第一个称量地球的人是谁?

第一个称量地球的人是谁?

第一个称量地球的人卡文迪许 与伽利略和开普勒等科学家不同,卡文迪许非常富有,从不为自己的生存而担心.就如俾奥所说的,他是“一切有学问的人当中最富有的,一切富有的人当中最有学问的”.与众多的科学家一样,卡文迪许具有很多怪癖的性格. 对空谈话法 卡文迪许的父亲是英国公爵的后裔,由于他的母亲喜欢法国的气候,所以搬到法国来居住.1731年10月10日,享利·卡文迪许就生于法国的尼斯.由于早年丧母（母亲在他两岁时去世）,他形成了一种过于孤独和羞怯的习性.十一岁时,卡文迪许在纽卡姆博士所办的一所学校读书；1749—1753年,在剑桥大学学习,因为他在毕业期前几天离开了剑桥,所以他没有得到毕业文凭和什么学位；1753年,他去巴黎留学,主要研究物理学和数学；回国后,在伦敦的一家私人实验室里从事科学研究.1760年,被选为英国皇家学会会员,他还是法国科学院的外国院士. 1787年卡文迪许父亲去世后,他得到了一大笔财产.不久他的一位姑母逝世,又留给他一大笔遗产.所以卡文迪许非常富有,是英国屈指可数的富翁.但他醉心于科学研究,生活一直过得俭朴,对于金钱,始终表现得满不在乎.对帮助过他的人,他总是赠给很多的钱,常常使接受者本人都对给的钱多而感到惊讶万分.据说有一次,接受他储蓄的一家银行发现他存的款太多了,认为只是储蓄对他本人不利,便好心地劝他拿出一部分投资,卡文迪许从来没有考虑过这类事,也没有听懂对方的话,一听要他取出钱来,就急了,生气地说：“如果怕给您添了麻烦,那就把存款统统取出来好了.”他甚至不知道一万英磅究竟是多大一笔财富.一次,他的一个仆人生病,要花钱医治,他随手开了一张一万英磅的支票给他,使客人惊讶得不知所措. 卡文迪许的一生,一心扑在科学研究上面.他一生经常涉足的地方只有两处,一是英国皇家学会的聚会,二是在参加班克斯爵士每星期日晚上宴请各科学家的聚会. 卡文迪许的性格非常内向和孤僻.据说有一次,卡文迪许在班克斯爵士家中作客,一位奥地利来的科学家当面奉承了卡文迪许几句,卡文迪许听到这些话,起初大为忸怩,继而手足无措,终于从人丛中冲出室外,坐上马车回家去了.卡文迪许不善言辞,很不喜欢那些慕名而来的客人打扰他的研究工作.当他迫不得已奉陪客人时,常常盯住天花板,脑子里思索着自己实验中的问题,一言不发,为此往往使客人尴尬扫兴.据说科学家当中,最了解卡文迪许的脾气而可和他交谈的,要算武拉斯顿博士了,因为他有一种“对空谈话法”.他说：“和卡文迪许谈话,最好不要看他,而是要把头仰起,两眼望着天,恍若对着空间谈话一般,这样一来,你就可以滔滔不绝地长篇大论了.” 卡文迪许还有一个怪脾气,就是从不同女人接近,他终生未娶,每天写好菜单放在餐桌上,待他走后,女仆才进来,按菜单做好饭菜,待仆人离开后,才进来吃饭.而且,卡文迪许始终没有想过恋爱、结婚,一生独身,甚至特别忌讳看到女人的面孔.卡文迪许家里雇有女佣,他就约法三章,严格地命令他们不要到他所能看到的地方去.有一次,卡文迪许下楼,与一个刚上楼的女仆相遇,这下可把卡文迪许气坏了,立即叫人专门给女仆修了一个楼梯,以免再发生类似的不愉快事情.在他家里服务多年的女仆,从经济上得到过主人的许多好处,但当别人问起她们的主人是什么模样时,竟然都呆若木鸡,一无所知. 虽然卡文迪许对女人那么不喜欢,但对书籍和科学研究却情有独衷.卡文迪许在伦敦有三处房屋：第一处靠近英国博物馆,其中主要放着图书和仪器,第二处放着专门的重要图书,第三处在克拉法姆公寓,是卡文迪许最喜欢住的地方,后来这里改作他的工作室和实验室,为了便于随时都进行实验,他不仅把客厅改成了实验室,并且在卧室的床边都安装了许多实验仪器.他十分珍惜自己的大量藏书,整理得井井有条,无论别人向他借阅,或自己在书架上取走一本书,都要严格办理登记手续,书从哪儿取下,必须仍旧归还原处.卡文迪许虽然爱好孤独的生活,但对于别人所作的研究工作却是很感兴趣,例如,他曾将一些钱送给青年科学家戴维作实验之用,有时还亲自跑到皇家学会去参加戴维的分解碱类的实验. 电学研究与称量地球 卡文迪许于1773年底前就完成了一系列的静电实验,可是他没有发表那些重要.当时发表的两篇论文,只包括了一些次要的部分.100年之后,剑桥大学物理学教授的麦克斯韦发现和整理了卡文迪许在1771年至1781年间的实验论文,才以《尊敬的卡文迪许的电学研究》为题于1879年出版.麦克斯韦指出“这些论文证明卡文迪许几乎预料到电学上所有的伟大事实,这些伟大事实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于科学界”；卡文迪许还深入地研究了电容器的电容量.他用“电时”表示相同电容器的球体的电容.卡文迪许曾把49个莱顿瓶组成电容器组,发现它含有321,000“电时”的电容（约1/2微法）；他曾测了几种物质的电容率,例如,他得出石蜡的电容率为1.81到2.47,而现在对石蜡的电容率为2.1；卡文迪许用实验揭示了静电荷分布在导体表面的性质,还用实验精确地验证了点电荷之间的静电力跟距离的平方成反比的规律,并确认至少不会与这个比率相差1/50以上；1781年,他进行了相当于预测欧姆定律的探讨. 100多年前,牛顿通过天文观测和数学推导,成功地论证了万有引力定律.但是怎样才能确定万有引力是否适用于所有物体呢?直接的办法是用实验的方法精确测定各物体间的相互吸引力.可是由于一般物体间的相互吸引力是非常小的,因此很难精确确定.卡文迪许设计了一个扭秤,巧妙地解决了这个难题.这个扭秤就被称为“卡文迪许扭秤”.卡文迪许在1798年通过扭秤实验验证了万有引力定律,并确定了引力常数和地球的平均密度,成为第一个测量地球的人. 热现象研究和气体研究 卡文迪许还研究了热现象.他通过硫磺、玻璃的试验,发现它们在质量相等、吸热相等的情况下温度的变化都不一样,这一结论成为后来比热定律发现的根据. 卡文迪许在化学方面也取得了很大的成就.在1766年发表的《人造气体》一文中指出,氢是作为一种独特的物质而存在的,并用实验证明了氢能够燃烧.他曾研究了二氧化碳的性质和水的组成,证明水是氢和氧的化合物,这一发现在化学史上开辟了一个新纪元.他还证明了空气中有惰性气体的存在. 1810年,卡文迪许逝世在自己的实验室里,享年七十九岁.卡文迪许一生都献给了科学事业.正如戴维所说：“他对于科学上一切问题都有高深的见地,并且在讨论时所发表的意见异常精辟…他将来的声誉一定比今日的更为辉煌.在日常生活中,或者普通问题的讨论上,这位大科学家的姓名当然是不会提到的,但在科学史上,他那伟大的工作光芒,一定可以和天地同存.” 卡文迪许等科学家的一个重要特征是,每个人既有专门的研究方向,同时又有广泛的交叉.尽管并非各方面都成绩卓著,但却留下了许多精辟的见解和珍贵的数据,大大促进了同代人和后代人在这些方向上取得重大的突破. 在这一时期,科学的画卷全面展开,大到宇宙天体,小到地上落体运动、弹力运动、碰撞运动,以及电学、液压等,这首先归功于实验科学的先驱伽利略.他开创了以实验方法研究小范围内的局部问题；观察物体怎样运动；研究物体不什么运动以对世界的广泛观察代替宗教的虚幻猜想和荒唐推理.科学不再是神的奴俾或政治的工具.