科學家中的土豪之二:驚天動地的卡文迪許

2021-01-07 科學背後的故事

英國劍橋大學的卡文迪許實驗室被稱為諾貝爾獎的搖籃,一些我們耳熟能詳的名字都來自卡文迪許實驗室。

象發現電子的湯姆孫、原子之父盧瑟福、量子力學掌門人玻爾、發現中子的查德威克、發明威爾遜雲室的威爾遜,不止是物理學,提出DNA雙螺旋結構的沃森和克裡克都來自卡文迪許實驗室。

卡文迪許實驗室當初建造花了多少錢呢?才8000多英鎊,這還趕不上亨利·卡文迪許隨手賞給僕人的錢多,亨利·卡文迪許給僕人一張支票就是一萬英鎊。

先聲明一點,卡文迪許實驗室並不是亨利·卡文迪許建的,而是當時的劍橋大學校長卡文迪許出資,由麥克斯韋建造的,這個校長卡文迪許和亨利·卡文迪許是近親,瞧瞧人家這一家子。

卡文迪許

卡文迪許天賦異稟,他的異稟就是不愛說話。不愛說話到什麼程度,每天和管家都不說話,中午想吃什麼,就給管家寫個條,管家就按照他的指示安排午餐。

作為一個優秀學者,人們難免要聽一聽他的想法,這個可是一個大問題。最好的辦法就是偷偷躲在他身後,聽他喃喃自語,而且要非常小心,要是被他發現,他就會立即閉嘴不言,汗如雨下。

曾有一個他的仰慕者專程前來看他,由於他不見外客,只好守在門口,等他出來。好不容易等到他露面,仰慕者立刻衝上前去,滔滔不絕地述說仰慕之情。卡文迪許卻是一聲大叫轉身就跑,連家也不回,仰慕者也是目瞪口呆,不知道自己是怎麼回事。後來,在朋友的勸說下,卡文迪許才心驚膽戰地回家。

就這樣的人怎麼做研究啊?當然可以了,只有這樣的人才可以做出貢獻,要是八面玲瓏的聰明人,未必能做出如他一般的巨大成就。

我們中學時候都做過一個實驗,就是往澄清石灰水中吹氣,石灰水會變渾濁,這個實驗就是卡文迪許玩剩下的,他藉此發現了二氧化碳。惰性氣體也是他發現的,不過這個發現太超前了,直到一百多年後,才由卡文迪許實驗室的第二任主任瑞利勳爵確認是氬氣。氫氣在氧氣中可以生成水,這個實驗還是他做的,這個實驗非同小可,在卡文迪許的年代,人們還認為世界是由地火水風四大元素構成,這其實和我們的金木水火土差不多,而卡文迪許的實驗證明水還可以再分,這就是說水不是一種基本元素,直接打擊了四元素說,算是近代化學的開端。

這些都是他公布的成果,對於一個靦腆羞澀的人來說,成就越大,追星族就越多,這對於卡文迪許來說,有點頭疼,所以他乾脆不再公布自己的研究的成果。

這些沒有公布成果裡面,包括歐姆定律庫倫定律,要是他勇敢一點的話,這些都應該叫卡文迪許定律了,最早電勢的概念也是他提出來的,這就是說,伏特的地位也可能不保,他還研究過電容和介電常數,法拉第也感到背後吹過一陣涼風。

這些都是麥克斯韋在研究他留下的手稿時發現的,他生前都沒有公布這些成果,這就叫給後人留飯吃。

卡文迪許還做了一件驚天動地的事情,是真正的驚天動地,不是形容,他稱量了地球。

阿基米德曾經說過,給我一個支點,我能撬動地球,這純粹是吹牛,即便給阿基米德一個支點,他也撬不動地球,因為地球質量太大了,憑阿基米德的小體格,要是撬動地球一釐米,他移動的距離得以光年計算。

但是卡文迪許就稱量了地球,當然他用的不是槓桿,他用的是卡文迪許扭秤,說起來也奇怪,卡文迪許發現了很多定律,卻都沒有以他的名字命名,唯一一個以他名字命名的卡文迪許扭秤卻不是他發明的,那是米歇爾神父發明的,後來輾轉落到了卡文迪許手上。

卡文迪許扭秤

應用卡文迪許扭秤,卡文迪許測量出了地球的密度,所以就知道了地球的質量,知道了地球的質量,和重力加速度結合,就可以計算出萬有引力常數,所以一般稱卡文迪許為第一個測出萬有引力常數的人。

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