，麥克斯韋整理了他的實驗論文，並於1879年出版了名為《尊敬的亨利·卡文迪許的電學研究》一書，此後人們才知道卡文迪許做了許多電學實驗。麥克斯韋說：“這些論文證明卡文迪許幾乎預料到電學上所有的偉大事實，這些偉大的事實後來通過庫侖和法國哲學家們的著作而聞名於科學界。”
　　早在庫侖之前，卡文迪許已經研究了電荷在導體上的分布問題。1777年，他向皇家學會提出報告說：“電的吸引力和排斥力很可能反比於電荷間距離的平方，如果是這樣的話，那么物體中多餘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，物體的其餘部分處於中性狀態。”他還通過實驗證明電荷之間的作用力。他還早於法拉第用實驗證明電容器的電容取決於兩極板之間的物質。他最早建立電勢概念，指出導體兩端的電勢與通過它的電流成正比（歐姆定律在1827年才確立）。當時還無法測量電流強度，據說他勇敢地用自己的身體當作測量儀器，以從手指到手臂何處感到電振動來估計電流的強弱。
　　卡文迪許的重大貢獻之一是1798年完成了測量萬有引力的扭秤實驗，後世稱為卡文迪許實驗。他改進了英國機械師米歇爾（John Michell，1724～1793）設計的扭秤，在其懸線系統上附加小平面鏡，利用望遠鏡在室外遠距離操縱和測量，防止了空氣的擾動（當時還沒有真空設備）。他卡文迪許用一根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，測出鉛球間引力引起的擺動周期，由此計算出兩個鉛球的引力，由計算得到的引力再推算出地球的質量和密度。他算出的地球密度為水密度的5.481倍（地球密度的現代數值為5.517g／cm3），由此可推算出萬有引力常量G的數值為 6.754×10-11 Nm2/kg2（現代值前四位數為6.672）。這一實驗的構思、設計與操作十分精巧，英國物理學家J.H.坡印廷曾對這個實驗下過這樣的評語：“開創了弱力測量的新時代”。
　　卡文迪許在1766年發表了《論人工空氣》的論文並獲皇家學會科普利獎章。他制出純氧，並確定了空氣中氧、氮的含量，證明水不是元素而是化合物。他被稱為“化學中的牛頓”。
　　卡文迪許一生在自己的實驗室中工作，被稱為“最富有的學者，最有學問的富翁”。卡文迪許於公元1810年3月10日去世。
　　後來，他的後代親屬德文郡八世公爵S.C.卡文迪許將自己的一筆財產捐贈劍橋大學於1871年建成實驗室，它最初是以 H.卡文迪什命名的物理系教學實驗室，後來實驗室擴大為包括整個物理系在內的科研與教育中心，並以整個卡文迪許家族命名。該中心注重獨立的、系統的、集團性的開拓性實驗和理論探索，其中關鍵性設備都提倡自製。近百年來卡文迪許實驗室培養出的諾貝爾獎金獲得者已達26人。麥克斯韋、瑞利、J.J.湯姆遜、盧瑟福等先後主持過該實驗室。