|
亨利·卡文迪許，英國(guó)重要的實(shí)驗(yàn)和理論化學(xué)家和物理學(xué)家，他以發(fā)現(xiàn)氫或他稱(chēng)之為的“易燃空氣”而聞名，他還證明了水是一種由氧和氫組成的化合物。最值得注意的是，第一個(gè)利用艾薩克·牛頓的引力理論測(cè)量地球平均密度。卡文迪許雖為貴族，生活卻相當(dāng)簡(jiǎn)樸，終身未娶?？ㄎ牡显S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)。亨利·卡文迪許（Henry Cavendish，1731-1810）1731年10月10日出生在法國(guó)的尼斯，當(dāng)時(shí)他的家人就住在那里。他的母親是安妮·格雷夫人，肯特公爵的女兒，他的父親是查爾斯·卡文迪許勛爵，德文郡第二任公爵的兒子。這個(gè)家族的血統(tǒng)可以追溯到8個(gè)世紀(jì)的諾曼時(shí)代，并與英國(guó)的許多貴族家庭密切相關(guān)。當(dāng)卡文迪許兩歲的時(shí)候，他的母親在他弟弟出生后不久就去世了，只留下他的父親來(lái)照顧他。卡文迪許沉默而孤獨(dú)，被認(rèn)為有點(diǎn)古怪，在家庭之外沒(méi)有建立任何親密的私人關(guān)系。有一種說(shuō)法是，卡文迪許在家里加了一個(gè)后樓梯，以免遇到他的女管家，因?yàn)樗貏e怕女人。當(dāng)代對(duì)他個(gè)性的描述導(dǎo)致一些現(xiàn)代評(píng)論家，如奧利弗·薩克斯，推測(cè)他患有阿斯伯格綜合癥。 
11歲時(shí)，卡文迪許成為哈克尼的紐康博士學(xué)校的一名學(xué)生。18歲時(shí)（1749年），他進(jìn)入劍橋大學(xué)的圣彼得學(xué)院。四年后，他沒(méi)有畢業(yè)就離開(kāi)了。他的第一篇論文《人造空氣》于13年后發(fā)表。卡文迪許和他的父親住在倫敦，在那里他們有三處住所。他的父親在其中一個(gè)住所建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，他自己也是一名實(shí)驗(yàn)者和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的成員。卡文迪許是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里完成了他的大部分工作，并完成了他的重要發(fā)現(xiàn)。這個(gè)家庭很富有，他們用他們的資金為實(shí)驗(yàn)室配備了必要的設(shè)備和資源。卡文迪許積極研究力學(xué)、光學(xué)和磁性。他將金屬與酸結(jié)合起來(lái)，產(chǎn)生了氫，他稱(chēng)之為“易燃空氣”，以及可溶解的酸，他稱(chēng)之為“固定空氣”。他進(jìn)一步對(duì)自己的作品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并將它們收集在瓶子里，然后測(cè)量它們?cè)谒械娜芙舛群捅戎?，并記錄它們的可燃?/span>。卡文迪許被科學(xué)界的同行們高度評(píng)價(jià)。1760年，他被選為倫敦皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員，并因其1766年提交的三篇包含《人造空氣》實(shí)驗(yàn)的論文而獲得了該學(xué)會(huì)的科普利獎(jiǎng)?wù)?/span>。卡文迪許唯一的社交渠道是他在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)俱樂(lè)部的會(huì)員資格，該俱樂(lè)部的成員在每周開(kāi)會(huì)前一起吃飯?？ㄎ牡显S很少錯(cuò)過(guò)這些會(huì)議。1784年，卡文迪許的論文《空氣實(shí)驗(yàn)》描述了用氧和氫合成水的過(guò)程。安托萬(wàn)·拉瓦錫后來(lái)重復(fù)了他的實(shí)驗(yàn)，并給這種元素起了名字。在18世紀(jì)后期，氣體化學(xué)變得更加重要，特別是隨著安東尼-洛朗·拉瓦錫的化學(xué)改革，通常被稱(chēng)為化學(xué)革命。1785年，他證明了空氣是由氧氣、氮?dú)夂鸵恍〔糠之?dāng)時(shí)未知的氣體組成的，當(dāng)時(shí)他的研究結(jié)果是相當(dāng)準(zhǔn)確的。在18世紀(jì)60年代，科學(xué)家也開(kāi)始對(duì)熱的本質(zhì)問(wèn)題感興趣，并將熱解釋為物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。他大概在18世紀(jì)80年代發(fā)展了一種普遍的熱理論，既是數(shù)學(xué)的，也是力學(xué)的。該理論包括熱守恒原理和機(jī)械等效熱的概念。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?/span>1785年卡文迪許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?/span>，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，他得出在現(xiàn)代看來(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)了卡文迪許的推測(cè)。
卡文迪許在研究氫氣、二氧化碳、大氣空氣和水時(shí)使用的儀器卡文迪許實(shí)驗(yàn)成為了這位科學(xué)家最著名的實(shí)驗(yàn)。它是在1798年進(jìn)行的，以確定地球的密度，所使用的裝置是由地質(zhì)學(xué)家約翰·米歇爾建立的扭稱(chēng)的一個(gè)修改版。該裝置由一個(gè)扭稱(chēng)組成，其中一對(duì)鉛球懸掛在一個(gè)扭力稱(chēng)的手臂上，以?xún)蓚€(gè)更大的固定鉛球。他通過(guò)計(jì)算扭稱(chēng)的振蕩周期，測(cè)量球之間的萬(wàn)有引力，然后使用他的結(jié)果來(lái)進(jìn)一步計(jì)算地球的密度。卡文迪許發(fā)現(xiàn)，地球的平均密度是水的5.48倍。他的計(jì)算為其他人計(jì)算引力常數(shù)和地球質(zhì)量的精確值鋪平了道路。他的結(jié)果也被用來(lái)計(jì)算地球的質(zhì)量，直到20世紀(jì)之前一直是公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。目前對(duì)地球質(zhì)量的最佳估計(jì)是59.725億萬(wàn)億噸，與卡文迪許的測(cè)量值僅相差約1%。 亨利·卡文迪許的扭稱(chēng)實(shí)驗(yàn)
卡文迪許的電學(xué)研究直到一個(gè)世紀(jì)后，即1879年被詹姆斯·克萊克·麥克斯韋收集并發(fā)表后才被人所知，而其他科學(xué)家也被認(rèn)為得到了同樣的結(jié)果。卡文迪許的發(fā)現(xiàn)如下：·電勢(shì)的概念，他稱(chēng)之為“電氣化的程度”·電勢(shì)與電流之間的關(guān)系，現(xiàn)在被稱(chēng)為歐姆定律（1781年）·平行電路中電流劃分的法律（現(xiàn)在歸于查爾斯·惠特斯通）·電力力隨距離變化的平方反比定律（現(xiàn)在稱(chēng)為庫(kù)侖定律）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。”在一本《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)程拜訪這位名震一時(shí)的大科學(xué)家?？ㄎ牡显S聽(tīng)到這話(huà)，起初大為忸怩，最后完全手足無(wú)措，便從人群中沖出了室外，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。1810年2月24日在倫敦的家中去世。雖然卡文迪許沒(méi)有留下他的財(cái)富來(lái)資助科學(xué)研究，但他的后裔親戚威廉·卡文迪許，第七任德文郡公爵（1861年至1891年擔(dān)任劍橋大學(xué)校長(zhǎng)），在19世紀(jì)70年代捐款，用于資助劍橋大學(xué)的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。直到19世紀(jì)晚期，物理學(xué)家詹姆斯·克萊克·麥克斯韋才被卡文迪許的繼承人任命來(lái)編輯和注釋他的電子研究。他發(fā)現(xiàn)他的大部分發(fā)現(xiàn)已經(jīng)歸于了其他人。進(jìn)一步閱讀 http:///henry-cavendish-and-the-weight-of-the-earth/ https://www./entry/Henry_Cavendish https://www./biography/Henry-Cavendish https:///the-profile-of-henry-cavendish/
|
