亨利・卡文迪許簡介資料(個人簡曆圖片)

亨利・卡文迪許 - 簡介

亨利?卡文迪許（Henry Cavendish，又譯亨利・卡文迪什，1731年10月10日―1810年2月24日），18世紀英國物理學家、化學家。他首次對氫氣的性質進行了細致的研究，證明了水並非單質，預言了空氣中稀有氣體的存在。發現了庫侖定律和歐姆定律，將電勢概念廣泛應用於電學，並精確測量了地球的密度，被認為是牛頓之後英國最偉大的科學家之一。

亨利.卡文迪許是百萬富翁。他一生從事於化學和物理學的研究。他發現了很多前人不知道的事物。亨利生性怪癖，沉默寡言，曾經有科學史家說：“他是有學問的人當中最富有的，也是富人當中最有學問的。”

亨利・卡文迪許 - 生平

亨利.卡文迪許生於1731年10月10日，那時他的母親正在法國休養，所以他生在法國南部。他是在牛頓病故四年後出生的，他讀過牛頓的全部著作，一生最佩服牛頓的學識和為人。

卡文迪許的父親是當時有名的學者，所以，卡文迪許從小就得到父親的鼓勵，希望他在學術上能有所成就。11歲的時候，他被送到當時著名的貴族中學學習了8年之久。

到1749年，他18歲，進了劍橋大學，一直到1753年，他22歲，因為不讚成劍橋大學的宗教考試，所以沒取得任何學位，他離開了大學，在18世紀時，還沒有公家辦的實驗室。卡文迪許在自己家裏裝備了一座規模相當大的實驗室，他終身在自己家裏做實驗工作。他一生沒有結婚，過著獨身生活。

亨利・卡文迪許 - 學術貢獻

卡文迪許公開發表的論文並不多，他沒有寫過一本書，在長長的50年中，發表的論文也隻有18篇。除了一篇在1771年發表的論文是理論性的以外，其餘的論文內容都是實驗性和觀察性的，大部分是關於水槽化學方麵的，先後發表在1766年到1788年的英國皇家學會的期刊上。

又有一部分是關於液態物質凝固點的研究，發表於1783年到1788年。還有一部分是有關地球平均密度的研究，發表於1798年。在他逝世以後，人們發現他有大量文稿，一直藏著未經公開發表。這部分未發表的論文相當多，電學部分由19世紀的大物理學家馬克斯維爾門教授整理後在1879年出版，化學和力學部分是由愛德華.普索於1921年主編出版的。

1784年左右他研究了空氣的組成，他還發現了硝酸。

卡文迪許在熱學理論、計溫學、氣象學、大地磁學等方麵都有研究。1798年他完成最後的實驗時，已年近七十。在物理學上他最主要的成就是通過扭秤實驗驗證了牛頓的萬有引力定律，確定了引力常數和地球平均密度。

卡文迪許驗證萬有引力定律的實驗采用自己設計的“扭秤”為工具，後人稱為著名的“卡文迪許實驗”。

曾經有人說：“沒有一個活到80歲的人，一生講的話像卡文迪許那樣少的了。”在一本《化學史》書上，曾舉出卡文迪許最怕交際的一件事例。有一天一位英國科學家攜同一位奧地利科學家到班克斯爵士的家裏做客，正巧卡文迪許也在座。班克斯便介紹他們相識。在互相介紹時，班克斯曾對這位遠客盛讚卡文迪許，而這位初見麵的客人更是對卡文迪許說出非常敬仰他的話，並說這次來倫敦的最大收獲，就是專程拜訪這位名震一時的大科學家。

卡文迪許聽到這話，起初大為忸怩，最後完全手足無措，便從人叢中衝出了室外，坐上他的馬車趕回家去了。從這段記載可以看出卡文迪許為人性格孤僻。卡文迪許離開劍橋大學後，就跟父親旁聽英國皇家學會的會議，每個星期四中午，參加學會的聚餐。到了1760年他被選為皇家學會會員。一直到現在，在英國，凡是有FSR(皇家學會會員）頭銜的人，還是受到人們的尊敬。

接下來他在1783年研究了空氣的組成成分，做了很多試驗，發表的論文的題目是“空氣試驗”。也就是這個時候，他發現水是由氫和氧兩種元素組成的。

卡文迪許最後的一項研究，是關於地球平均密度的問題。他提出的數字是5.448克/厘米，現在公認的是5.48克/厘米。這說明當時試驗已經相當準確。他還有一項工作，是過了100年以後，才得到承認的，那就是關於稀有元素的存在問題。

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亨利・卡文迪許 - 學業

卡文迪什家族是一個曆史很悠久的英國貴族家庭。1731年查爾斯・卡文迪什和他妻子，肯特公爵的女兒安妮在尼斯療養，10月亨利・卡文迪什在尼斯誕生。卡文迪什從小接受良好的家庭教育，11歲進入很有名的海克雷學院。1749年11月進入劍橋大學的聖彼得學院，但因不滿當時劍橋刻板的學習和學位製度而於1753年2月退學，查爾斯卡文迪什對兒子退學而沒有獲得應得的學位而憤怒，並決定每年隻給他120鎊的零用錢。卡文迪什在歐洲大陸旅行一段時間後即定居倫敦，自己購買書籍和實驗儀器，開始了他長達50餘年的科學探索。

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亨利・卡文迪許 - 化學研究

卡文迪什在1766年發表了他的第一篇論文《論人工空氣》“人工空氣”一詞為波義耳首創，用來指存在在某種物質中，通過化學反應可以釋放出來的氣體。如普利斯特裏通過碳酸鹽與酸反應生成的二氧化碳。在文章中卡文迪什在嚴格保持溫度和壓強條件的前提下，對當時已知的各種氣體的物理性質，特別是密度進行了嚴謹而細致的研究，這篇文章使他獲得英國皇家學會的科普利獎章。

卡文迪什於1781年采用鐵與稀硫酸反應而首先製得“可燃空氣”（即氫氣）他使用了排水集氣法並對產生的氣體進行了多步幹燥和純化處理。隨後他測定了它的密度，研究了它的性質。他使用燃素說來解釋，認為在酸和鐵的反應中，酸中的燃素被釋放出來，形成了純的燃素－“可燃空氣”。之後當他得知普裏斯特利發現在空氣中存在“脫燃素氣體”（即氧氣），就將空氣和氫氣混合，用電火花引發反應，得出這樣的結果“在不斷的實驗之後，我發現可燃空氣可以消耗掉大約1/5的空氣，在反應容器上有水滴出現。”隨後卡文迪什繼續研究氫氣和氧氣反應時的體積比，得出了2.02:1的結論。對於氫氣在氧氣中燃燒可以生成水這一點的發現權，當時曾引起了爭論。因為普裏斯特利，瓦特，卡文迪什都作過類似的實驗。1785年瓦特被選為皇家學會會員，爭論以當事人的和解而告終。

卡文迪什敏銳地注到了，生成的水中有少量的硝酸存在。他認為這是反應用的氧氣中含有新物質（主要是氮氣）的原因。1785年卡文迪什在氧氣和空氣混合物中引入電火花，使得空氣中的氧氣和氮氣化合，然後用氫氧化鈉溶液來吸收生成的氮氧化物，發現空氣中殘留下一小部分，大約1/120，無法與氧氣反應生成化合物被氫氧化鈉吸收。經過幾百次的實驗和分析，他得出在今天看來都很精確的結論，空氣中有20.833%的體積是脫燃素空氣（現在測量值是氧氣占20.95%）和79.167%的燃素空氣，在燃素空氣中有空氣總體積的1/120的不易和其他氣體反應的濁氣。一直到1894年瑞利和拉姆賽發現稀有氣體氬，才證實了卡文迪什的推測。在拉瓦錫提出氧化說，卡文迪什讚成氧化說的簡潔，認為這有利化學的發展，但也不願輕易放棄自己一直采用的燃素說，隨後他將自己的研究重點轉向了物理學領域。

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亨利・卡文迪許 - 物理研究

卡文迪什在室外用望遠鏡觀測扭秤卡文迪什在電學上進行了大量重要而不為人知的研究。他在1777年向皇家學會提交論文，認為電荷之間的作用力可能呈現與距離的平方成反比的關係，後來被庫侖通過實驗證明，成為庫侖定律。他和法拉第共同主張電容器的電容會隨著極板間的介質不同而變化,提出了介電常數的概念，並推導出平板電容器的公式。他第一個將電勢概念大量應用對電學現象的解釋中。並通過大量實驗，提出了電勢與電流成正比的關係，這一關係1827年被歐姆重新發現，即歐姆定律。卡文迪什對電學的研究基本都沒有發表，詹姆斯・克拉克・麥克斯韋的最後五年致力於對卡文迪什個人實驗記錄的整理，於1879年出版了麥克斯韋注釋的《卡文迪什的電學研究》 ，卡文迪什在電學上成果才使世人知曉。

1797年卡文迪什完成了對地球密度的精確測量。他使用的裝置是約翰・米切爾設計，但米切爾本人不久去世，將裝置遺留給了沃拉斯頓，後被轉送給卡文迪什。裝置是由兩個重達350磅的鉛球和扭秤係統組成。為了消除氣流幹擾，卡文迪什將裝置安裝在一個不透風的房間，自己則在室外用望遠鏡觀測扭矩的變化。之後他向皇家學會提交報告，給出了目前看來仍然比較精確的地球密度值。這一測量被稱為開創了“弱力測量的新時代”。很多文章稱卡文迪什求出了萬有引力常量，實際上卡文迪什當時隻關心地球的密度，並沒有涉及其他。而采用卡文迪什的測量結果通過計算可以求出萬有引力常量和地球的質量。

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亨利・卡文迪許 - 相關實驗

十八世紀後期，在牛頓第一個指出行星的運動是怎樣依賴於太陽質量之後一百多年，一位英國物理學家、化學家卡文迪許（1731～1810）發現測量引力常數G的方法。在卡文迪許完成他的實驗以前，天體的絕對質量是不能精確地測定的，隻能由行星的衛星軌道來決定行星質量的相對值。

在卡文迪許的實驗中利用了一個扭秤，典型的設計可由一根石英纖維懸掛一根載有質量為m1及m2的兩個小球的杆而組成，如圖3.6a所示。每個小球距石英纖維的距離L相等。當一個小的可測量的扭矩加在這個係統上時，在石英絲上可以引起扭轉，記下這個扭轉值可以標定扭秤。我們可以利用這個扭矩，它是由具有恒定的、作用力已知的彈簧在m2的位置上施加一個水平的力而組成。

如果質量為M1及M2的兩個物體分別位於與質量為m1及m2的兩個小球的水平距離很小的位置上，我們可以觀測到石英絲的旋轉，如圖3.6b所示。我們可以分別決定m1與M1以及m2與M2的距離r1及r2，然後求施加在杆的端點的水平方向上的力，由此確立加石英纖。

從質量M的測量所得的偏離，再根據上麵所說到的，由石英絲旋轉大小而取得的扭秤的標定，我們可以決定N之值。由於我們可以測量N，L，r1，r2以及所有不同物體的質量，現在在方程(3.48)中除了G以外，所有量都是已知的，於是可從方程(3.48)直接決定G，其值為G=6.7㗱0^(-8)達因・厘米2・克-2。(A^B表示A的B次方)

一旦G的值已知，利用開普勒第三定律，方程(3.47)可以立即決定太陽的質量。開普勒第三定律實際上是包含太陽及行星的總質量M的，但是對不同行星進行計算後，我們可以證實，太陽的質量很接近於M，而行星的質量僅約為～0.0013M⊙，在近似計算中可以忽略。利用已知的月球軌道及相似的方法，可以導得地球的近似的質量。

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亨利・卡文迪許 - 相關軼事

身著天鵝絨大衣的卡文迪什，大衛・亞力山大畫，據說為作家暗中偷畫的卡文迪什沉默寡言，不善交際，對於卡文迪什的生平主要來源於物理學家漢弗萊・戴維和其他一些朋友的記載，同時也流傳著不少傳說。據記載，卡文迪什長年穿著一件褪色的天鵝絨大衣，戴當時已經少見的三角帽，性格獨特，說話顯得猶豫和困難，而麵對女士和陌生人會很羞澀而避免和他們說話。他非常喜歡獨自沉思，甚至很少和自己的仆人見麵，一般隻會在桌子上留下字條說明自己晚餐要吃什麽，常常是“一隻羊腿”。卡文迪什終生未婚，唯一的社會活動就是參加皇家學會俱樂部的兩周一次的會議。他對沒有研究透徹的東西從不發表，所以盡管他一生隻提交過不足20篇論文，卻獲得了皇家學會成員的一致尊重。

由於其家庭地位和父母留給他的大量財產，使得他曾是倫敦銀行的最大儲戶，但他心思專注在科學研究中,對於財產，他幾十年都隻讓投資顧問買一種股票，不論漲跌。他的一名投資顧問希望建議他向另一股票投資，卡文迪什以平生罕見的大怒的告知對方：“不要拿這些事情來煩我，否則我就解雇你”。有位法國科學家曾說“卡文迪什是最有學問的人中最富有的，也�S是最富有的人中最有學問的。

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