称地球的卡文迪许

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  在公众心目中,科学家往往是一个离经叛道、异乎寻常的群体,要么他们深居简出,要么性格离奇。在众多“古怪”的科学家当中,没有比英国的卡文迪许更叫人难以捉摸的了,不过,也正是他的古怪,成就了他在科学史上的不朽地位。单凭测量地球引力常数G的扭秤实验,他就完全有资格进入人类最杰出的科学家之列,该实验曾在2002年被美国的《物理世界》杂志评为科学史上最出色的十大实验之一(排名第六位)。
  卡文迪许,1731年生于英国一个贵族家庭,他的祖父和外祖父都被封为公爵。因此,他从父辈那里得到了很多遗产,使他有足够的经济能力购买他需要的实验设施来满足他对科学探索的好奇心。有位科学家风趣地评价卡文迪许,说他是18世纪英国有钱人中最有学问的,有学问者中最有钱的。
  尽管如此,卡文迪许自己的生活却异常俭朴,这也是他的一怪。他总是穿着不入时的绅士服,据说那是17世纪英国的风格,而且他的每一件衣服没有不掉扣子的,因为他总觉得这些无碍大事,而把心思投入到科学研究中了。
  卡文迪许性格非常孤僻,不善言谈,尤其是不能听别人的夸耀,这是他的另一怪。有人分析说,这可能与他的生活经历有关,因为两岁的时候,卡文迪许的母亲便去世了,而后由保姆带养,11岁时便到一贵族学校求学,与人很少交往。一次,在宴会上别人听说他就是卡文迪许时,对他称颂了几句,结果他满面通红,感觉很不自在,竟转身离去坐着马车溜回家了。
  他从不与家里雇用的女佣说话,并且规定她们不能出现在他看得见的地方。一次,在楼梯与女佣相遇使他感到很窘迫,不得不让别人另外给他架起了一个专用楼梯。由于性格过度孤僻,使他终身未娶。不过他可不是个吝啬鬼。有一次,他的一个仆人因病生活发生困难,向他借钱,他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票,还问够不够用。
  为了搞科学研究,卡文迪许把客厅改作实验室,在卧室的床边放着许多观察仪器,以便随时观察天象。他还酷爱图书,把自己收藏的大量图书,分门别类地编上号,管理得井井有条,无论是借阅,甚至是自己阅读,也都毫无例外地履行登记手续。卡文迪许可算是一位活到老、干到老的学者,直到79岁高龄、逝世前夜还在做实验。
  在纯粹科学研究中,卡文迪许也是一位不折不扣的怪杰。他一生涉猎广泛,在物理和化学诸多领域都做出了不凡的业绩,但是留给科学史的往往是:他是事实的第一发现者,署名的却是别人。他一生留下的论文仅有十八篇,大都还不是他研究的重要部分。
  卡文迪许的第一篇论文是论述“可燃气体”的,也就是我们现在所说的氢气,他是第一位发现氢气的科学家。他对空气进行研究,证实了水是氢和氧的化合物。在气体研究领域,他还对“固定气体”(即二氧化碳)进行了深入研究并且发现了空气中存在类似“浊气”(即氮气)的稀有气体。
  在静电学领域,他成就很大,但是研究的成果极少公开。他已经提出了静电电容、电势的概念,还用实验证实了点电荷之间的作用力与距离的平方成反比,尽管后者现在是以法国科学家库伦命名的,但卡文迪许是最早的发现者。此外,他靠自己的聪明才智,设计了巧妙的扭秤实验,在1789年验证了牛顿的万有引力定律,并且得出了万有引力常数G。这样,他计算出了地球的重量。他是人类历史上第一个“称”出地球重量的人。
  这位科学怪杰,连他为自己选择的去世方式也不同寻常。他在1810年2月24日临终时,让身边的仆人暂时离开一会儿,过一个钟点再回来。等仆人再回去时,他已经去世了。卡文迪许去世后,留下了大量资产和手稿。直到1871年,他的后人把卡文迪许的部分财产和手稿捐献给了剑桥大学筹建的卡文迪许实验室。负责筹建工作的是著名的科学家麦克斯韦,他呕心沥血地整理了卡文迪许的手稿,惊奇地发现许多已经被其他科学家署名的工作其实卡文迪许早已完成了。如今,卡文迪许实验室已经培育出了26位诺贝尔奖得主,因而名扬天下。
  编辑/梁宇清
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