著名的卡文迪许实验室－科学巨人

卡文迪许1731年10月1 日生于法国尼斯,父亲是英国贵族．卡文迪许两岁的时候,他的母亲就去世了．不久,他的父亲带着一家人从法国迁居到英国．1749年,卡文迪许考入剑桥大学．1753年,他去了巴黎,在那里研究物理学和数学．但不久,他又回到英国,定居伦敦,从事科学研究,并在物理学、化学方面做出了重要的贡献。

在物理学方面,卡文迪许被称为有史以来最伟大的实验科学家之一．他用物理实验方法测得了基本物理常数——万有引力常数G,验证了牛顿于1666年发现的万有引力定律,确定了地球的平均密度。

当时,由于缺乏具有足够灵敏度的检测工具,在实验室条件下测出物体之间的微弱引力是十分困难的．卡文迪许在英国地质学家米歇尔制作的扭转天平进一步完善了的基础上,又对这一装置做了重要改进,从而完成了历史上第一个测得万有引力常数的＂卡文迪许实验＂．这一实验从1797年夏开始,于1798年完成,测得的结果与今天通过实验测出的G 很接近．在万有引力常数确定以后,就可以得知1 公斤重的物体在地球上所受的引力．因此,卡文迪许第一个算出了地球的质量约为6×1021 吨,与今天测得的地球质量5.983 ×1021 吨十分吻合．当时有一位科学家曾称誉卡文迪许是第一个给地球＂过磅＂的人。

卡文迪许对电学的发展也做出了巨大的贡献．他提出静电电容、电容率、电势等概念,揭示了静电荷聚集在导体表面上的事实,这是他在研究电荷间作用力时得到的重要结论．卡文迪许对电磁理论的重要基础之一——库仑定律的建立也做出了贡献,他独自做了许多实验,用数学方法证明了电荷之间的作用力与距离的关系。

但是,卡文迪许当时所做的许多电学实验在半个世纪之后才在他的笔记中发现．实际上,他和库仑同时得出了电相互作用和磁相互作用的全部定律．同时,卡文迪许的电学实验也证明了他献身科学的超人精神．他没有创制仪器的才能,他是以一种非常直接的方法——用电流或电荷来冲击自己的身体,根据疼痛的程度来测量电流强度的．在化学方面,卡文迪许同样取得了很大的成就．1766年,他发现了化学元素周期表上的第一号元素——氢．同一年,他把一些早期的研究成果写信通知皇家学会,描述了他把酸和金属作用产生一种可燃性气体的研究工作．这种气体以前已有人研究过,而卡文迪许是第一个系统地研究它的性质的人．卡文迪许是最先用测定一定体积的不同气体的重量来确定气体密度的人．他还发现氢气很轻而且易于燃烧。

他研究了二氧化碳的性质,指出腐烂和发酵产生的气体与大理石受酸作用而产生的气体相同．他提出了一个十分重要的概念——当量．他还研究了空气的组成,并在用电火花通过氧与普通空气的混合实验中,证明了空气中有惰性气体的存在,并指出,惰性气体的体积不会超过空气中全部气体的 1/120,这个断言后来被证实了。

卡文迪许的另一贡献是发现了水的组成．1766年,他通过氢、氧的火花放电而得到水,查明水是由氢、氧组成的化合物,推勫了水、土、气、火的四元素学说,为近代化学的创立做出了贡献．这一年,他又通过氧、氮的火花放电制得了硝酸。

1760年,卡文迪许被选为英国皇家学会会员．但是,卡文迪许素以＂科学怪人＂著称．他一生总是独来独往,很少与人交往．尽管他很富有,但对财产和荣耀看得很轻．在他漫长的一生中,只发表了为数不多的几篇论文．他去世后,人们发现他有100 万英镑存款和20 捆笔记．1879年,麦克斯韦将这些笔记整理出版后,人们才了解到他对科学事业所做出的巨大贡献．著名科学家爱因斯坦曾将研究人员分为3 种: 一种人从事科学工作是因为科学工作给他们提供了施展特殊才能的机会；一种人把科学看成是谋生的手段；最后一种人则是为数不多的真正献身者,他们对科学所做出的贡献最大．卡文迪许是真正把自己的一生和所有的一切都献给了科学事业的科学家,他不愧为献身科学的光辉典范。

卡文迪许去世后,物理学、化学事业突飞猛进地发展．为了纪念这位富于献身精神的科学家,1871年开始筹建以卡文迪许命名的实验室,并于1872年在剑桥大学破土动工,于1873年建成。

卡文迪许实验室的建立,是科学实验史上的一个里程碑,标志着科学研究由个体、自由式研究的组织形式转变成集体的、合作式研究。

卡文迪许实验室不仅奠定了现代物理学的基础,而且对现代工业的发展起了积极的促进作用。

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