环球科学朝圣

第三节 卡文迪什“科学怪人”的不朽名声

　　到剑桥大学不去看看与牛顿有关的苹果树是个遗憾，而不去看看卡文迪什实验室更是遗憾。卡文迪什实验室相当于剑桥大学的物理系，号称“诺贝尔奖摇篮”。至今为止，这个实验室已有28名研究人员获得了诺贝尔奖。

　　剑桥大学的物理系为什么叫卡文迪什实验室呢？19世纪中叶，世界上还没有一个真正意义上的物理实验室，几乎所有科研成果都是科学家们在私人实验室里做出来的。别说是一般的穷学生，就连家境不太富有的大学教授，也没有地方做实验。为了让更多的人有动手做实验的机会，苏格兰的格拉斯哥大学在一座酒窖里安上水管和水池，还给它取了一个响亮的名字——“物理实验室”。

　　随着实验物理学成为科学发展的趋势，剑桥大学和牛津大学先后着手组建各自的物理实验室。剑桥大学专门成立了一个委员会，来研究这个问题。建一个物理实验室是要很多钱的，偏巧当时剑桥大学财政紧张，那个委员会提交的报告就被搁置起来。1871年，时任剑桥大学校长的威廉·卡文迪什慷慨解囊，掏出8450英镑，负担了创建实验室的全部费用。8450英镑在当时可不是个小数目，几英镑就可以买到一头牛。

　　1874年，剑桥大学这个物理实验室建成了，却没有以威廉·卡文迪什的名字命名，而是用亨利·卡文迪什的名字来命名。威廉·卡文迪什的远亲亨利·卡文迪什的名字在科学界特别响亮，现在一提到卡文迪什，如果不加以特别说明，指的就是这个亨利·卡文迪什。后来，亨利·卡文迪什实验室扩大为包括整个物理系在内的科研与教育中心，于是就以卡文迪什的族姓来命名。

　　卡文迪什出生在一个历史悠久的英国贵族家庭里，他的母亲安妮是肯特公爵的女儿，1731年在法国尼斯疗养期间生下了卡文迪什。卡文迪什从小就接受了良好的家庭教育，1749年进入剑桥大学的圣彼得学院学习，但他对剑桥刻板的学习和学位制度非常不满，就自动退学了。查尔斯·卡文迪什对儿子的自作主张很是生气，决定每年只给他120镑的零用钱。卡文迪什只好去巴黎留学，这才稍稍缓解了父亲的怒气。毕业后他回到伦敦，自己购买书籍和实验仪器，从此开始了长达50余年的科学探索。

　　卡文迪什很少与外界来往，终身未娶，把全部身心都投入到科学实验中去。他这样做并无后顾之忧，父母留给他的大量财产曾使他成为伦敦银行最大的储户。有人曾这样说过：“卡文迪什在有学问的人中最富有的，也很有可能是富有的人中最有学问的。”

　　卡文迪什沉默寡言，不善交际，对于他的生平流传着不少传说。据说他很有素养，却没有那种英国绅士派头，从来不修边幅，几乎没有一件衣服是不掉扣子的。他长年穿着一件褪色的天鹅绒大衣，戴着一顶当时已经很少见的三角帽。对于慕名来访的客人，他常常一言不发地陪坐在旁边，令对方很是尴尬。他甚至很少和自己的仆人见面，有什么吩咐就在桌子上留下一张字条。

　　有一次，卡文迪什应邀出席一个宴会，一位来自奥地利的科学家当面奉承了他几句。卡文迪什听了大为忸怩，继而手足无措，终于坐不住站了起来，走出室外径自坐上马车回家了。

　　为了搞科学研究，卡文迪什把家里的客厅改成了实验室，还把许多观察仪器摆进卧室里的床边，以便随时观察天象。如果说他有什么爱好，那就是酷爱图书。他把自己收藏的大量图书全都分门别类地编上号，管理得井井有条，无论是谁来借阅，都必须履行登记手续，就连他自己也不例外。人们对卡文迪什的很多生活方式都觉得很别扭，就给他起了个“科学怪人”的外号。

　　卡文迪什一生都在自己的实验室中工作，成果丰硕，但他只提交过不足20篇论文，却获得了英国皇家学会成员的一致尊重。他详尽地研究了氢气的性质，研究了二氧化碳与水的关系，查明了硝酸的组成，发现了空气中的惰性气体；发现了一对电荷之间的作用力与它们之间的距离平方成反比，最早建立了电势的概念，发现了“比热”、“潜热”的真实意义。在当时还无法测量电流强度的情况下，卡文迪什勇敢地用自己的身体当作测量仪器，感觉从手指到手臂何处有电振动，以此来估计电流的强弱。

　　他还证明了水是氧和氢的化合物，这一发现开辟了化学史上的新纪元，从而被誉为“化学界的牛顿”。

　　卡文迪什的重大贡献之一是在1798年完成了测量万有引力的扭秤实验，后世称为卡文迪什实验。英国机械师约翰·米歇尔设计过一个装置，由两个重达350磅的铅球和扭秤系统组成。卡文迪什将这套装置做了改进，在其悬线系统上附加一个小平面镜，安装在一个不透风的房间里，以消除气流的干扰（当时还没有真空设备）。他利用望远镜在室外进行远距离操纵和测量。他用一根39英寸的镀银铜丝吊着一根六英尺长的木杆，木杆的两端各固定着一个直径两英寸的小铅球，另用两颗直径12英寸的大铅球吸引它们，测出铅球间引力引起的摆动周期，由此计算出两个铅球的引力，进一步推算出地球的质量和密度。

　　卡文迪什计算出的地球密度为水密度的5.481倍（地球密度的现代数值为5.517g/cm3），根据这个结果可以求出万有引力的常量和地球的质量。这一实验的构思、设计与操作都十分精巧，被科学界称誉为开创了“弱力测量的新时代”，卡文迪什也作为世界上第一个测量出地球密度的伟大科学家而流芳百世。

　　科学家逸闻

　　淡泊钱财

　　卡文迪什对于钱财的态度非常淡泊，几十年来只让投资顾问买一种股票，不论涨跌都不换。有一次，他的投资顾问建议他投资另一种股票，一向和气的卡文迪什突然大发雷霆，高声说道：“不要拿这些事情来烦我，否则我就解雇你！”

　　还有一次，他的一个仆人因病生活出现困难，向他借钱，他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票，还问仆人够不够用。