歷史上許多著名的科學(xué)家都有自己的鮮明形象。在他們當(dāng)中，英國(guó)化學(xué)家卡文迪許的形象也許有點(diǎn)奇特，但是他那獻(xiàn)身科學(xué)的一生給后人留下的印象卻是完美而深刻的。 古怪的性格 17一18世紀(jì)，在歐洲的科學(xué)家中，出身于中產(chǎn)階級(jí)的為數(shù)不少。當(dāng)時(shí)沒(méi)有專門的科研機(jī)構(gòu)，科學(xué)家很多是業(yè)余的。，他們根據(jù)自己的愛好作一些科學(xué)研究，器材、藥品都得花自己的錢。這就要求科學(xué)家不僅具備有一定的經(jīng)濟(jì)條件，更需要一顆奉獻(xiàn)給科學(xué)的心�？ㄎ牡显S恰好具備了這一切。許多人都說(shuō)，卡文迪許是18世紀(jì)英國(guó)有學(xué)問(wèn)人中最富者，有錢人中最有學(xué)問(wèn)者。這樣說(shuō)的確毫不夸張。 1731年10月10日，卡文迪許出生在英國(guó)一個(gè)貴族家庭。父親是德文郡公爵二世的第五個(gè)兒子，母親是肯特郡公爵的第四個(gè)女兒。早年卡文迪許從叔伯那里承接了大宗遺贈(zèng)， 1783年他父親逝世，又給他留下大筆遺產(chǎn)。這樣他的資產(chǎn)超過(guò)了130萬(wàn)英鎊，成為英國(guó)的巨富之一。 盡管家資萬(wàn)貫，他的生活卻非常儉樸。他身上穿的，永遠(yuǎn)是幾套過(guò)時(shí)陳舊的紳士服。他吃的也很簡(jiǎn)單，就是在家待客，照樣是羊腿一只。 這些錢該怎么用，卡文迪許從不考慮，有一次，經(jīng)朋友介紹，一老翁前來(lái)幫助他整理圖書。此老翁窮困可憐，朋友本希望卡文迫許給他較厚的酬金。哪知工作完后，酬金一事卡文迪許一字未提。事后那朋友告訴卡文迪許，這老翁已窮極潦到，請(qǐng)他幫助�？ㄎ牡显S驚奇地問(wèn)：“我能幫助他什么？”朋友說(shuō)：“給他一點(diǎn)生活費(fèi)用�！笨ㄎ牡显S急忙從口袋掏出支票，邊寫邊問(wèn)：“2萬(wàn)鎊夠嗎？”朋友吃驚地叫起來(lái)：“大多，大多了！”可是支票已寫好。由此可見，錢的概念在卡文迪許的頭腦中是很淡薄的。 在當(dāng)時(shí)，貴族的社交生活花天酒地。卡文迪許卻從不涉足。他只參加一種聚會(huì)，那就是皇家學(xué)會(huì)的科學(xué)家聚會(huì)。目的很明確：為了增進(jìn)知識(shí)，了解科學(xué)動(dòng)態(tài)。當(dāng)時(shí)的目擊者是這樣描述的，卡文迪許來(lái)參加聚會(huì)，總是低著頭，屈著身，雙手搭在背后，、悄悄地進(jìn)入室內(nèi)。然后脫下帽子，一聲不響地找個(gè)地方坐下，對(duì)別人都不理會(huì)。若有人向他打招呼，他會(huì)立即面紅耳赤，羞澀不堪。有一次聚會(huì)是一位會(huì)員作實(shí)驗(yàn)示范。這位會(huì)員在講解中發(fā)現(xiàn)，一個(gè)穿著舊衣服、面容枯槁的老頭，緊挨在身邊認(rèn)真聽講。當(dāng)他看了他一眼，老頭急忙逃開，躲在他人身后。過(guò)一會(huì)兒，這老頭又悄悄地?cái)D進(jìn)前面注意地聽講。這奇怪的老頭正是卡文迪許。 許多熟人都知道卡文迪許性情孤僻，不喜歡與人談話。在他的朋友中，能與卡文迪許交談的沒(méi)有幾個(gè)人�；瘜W(xué)家武拉斯頓算是其中一個(gè)。他總結(jié)了一條經(jīng)驗(yàn)：“與卡文迪許交談，千萬(wàn)不要看他，而要把頭仰起，兩眼望著夭，就象對(duì)空談話一樣，這樣才能聽到他的一些見解。”就是這樣，卡文迪許的話也不多，他沉默寡 言得出奇，在同齡人中，可能是話說(shuō)得最少的人了。這種怪僻性洛的形成與他從小生長(zhǎng)的環(huán)境有一定關(guān)系。他兩歲時(shí)，母親因生育他弟弟而病逝，從此他失去了母愛。他父親忙于社交活動(dòng)，撇下他交由保姆看管，與外界極少往來(lái)。直到11歲才被送入一所專收貴族子弟的學(xué)校，在學(xué)校里他仍然很少與別人交往，這就使他顯得特別孤獨(dú)、羞怯。 二氧化碳的研究和氫氣的發(fā)現(xiàn) 由于這種古怪的性格，卡文迪許長(zhǎng)期深居獨(dú)處，整天埋頭在他科學(xué)研究的小于地。他把他家的部分房子進(jìn)行了改造。一所公館改為實(shí)驗(yàn)室，一處住宅改為公用圖書館，把自家豐富的藏書供大家使用，1733年他父親死后，他又將他的實(shí)驗(yàn)基地搬到鄉(xiāng)下的別墅。將別墅富麗堂煌的裝飾全部拆去，大客廳變成實(shí)驗(yàn)室，樓上臥室變成觀象臺(tái)。甚至在宅前的草地上豎起一個(gè)架子，以便攀上大樹去觀測(cè)星象。至于踐踏了那些名貴的花草，他毫不在乎。這些都表明，對(duì)于科學(xué)研究池簡(jiǎn)直象著了魔一樣。 在社交生活中，他沉默寡言，顯得很孤僻，然而在科學(xué)研究中，他思路開闊，興趣廣泛，顯得異常活躍。上至天文氣象，下至地質(zhì)采礦，抽象的數(shù)學(xué)，具體的冶金工藝，他都進(jìn)行過(guò)探討。特別在化學(xué)和物理學(xué)的研究中，他有極高的造詣，取得許多重要的成果。 “ 1766年，卡文迪許發(fā)表了他的第一篇論文“論人工空氣的實(shí)驗(yàn)”。這篇論文主要介紹了他對(duì)固定空氣（即二氧化碳，在化學(xué)命名法提出之前，人們是這樣稱呼二氧化碳的）、易燃空氣（即氫氣）的實(shí)驗(yàn)研究。 早在1754年英國(guó)化學(xué)家布萊克就發(fā)現(xiàn)了固定空氣，但是當(dāng)時(shí)只知道加熱石灰石可以獲得它，人呼出的空氣中含有它，木炭燃燒也產(chǎn)生它。至于怎樣收集它，它的物理化學(xué)性質(zhì)如何都不了解。在這些方面卡文迪許做了建設(shè)性的工作。 卡文迪許考察了收集反應(yīng)氣體的排水集氣法，他發(fā)現(xiàn)固定空氣能溶解于水，室溫下的水可吸收固定空氣的體積比水本身的體積還要大一點(diǎn)，水冷時(shí)可以吸收得更多。若將水煮沸，溶解于水中的固定空氣則會(huì)逸出。酒精吸收固定空氣的本領(lǐng)更大，約是其本身體積的2．25倍。某些堿溶液也能溶解固定空氣，因此收集固定空氣不能采用排水集氣法，而應(yīng)在不吸收固定空氣的水銀面上進(jìn)行。他的這一介紹對(duì)于當(dāng)時(shí)科學(xué)家研究氣體是很有啟發(fā)的。 卡文迪許側(cè)得國(guó)定空氣比普通空氣重1．57倍，測(cè)出了酸從石灰石、大理石、珍珠灰等物質(zhì)中排出固定空氣的重量，計(jì)算出這些物質(zhì)中固定空氣的含量。他還發(fā)現(xiàn)在普通空氣中，若固定空氣的含量占到總體積的1/9，燃燒的蠟燭在其中就會(huì)媳滅。這些實(shí)驗(yàn)研究使人們對(duì)二氧化碳的性質(zhì)有了更多的了解。 在卡文迪許之前，許多人曾制取過(guò)氫氣，但是并沒(méi)有認(rèn)真研究它�？ㄎ牡显S用稀硫酸或稀鹽酸與金屬鋅或鐵作用獲得氫氣，發(fā)現(xiàn)它點(diǎn)火即燃，不溶于水和堿，比普通空氣輕11倍，與已知的其它氣體都不一樣，從而斷定它是一種新的氣體。他還發(fā)現(xiàn)，一定量的金屬與稀酸作用所放出的氫氣的多少，與酸的種類、濃度無(wú)關(guān)，而隨金屬不同而相異。 卡文迪許當(dāng)時(shí)信奉燃素說(shuō)，曾認(rèn)為氫氣就是燃素。恰好，當(dāng)時(shí)的許多燃素說(shuō)信徒都猜測(cè)燃素具有負(fù)重量。充滿氫氣的氣球徐徐升空，曾使燃素論信徒受到鼓舞，他們的猜測(cè)似乎有了證明。然而細(xì)心的卡文迪許在弄清了空氣的浮力原理后，以精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)出氫氣確有重量，從而否定了燃素具有負(fù)重量的觀點(diǎn)。盡管他是信奉燃素說(shuō)的，但是他更尊重科學(xué)實(shí)驗(yàn)的事實(shí)。 確認(rèn)水的組成和意外的發(fā)現(xiàn) 從1771年起，卡文迪許全神貫注在電學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究上，這是他的一個(gè)系統(tǒng)、持久的研究課題。直到1781年普利斯特列在一項(xiàng)卡文迪許曾探索過(guò)的研究題目上有了新的發(fā)現(xiàn)，才把卡文迪許重 新技回到氣體的研究中。 1781年，普利斯特列宣稱他做了一個(gè)“毫無(wú)頭緒”的實(shí)驗(yàn)：他將卡文迪許發(fā)現(xiàn)的氫氣和自己發(fā)現(xiàn)的脫燃素空氣（即氧氣）混和在一閉口瓶中，然后用電火花燃爆，發(fā)現(xiàn)瓶中有露珠生成。他懷疑自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無(wú)法解釋自己的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)普利斯特列將這一情況告訴卡文迪許后，引起了后者的興趣。在征得普利斯特列的許可后，卡文迪許繼續(xù)這一實(shí)驗(yàn)。由于他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)較精確，很快得到結(jié)論。在他1784年發(fā)表的論文“關(guān)于空氣的實(shí)驗(yàn)，中指出：氫氣和普通空氣混和進(jìn)行燃爆，幾乎全部氫氣和1/5的普通空氣凝給成露珠，這露珠就是水。他又采用氧氣代替普通空氣進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，同樣獲得了水。他還證明氫氣和氧氣相互化合的體積此為2．02：1。由此他確認(rèn)了水是由氫氣和氧氣化合而成的。 在上述實(shí)驗(yàn)中，卡文迪許遇到兩個(gè)意外的問(wèn)題。他發(fā)現(xiàn)燃爆氫氣與氧氣的混和氣體時(shí)，有時(shí)所產(chǎn)生的水有點(diǎn)酸味，用堿中和，再將水蒸發(fā)能得到少量的硝石。若氧氣愈多，生成的酸也就多些；若氫氣過(guò)量，則沒(méi)有酸生成。這是為什么？為此他繼續(xù)作了一系列實(shí)驗(yàn)，終于解決了疑難。 在1785年發(fā)表的論文中，他指出水的酸味是因?yàn)樗�中含有硝酸或亞硝酸，它們的生成則由于氧氣中混有氮?dú)猓�在電火花燃爆的高溫中，氧氣和氮�(dú)鈺?huì)化合。而氫氣與普通空氣混和燃爆時(shí)，由于大量氮?dú)獾拇嬖�，反�?yīng)溫度不夠高，從而無(wú)法生成硝酸。這一精細(xì)的實(shí)驗(yàn)為人們提供了一種由空氣制取硝酸的方法。 卡文迪許還發(fā)現(xiàn)，燃爆反應(yīng)后的硝酸或亞硝酸用鉀堿溶液中和，過(guò)量的氧氣用硫化押溶液吸收掉后，試管里仍剩下一個(gè)很小的氣泡，這氣泡的體積約是氮?dú)饪傮w積的1/120。這部分氣體的性質(zhì)與氮?dú)獠灰粯�。根本不參加化學(xué)反應(yīng)。它究竟是什么呢？卡文迪許沒(méi)法講清。但是他為后人提出了一個(gè)研究課題，直到100年以后，英國(guó)化學(xué)家瑞利和拉姆塞才證實(shí)，這部分氣體是惰性氣體。 不圖名不圖利 卡文迪許1767年發(fā)表的論文也引人矚目。這篇文章介紹了他、關(guān)于水和固定空氣的實(shí)驗(yàn)。將一個(gè)深水井的井水進(jìn)行煮沸，發(fā)現(xiàn)有固定空氣逸出，同時(shí)產(chǎn)生白色沉淀。他認(rèn)為白色沉淀和固定空氣原先都是溶于水的，它們可能是溶于水中的石灰質(zhì)土。為了證明這一看法，他在清澈的石灰水中通入圃定空氣，開始時(shí)產(chǎn)生乳白色沉淀，繼續(xù)通入固定空氣后，沉淀復(fù)又溶解，溶液再次澄清透亮。這時(shí)他將這溶液煮沸，立刻就象井水那樣釋放出固定空氣并產(chǎn)生白色沉淀。 卡文迪許的這一實(shí)驗(yàn)和他的解釋使人們認(rèn)清了一個(gè)常見的自然現(xiàn)象。在石灰?guī)r遍布的地區(qū)，含有二氧化碳的雨水或泉水流經(jīng)石灰?guī)r地層、慢慢地溶解部分石灰石形成重碳酸鹽溶液。這些溶液在石巖中緩慢下滴時(shí)，可能因溫度變化或水汽蒸發(fā)，二氧化碳乘機(jī)逸去，碳酸鈣結(jié)晶析出，日積月累，逐漸形成了石鐘、石乳、右筍等奇特的景象�？λ固氐匦螛�(gòu)造有了科學(xué)的解釋。 卡文迪許自1766年發(fā)表第一篇論文，開始引起社會(huì)的重視，以后他又陸續(xù)發(fā)表了一些關(guān)于化學(xué)、物理學(xué)的富有成果的報(bào)告，逐漸引起英國(guó)乃至歐洲科學(xué)界的震驚，當(dāng)時(shí)有人表示懷疑，為此英國(guó)皇家學(xué)會(huì)曾組織了一個(gè)委員會(huì)，重復(fù)卡文迪許的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果完全證實(shí)了卡文迪許的卓越實(shí)驗(yàn)技巧和他對(duì)科學(xué)的誠(chéng)實(shí)態(tài)度。卡文迪許是個(gè)了不起的科學(xué)家，贏得了科學(xué)界的尊敬。 卡文迪許對(duì)牛頓是非常敬仰的，他從牛頓身上不僅吸取了獻(xiàn)身科學(xué)的力量，還接下了牛頓的許多研究項(xiàng)目。他根據(jù)萬(wàn)有引力定律，研究過(guò)動(dòng)力學(xué)；依據(jù)牛頓提出的熱是微粒振動(dòng)的觀點(diǎn)，做了有關(guān)熱的許多實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)了比熱的測(cè)定法。他還運(yùn)用萬(wàn)有引力定律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定出地球的密度為水的密度的5．5倍，由此可以計(jì)算地球的相對(duì)重量。這些著名的實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的科學(xué)性，同時(shí)也表明卡文迪許具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)和高超的實(shí)驗(yàn)技巧。 卡文迪許從事科研不圖名、不圖利。當(dāng)許多人推崇他發(fā)現(xiàn)氫氣時(shí)，他謙遜他說(shuō)：“這事早有別人注意到了�！彼�的許多論文和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，沒(méi)有急于發(fā)表，特別是關(guān)于自然哲學(xué)的許多論述基本上沒(méi)有公開發(fā)表。也許由于他慎重，也許由于他羞怯，他自認(rèn)為沒(méi)有足夠?qū)嶒?yàn)依據(jù)的手稿大部沒(méi)有發(fā)表。所以在他將近50年的科研生涯中，他沒(méi)有寫一本書，這對(duì)于促進(jìn)科學(xué)研究的發(fā)展是很可惜的。 卡文迪許雖然一生獨(dú)居，但是科學(xué)研究所開辟的新天地給他的生活提供了特別的斤趣。雖然他自小身體虛弱，但是他的生活一直很有規(guī)律，所以很少生病，直到1810年3月10日，才以79歲的高齡與世永別。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chuzhong/841111.html

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