首先,簡單介紹壹下生活
卡文迪什(1731.10.10。~ 1810.3.10.)是英國化學家和物理學家。出生於法國尼斯1731年10月10年。1742—1748他在倫敦附近的海克納學校學習。1749-1753期間就讀於劍橋大學彼得豪斯學院。住在倫敦後,卡文迪什在他父親的實驗室裏做助手,做了大量的電學和化學研究。他的實驗研究持續了50年。1760年,卡文迪什當選為倫敦皇家學會會員,1803年當選為法國學會18外籍會員之壹。
10年3月10日,卡文迪什在倫敦去世,終生未婚。
第二,科學貢獻
卡文迪什的才能是多方面的。他研究了1784附近空氣的成分,發現普通空氣中氮占五分之四,氧占五分之壹。他確定了水的成分,證實了水不是元素而是化合物。他還發現了硝酸。
卡文迪什生前很少發表物理學論文。直到麥克斯韋審查並發表了他的手稿,人們才意識到他在電學方面有了許多重要發現。他發現壹對電荷之間的作用力與它們之間距離的平方成反比,這是後來庫侖推導出的庫侖定律的壹部分。他提出每個帶電體周圍都有“電”,這與電場理論非常接近;卡文迪什證明了電容器的電容與插入極板的物質有關。電勢的概念是由卡文迪許首先提出的,在靜電理論的發展中起了重要作用。他還提出導體上的電勢與通過它的電流成正比。
卡文迪什在熱學理論、測溫學、氣象學和地磁方面都有研究。當他完成最後壹次實驗時,他已經將近70歲了。在物理學方面,他的主要成就是通過扭秤實驗驗證了牛頓萬有引力定律,確定了引力常數和地球的平均密度。
計算地球的密度:卡文迪什通過找到牛頓萬有引力定律中的常數,然後計算出地球的密度,從而測量出地球的密度。他的指導思想極其簡單,用兩個大鉛球,讓他們靠近兩個小球。從懸掛球的線的扭轉角度,測量這些球之間的相互吸引力。根據萬有引力定律,可以求出常數g。根據卡文迪什的多次實驗,地球的平均密度是水的5.481倍(目前值為5.517,誤差約為0.65253%),確定了引力常數(他測得的引力常數G為(6.754 0.041) × 65438)。號稱稱地球第壹人。
卡文迪許驗證萬有引力定律的實驗,用的是他自己的“扭秤”作為工具,後來被稱為著名的“卡文迪許實驗”。
第三,軼事
1.最富有的學者,最有學問的富人
都說卡文迪什很有成就,但是他沒有當時英國的紳士風度。他不修邊幅,幾乎沒有壹件衣服是扣不上的;他不善交際,不善言談,從未結過婚,過著奇怪的隱居生活。為了做科學研究,卡文迪許把客廳變成了實驗室,臥室的床頭放著很多觀測儀器,以便隨時觀測天象。他從祖先那裏繼承了壹大筆遺產,成了百萬富翁。但他壹點也不小氣。有壹次,他的壹個仆人因為生病向他借錢。他毫不猶豫地開了壹張10,000英鎊的支票,問是否夠用。卡文迪什非常喜歡書。他把他的大量藏書按不同類別編號,並有條不紊地管理它們。無論是借書,甚至是自己看,他也無壹例外地辦理了登記手續。卡文迪什可以算是壹位生活和工作到79歲,去世前夕還在做實驗的學者。卡文迪什壹生贏得了許多綽號,如科學怪人、科學巨人、最富有的學者、最有學問的富翁。
2.視名利為天上的浮雲
有壹次卡文迪許參加宴會,壹位奧地利科學家當面奉承卡文迪許。壹開始他很忸怩,後來就不知所措了。最後,他站起來沖出房間,乘著馬車回家了。卡文迪什沈默寡言。他常常壹言不發地坐在來訪的客人身旁,腦子裏思考著科學問題,這讓壹些遊手好閑的文人感到尷尬和失望。他壹生致力於科學研究,取得了豐碩的成果,但只發表了兩篇不重要的論文。(其實就是因為他太孤僻害羞了,連他和管家都需要書信溝通;甚至在我參加銀行舉辦的每周壹次的聚會時,我讓參與者假裝他不存在,旁若無人地向他請教,也許妳能得到壹個含糊的回答,或者壹聲憤怒的尖叫。)
3.卡文迪什實驗室
人們為紀念這位偉大的科學家建立了壹座紀念碑。卡文迪許壹生勤奮,死後留下大量遺產,其中壹部分由家人於1871捐贈給劍橋大學建立卡文迪許實驗室,為物理科學的進步做出了巨大貢獻,先後培養了26位諾貝爾獎獲得者。
4.沈睡了壹百年的手稿
卡文迪許在1810年去世後,他的侄子啟智把卡文迪許留下的20捆實驗筆記原封不動地放在書櫃裏,沒有人動過它。誰知這份手稿在書櫃裏放了70年,當它進入1871年,當另壹位電學大師麥克斯韋申請到劍橋大學當教授,負責建設卡文迪許實驗室時,這些飽含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100年前前人的工作,震驚了。他反復嘆息說:“卡文迪許也許是有史以來最偉大的實驗物理學家,他幾乎預見了電學中所有偉大的事實。這些事實後來通過庫侖和法國哲學家的著作而聞名於世。”此後,麥克維決定拋開自己的壹些研究課題,努力整理這些手稿,使得卡文迪許的光輝思想得以流傳。真的是傑作,兩代人的浪漫。這是科學史上的壹個佳話。
卡文迪什於1731年出生於英國。他壹生都在實驗室和圖書館裏度過,在化學、熱學和電學方面做了許多實驗探索。然而,由於他對榮譽的蔑視,他很少註意發表實驗結果和獲得發現的優先權,導致他的許多成果沒有被發表。直到19世紀中葉,人們才從他的手稿中發現了壹些極其珍貴的資料,證明他為科學發展做出了巨大貢獻。
卡文迪什最受贊譽的科學貢獻是,他首先研究了導體上電荷的分布,並用1771年的類似實驗解釋了電力相互作用定律。他在1777年給皇家學會的報告中說:“電的吸引力和排斥力很可能與電荷間距離的平方成反比。如果是這樣的話,那麽物體中幾乎所有多余的電都聚集在靠近物體表面的地方。而電緊緊壓在壹起,物體的其余部分處於中性狀態。”同時,他還研究了電容器的容量;制造了壹組已知容量的電容器,並測量了各種儀器樣品的電容。並且預測了不同物質的介電常數,測量了幾種物質的介電常數,初步提出了“勢”的概念。
卡文迪什壹生致力於科學研究,從事實驗研究50年,性格孤僻,很少與外界接觸。卡文迪什的主要貢獻如下:1781年首次產生氫氣,並研究了其性質。實驗證明,它燃燒後產生水。然而,非常遺憾的是,他曾經把發現的氫誤認為是燃素。1785年,卡文迪什通過向空氣中引入電火花,發現了惰性氣體的存在。他在化學、熱學、電學和引力方面做了許多成功的實驗研究,但很少發表。壹個世紀後,麥克斯韋整理了他的實驗論文,在1879年出版了壹本名為《親愛的亨利·卡文迪什的電學研究》的書。直到那時,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,卡文迪許預見了電學中幾乎所有的偉大事實,這些偉大事實通過庫侖和法國哲學家的著作在科學界聲名鵲起。”
早在庫侖之前,卡文迪許就已經研究了導體上的電荷分布。1777年,他向英國皇家學會報告:“電的吸引力和排斥力很可能與電荷間距離的平方成反比。如果是這樣,物體中幾乎所有多余的電都堆積在靠近物體表面的地方,電被緊緊地壓在壹起,物體的其余部分處於中性狀態。”他還通過實驗證明了電荷之間的作用力。他通過實驗證明,在法拉第之前,電容器的電容取決於兩個極板之間的物質。他首先建立了電勢的概念,指出導體兩端的電勢與通過它的電流成正比(歐姆定律建立於1827)。當時無法測量電流強度。據說他勇敢地用自己的身體作為測量儀器,通過感受從手指到手臂的電振動來估算電流強度。
卡文迪許的壹大貢獻是,他在1798年完成了測量重力的扭秤實驗,後來被稱為卡文迪許實驗。他改進了英國機械師米歇爾(約翰·林可唯,1724 ~ 1793)設計的扭秤,在其懸掛系統上附加了壹面小平面鏡,在室外用望遠鏡進行遠程操作和測量,從而防止了空氣擾動(當時還沒有真空設備)。他卡文迪什用壹根39英寸的鍍銀銅線掛壹根6英尺長的木桿,在木桿兩端各固定壹個直徑為2英寸的小鉛球,用兩個直徑為12英寸的大固定鉛球吸引它們,測量鉛球之間重力引起的擺動周期,從而計算出兩個鉛球的重力,再由計算出的重力計算出地球的質量和密度。他計算出地球的密度是水的密度的5.481倍(地球密度的現代值是5.517g/cm3),由此可以計算出引力常數G的值為6.754×10-11n 2/kg2(現代值的前四位是6.677)這個實驗的構思、設計和操作都非常精巧。英國物理學家J.H .坡印廷曾這樣評價這個實驗:“它開創了弱力測量的新時代”。
卡文迪什在1766發表了壹篇關於人工空氣的論文,獲得了英國皇家學會的科普利獎章。他制造了純氧,測定了空氣中氧和氮的含量,證明了水不是元素而是化合物。他被稱為“化學中的牛頓”。
卡文迪什壹生都在自己的實驗室工作,被稱為“最富有的學者和最有學問的百萬富翁”。卡文迪什死於3月1810。
後來,他的後人親戚,德文八世公爵S.C .卡文迪什,於1871向劍橋大學捐贈了壹筆財富,用於建造實驗室。它原本是以h·卡文迪許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教育中心,並以整個卡文迪許家族命名。中心註重自主、系統、群體的開創性實驗和理論探索,其中關鍵設備主張自主控制。在過去的壹個世紀裏,卡文迪許實驗室培養的諾貝爾獎獲得者達到了26位。麥克斯韋、瑞利、J·J·湯姆遜、盧瑟福等。先後主持過實驗室。