|
亨利·卡文迪许，英国重要的实验和理论化学家和物理学家，他以发现氢或他称之为的“易燃空气”而闻名，他还证明了水是一种由氧和氢组成的化合物。最值得注意的是，第一个利用艾萨克·牛顿的引力理论测量地球平均密度。卡文迪许虽为贵族，生活却相当简朴，终身未娶。卡文迪许的一生都在实验室和图书馆中度过，在化学、热学 、电学方面进行过许多实验探索。但由于他对荣誉看得很轻，所以对于发表实验结果以及得到发现优先权却很少关心，致使其许多成果一直未被公开发表。直到19世纪中叶，人们才从他的手稿中发现了一些极其珍贵的资料，证实他对科学发展做出了巨大贡献。亨利·卡文迪许（Henry Cavendish，1731-1810）1731年10月10日出生在法国的尼斯，当时他的家人就住在那里。他的母亲是安妮·格雷夫人，肯特公爵的女儿，他的父亲是查尔斯·卡文迪许勋爵，德文郡第二任公爵的儿子。这个家族的血统可以追溯到8个世纪的诺曼时代，并与英国的许多贵族家庭密切相关。当卡文迪许两岁的时候，他的母亲在他弟弟出生后不久就去世了，只留下他的父亲来照顾他。卡文迪许沉默而孤独，被认为有点古怪，在家庭之外没有建立任何亲密的私人关系。有一种说法是，卡文迪许在家里加了一个后楼梯，以免遇到他的女管家，因为他特别怕女人。当代对他个性的描述导致一些现代评论家，如奥利弗·萨克斯，推测他患有阿斯伯格综合症。 
11岁时，卡文迪许成为哈克尼的纽康博士学校的一名学生。18岁时（1749年），他进入剑桥大学的圣彼得学院。四年后，他没有毕业就离开了。他的第一篇论文《人造空气》于13年后发表。卡文迪许和他的父亲住在伦敦，在那里他们有三处住所。他的父亲在其中一个住所建了一个实验室，他自己也是一名实验者和英国皇家学会的成员。卡文迪许是在这个实验室里完成了他的大部分工作，并完成了他的重要发现。这个家庭很富有，他们用他们的资金为实验室配备了必要的设备和资源。卡文迪许积极研究力学、光学和磁性。他将金属与酸结合起来，产生了氢，他称之为“易燃空气”，以及可溶解的酸，他称之为“固定空气”。他进一步对自己的作品进行了实验，并将它们收集在瓶子里，然后测量它们在水中的溶解度和比重，并记录它们的可燃性。卡文迪许被科学界的同行们高度评价。1760年，他被选为伦敦皇家学会的会员，并因其1766年提交的三篇包含《人造空气》实验的论文而获得了该学会的科普利奖章。卡文迪许唯一的社交渠道是他在英国皇家学会俱乐部的会员资格，该俱乐部的成员在每周开会前一起吃饭。卡文迪许很少错过这些会议。1784年，卡文迪许的论文《空气实验》描述了用氧和氢合成水的过程。安托万·拉瓦锡后来重复了他的实验，并给这种元素起了名字。在18世纪后期，气体化学变得更加重要，特别是随着安东尼-洛朗·拉瓦锡的化学改革，通常被称为化学革命。1785年，他证明了空气是由氧气、氮气和一小部分当时未知的气体组成的，当时他的研究结果是相当准确的。在18世纪60年代，科学家也开始对热的本质问题感兴趣，并将热解释为物质运动的结果。他大概在18世纪80年代发展了一种普遍的热理论，既是数学的，也是力学的。该理论包括热守恒原理和机械等效热的概念。卡文迪许敏锐地注意到，在生成的水中有少量的硝酸存在。他认为这是反应用的氧气中含有新物质（主要是氮气）的原因。1785年卡文迪许在氧气和空气混合物中引入电火花，使得空气中的氧气和氮气化合，然后用氢氧化钠溶液来吸收生成的氮氧化物，发现空气中残留下一小部分，大约1/120，无法与氧气反应生成化合物被氢氧化钠吸收。经过几百次的实验和分析，他得出在现代看来都很精确的结论，空气中有20.833%的体积是脱燃素空气（测量值是氧气占20.95%）和79.167%的燃素空气，在燃素空气中有空气总体积的1/120的不易和其他气体反应的浊气。一直到1894年瑞利和拉姆赛发现稀有气体氩，才证实了卡文迪许的推测。
卡文迪许在研究氢气、二氧化碳、大气空气和水时使用的仪器卡文迪许实验成为了这位科学家最著名的实验。它是在1798年进行的，以确定地球的密度，所使用的装置是由地质学家约翰·米歇尔建立的扭称的一个修改版。该装置由一个扭称组成，其中一对铅球悬挂在一个扭力称的手臂上，以两个更大的固定铅球。他通过计算扭称的振荡周期，测量球之间的万有引力，然后使用他的结果来进一步计算地球的密度。卡文迪许发现，地球的平均密度是水的5.48倍。他的计算为其他人计算引力常数和地球质量的精确值铺平了道路。他的结果也被用来计算地球的质量，直到20世纪之前一直是公认的标准。目前对地球质量的最佳估计是59.725亿万亿吨，与卡文迪许的测量值仅相差约1%。 亨利·卡文迪许的扭称实验
卡文迪许的电学研究直到一个世纪后，即1879年被詹姆斯·克莱克·麦克斯韦收集并发表后才被人所知，而其他科学家也被认为得到了同样的结果。卡文迪许的发现如下：·电势与电流之间的关系，现在被称为欧姆定律（1781年）·平行电路中电流划分的法律（现在归于查尔斯·惠特斯通）·电力力随距离变化的平方反比定律（现在称为库仑定律）曾经有人说：“没有一个活到80岁的人，一生讲的话像卡文迪许那样少的了。”在一本《化学史》书上，曾举出卡文迪许最怕交际的一件事例。有一天一位英国科学家携同一位奥地利科学家到班克斯爵士的家里做客，正巧卡文迪许也在座。班克斯便介绍他们相识。在互相介绍时，班克斯曾对这位远客盛赞卡文迪许，而这位初见面的客人更是对卡文迪许说出非常敬仰他的话，并说这次来伦敦的最大收获，就是专程拜访这位名震一时的大科学家。卡文迪许听到这话，起初大为忸怩，最后完全手足无措，便从人群中冲出了室外，坐上他的马车赶回家去了。从这段记载可以看出卡文迪许为人性格孤僻。卡文迪许离开剑桥大学后，就跟父亲旁听英国皇家学会的会议，每个星期四中午，参加学会的聚餐。到了1760年他被选为皇家学会会员。一直到21世纪，在英国，凡是有FRS（Fellow of Royal Society，即皇家学会会员）头衔的人，还是受到人们的尊敬。1810年2月24日在伦敦的家中去世。虽然卡文迪许没有留下他的财富来资助科学研究，但他的后裔亲戚威廉·卡文迪许，第七任德文郡公爵（1861年至1891年担任剑桥大学校长），在19世纪70年代捐款，用于资助剑桥大学的卡文迪许实验室。直到19世纪晚期，物理学家詹姆斯·克莱克·麦克斯韦才被卡文迪许的继承人任命来编辑和注释他的电子研究。他发现他的大部分发现已经归于了其他人。进一步阅读 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/
|
