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卡文迪什,H. Henry Cavendish (1731~1810)
H.卡文迪什验证静电力遵从‘平方反比律’的同心球实验装置(复制品)

  英国物理学家和化学家。1731年10月10日生于法国尼斯。1749年进剑桥的圣彼得学院求学,未及毕业,于1753年去欧洲大陆。不久回伦敦,在他父亲(是一位实验科学家)的实验室中从事科学研究工作。1760年被选为英国皇家学会会员,他还是法国科学院的外国院士。卡文迪什的一生是在实验室和图书馆里度过的,为了致力于科学,他几乎过着隐居生活,很少与人往来,甚至终身未婚。1810年2月24日在伦敦逝世。

  卡文迪什在物理学方面较重大的贡献是1798年所完成的著名实验,被称为卡文迪什实验。在这个实验中他使用了一台灵敏度很高的扭秤,其主要部分是一根松木的水平杆,杆中央用一根金属丝悬吊着。他所用的金属扭丝是39英寸长的镀银铜丝;在长6英尺的松木杆的两端,各固定一个直径为2英寸的铅球摆锤;还用一对直径为12英寸的固定着的铅球来吸引这两个可随木杆摆动的球。卡文迪什根据所观察到的扭秤的摆动周期计算出两个铅球的引力,然后由计算得到的引力推算出地球的质量和密度。他所获得的地球密度为水密度的5.481倍,仅比现在的数值(5.517g/cM3)略小一点。由这一实验可推算出引力常数G,因此使万有引力定律不再是一种概念性的陈述,而是一条定量的适用于地面上一切物体的精确定律了。英国物理学家J.H.坡印廷在《地球》一书中写道:“……卡文迪什实验开创了测量弱力的新时代。”卡文迪什这个实验所用的方法,构思精巧,至今仍可应用,并成为精微测定技术的先河。

  在电学方面,卡文迪什独自发现:一对电荷之间的作用力与它们之间的距离平方成反比(见彩图)。后来才由法国物理学家C.A.de库仑建立了这一条静电学的基本定律──库仑定律。他也在M.法拉第之先,用实验演示了电容器的电容取决于介于它们两板之间的物质。他还最早建立了电势的概念,由实验认识到在导体表面上的各点相对于大地的电势是相等的。在对导体的一系列实验中,卡文迪什发现:导体两端的电势与通过它的电流成正比。后来,G.S.欧姆在1827年确切地阐明了这个定律。更不平凡的是,当时无法测量电流的强弱,他就把自己的身体当作测量仪器,他用手抓住电极的一端并注意是他的手指还是从手指一直到腕关节或从手指一直到肘全感到电振,从而估计电流的强弱,可惜这些成果当时没有完全发表。约100年后,J.C.麦克斯韦受委托整理卡文迪什留下的大量资料,用了5年时间,麦克斯韦完成了《亨利•卡文迪什的电学研究》一书出版。

  卡文迪什还研究了热的现象。他通过对硫磺、炭、玻璃等的测试,发现了“比热”和“潜热”的真实物理意义。在这方面的研究结果,他生前也都未发表。其中有许多工作和J.布莱克发表的工作相重复。

  卡文迪什在应用科学方面也做了不少工作,如他曾为一所位于泼费雷特的火药仓库研究了避雷设施,为国家造币厂研究了黄金合金的物理性质,确定最耐磨的黄金合金,以减少金币的磨损消耗。

  卡文迪什是一个过惯孤独生活的科学家,晚年在知识界是孤立的,没有形成一个学派。然而,他在英国科学界的地位是I.牛顿以后最高的,有人认为他所具有的数学才能和实验才能可与牛顿媲美。

  卡文迪什把自己毕生精力献给了科学事业,一生过着俭朴的生活,逝世后留下的大量财产,大部分给了他的侄子G.卡文迪什,后来他的家族在1871年捐赠了一大笔资金给剑桥大学建立物理实验室。这个实验室在1874年建成,为纪念他而定名为卡文迪什实验室。它在接连若干任杰出的科学家的领导下对近代物理学的发展作出了重大贡献。

  参考书目

  A.T.Berry, Henry Cavendish, His Life and Scientific Work, Hutchinson, London, 1960.

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