卡文迪许

卡文迪许 卡文迪许 加到收藏夹 添加相关资源 生平简介 科学成就 趣闻轶事 一、生平简介 卡文迪许(Henry Cavendish,1731,1810年)英国化学家、物理学家。1731年10月10日生于法国尼斯。1742—1748年他在伦敦附近的海克纳学校读书。1749—1753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。在伦敦定居后，卡文迪许在他父亲的实验室中当助手，做了大量的电学、化学研究工作。他的实验研究持续达50年之久。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员，1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。 1810年3月10日，卡文迪许在伦敦逝世，终身未婚。 二、科学贡献 卡文迪许的才能是多方面的。1784年左右他研究了空气的组成，发现普通空气中氮占五分之四，氧占五分之一。他确定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物。他还发现了硝酸。 卡文迪许生前在物理学方面发表的论文为数极少，一直到麦克斯韦审阅整理并出版了他的手稿后，人们才知道他在电学方面作出了很多重要发现。他发现一对电荷间的作用力跟它们之间的距离平方成反比，这就是后来库仑导出的库仑定律内容的一部分;他提出每个带电体的周围有“电气”，与电场理论很接近;卡文迪许演示了电容器的电容与插入平板中的物质有关;电势的概念也是卡文迪许首先提出的，这对静电理论的发展起了重要作用;他还提出了导体上的电势与通过电流成正比的关系。 卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时，已年近七十。在物理学上他最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律，确定了引力常数和地球平均密度。 推算地球密度:卡文迪许测量地球的密度是从求牛顿的万有引力定律中的常数着手，再推算出地球密度。他的指导思想极其简单，用两个大铅球使它们接近两个小球。从悬挂小球的金属丝的扭转角度，测出这些球之间的相互引力。根据万有引力定律，可求出常数G。 根据卡文迪许的多次实验，测算出的地球密度是5.48，误差为14%左右。这与近代测得数值5.518很接近，被誉为第一个称地球的人。他测得的引力常数G是(6.754?0.041)×10-8达因?厘米2/克2，这个值同现代值(6.6732?0.0031)×10-8达因?厘米2/克2，相差无几。 三、趣闻轶事 1(最富有的学者，最博学的富豪 据说卡文迪许很有素养，但是没有当时英国的那种绅士派头。他不修边幅，几乎没有一件衣服是不掉扣子的;他不好交际，不善言谈，终生未婚，过着奇特的隐居生活。卡文迪许为了搞科学研究，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。他从祖上接受了大笔遗产，成为百万富翁。不过他一点也不吝啬。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。卡文迪许酷爱图书，他把自己收藏的大量图书，分门别类地编上号，管理得井井有序，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。卡文迪许一生获得过不少外号，有“科学怪人”，“科学巨擘”，“最富有的学者，最博学的富豪”等。 2(视名利如天上的浮云 有一次卡文迪许出席宴会，一位奥地利来的科学家当面奉承卡文迪许几句，他听了起初大为忸怩，继而手足无措，终于坐不住站了起来，冲出室外径自坐上马车回家了。卡文迪许沉默寡言，对慕名来访的客人常常一言不发陪坐在旁，脑中想着科学问题，使一些帮闲文人尴尬扫兴。他一生致力于科学研究，成果丰硕，但只发表两篇并不重要的论文。 3(卡文迪许实验室 人们为纪念这位大科学家，特意为他树立了纪念碑。剑桥大学还把卡文迪许工作过的实验室命名为卡文迪许实验室，这个实验室曾经造就了不少有名望的物理学家。 4(沉睡了一百年的手稿 1810年卡文迪许逝世后，他的侄子齐治把卡文迪许遗留下的20捆实验笔记完好地放进了书橱里，谁也没有去动它。谁知手稿在书橱里一放竟是70年，一进到了1871年，另一位电学大师麦克斯韦应聘担任剑桥大学教授并负责筹建卡文迪许实验室时，这些充满了智慧和心血的笔记获得了重返人间的机会。麦克斯韦仔细阅读了前辈在100年前的手搞，不由大惊失色，连声叹服说:“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家，他几乎预料到电学上的所有伟大事实。这些事实后来通过库仑和法国哲学家的著作闻名于世。”此后麦克韦决定搁下自己的一些研究课题，哎心沥血地整理这些手稿，使卡文迪许的光辉思想流传了下来。真是一本名著，两代风流。不啻是科学史上的一段佳话。 卡文迪许实验室 即英国剑桥大学的物理学系。筹建于1871年，是世界上最有声望的物理学研究和教育的中心之一;对近100年来物理学的发展起过非常出色的作用，前后培养出诺贝尔奖金获得者共达26人。 主持这个实验室的历届教授是:J.C.麦克斯韦(1871,1879)、瑞利(1879,1884)、J.J.汤姆孙(1885,1919)、E.卢瑟福(1919,1937)、W.L.布喇格(1938,1953)、N.F.莫脱(1953,1971)、A.B.皮帕德(1971,1978)、A.H.考克(1979,1984)、S.爱德华(1984, )。 卡文迪许实验室的创建，标志着物理学开始了在实验室中进行系统性实验的时代。它的优良传统是力求在新的领域中作出新的发现。在它100多年的历史中，重要的成就有:汤姆孙发现电子、卢瑟福发现元素的转变、E.V.阿普顿发现电离层、J.查德威克发现中子、W.H.布喇格等发现一些重要的生物分子的结构、M.赖尔等对射电源的普查、A.休伊什等发现脉冲星。 这个实验室另一个优良传统是，实验中所用的关键性实验装置都是由实验人员自己设计和制造。因此，许多非常有价值的物理实验用的仪器和 设备，都出自这里，例如，J.J.汤姆孙的阴极射线管、F.W.阿斯顿的质谱仪、C.T.R.威耳孙的云室和P.M.S.布莱克持的自动云室、J.D.考克饶夫和E.T.S.瓦耳顿的高压倍加器、考克饶夫的雷达、赖尔的综合孔径射电望远镜。 以实验为根据的理论探索，在这里同样受到重视，瑞利对声学理论的奠基性工作、F.H.C.克瑞克和J.D.沃森提出脱氧核糖核酸(DNA)分子双螺旋结构导致的遗传学理论的进展、N.F.莫脱等关于固体物理学理论的系统研究等都是极有影响的理论成就。 这个实验室是“天才的苗圃”，注重人才的培养。30年代之前，英国、美国的著名物理学家大多出于这个实验室。其他各国来这里深造或工作过的物理学家，比比皆是;其中有中国物理学家霍秉权、张文裕、李国鼎、周长宁等，中华人民共和国成立后来这里工作、进修或学习的中国学者已近10名。 卡文迪许实验室的研究作风强调独立性。对于学生也自行选择课题，自行装置仪器和安排实验。有些成果是由学生阶段的人做出的。B.D.约瑟夫森发展超导节的理论、J.贝尔最先注意到脉冲星的信号，当时他们 。 都是研究生 卡文迪许实验室首先注意到，随着物理实验规模的变大，研究组织应向集团性发展。1938年，W.L.布喇格将整个实验室按课题分组，形成一些有确定研究方面的工作集团。这种科学研究的组织管理形式，为以后的许多物理研究机构所仿效。 1967年后，实验室迁到剑桥西区。新址由四个相连的建筑物构成:卢瑟福楼供高能物理和天体物理研究用，莫脱楼供固体物理研究用，布喇格楼中包括大学生物理实验室、图书馆和附属工厂，另一个建筑是计算机房。现在实验室有研究人员100多人，研究生约150人;每年经费约300余万英镑。 卡文迪许实验室既是从事科研的有名实验室，也是进行物理学教学的好课堂。在实验室旧址的顶层阁楼上是训练物理学系学生的实验室，不少有名的物理学家在这里接受物理学的基本训练。主持这项工作的G.F.C.西勒，自1902年起在这里讲授物理，直到1946年80岁的时候。