历史上有哪些疑似穿越者?理由是什么?


在这类话题下,王莽、特斯拉、拉马努金、达芬奇等是常客了。

不过,这里还有一个大家耳熟能详,但又陌生的人物——卡文迪许

不!当然不是这位!!

而是我们中学物理课本里,那位常与牛顿形影不离,但却连个画像都没有的卡文迪许。

想必大多数人对他的印象,大多只停留在他用扭秤测出了引力常量

但事实上,这位神人隐藏之深远超所有人想象。

如果你有机会发现欧姆定律库仑定律等能载入史册的成果,你会怎么做?

因为性格孤僻,卡文迪许竟让这些理论烂在了手稿里,至死都未曾发表!

直到 19 世纪末,电磁学之父麦克斯韦应邀兴建卡文迪许实验室时,他才发现了这 20 捆尘封的神秘手稿。

这些惊为天人的理论和猜想,让麦克斯韦都怀疑此人是穿越者。

他感叹道:卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家,他几乎预知了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。

首先,他最早证明了电荷之间的相互作用力应该与距离的平方呈反比关系。

在 1772-1773 年间,他作了个双层同心球实验,第一次精确测出电作用力与距离的关系,指数偏差不超过 0.02。

后来法国人库伦通过实验验证了他的发现,从此关于电荷间的受力规律被称作库伦定律

而与库伦的扭秤实验相比,卡文迪许的同心球实验不但更早,而且还要更精确。

虽然说现在的测量精度已经到了 10 的 -16 次方量级,但用的也依然是卡文迪许的实验原理。

如果,他把这个成果发表的话,我们今天见到的库伦定律可能就要换名字了。

库伦:我仿佛听到有人在背后说我

他还第一个提出了电势的概念,指出了电势与电流的正比关系。

由于当时没有测定电流的仪器,卡文迪许就把自己的身体当做实验仪器,根据身体的麻木感觉来估计电流的强弱,发现了导体两端的电势(差)与通过它的电流成正比。

这也就是我们物理课本电学章节中的欧姆定律

欧姆:我还逃过一劫不成?

同时卡文迪许与法拉第共同主张,电容器的电容会随其介质不同而改变,与插入平板中的物质有关。

后来,他也据此提出了介电常数的概念。

因为做了太多的电学实验,他还提出每个带电梯的周围都有“电气”,这与电场理论是很接近的。

但问题是,以上这些他都没有公开过,基本都埋藏在了手稿里。

除了物理上,卡文迪许在化学上也是个造诣不浅的科学家。

在一次偶尔的实验中,卡文迪许发现一些金属与酸反应,会产生一种“可燃空气”。这种“可燃空气”,就是氢气。

只是当时对于这种反应生成的气体还没有普遍的认识。罗伯特·波义耳统一称所有的生成气体为“人工空气”。

但卡文迪许却不认同,他坚持认为这就是一种新的物质。

于是,他便用现在最常用的排水集气法,收集到了氢气。

经过干燥和纯化处理后,他成功测定了氢气的密度。

当然,这个实验最重要的是发现,还属这两种气体混合竟生成了水。

这在当时可引起了不小的争论。因为化学界普遍地认为,水是组成万物的元素之一(当时的“四元素说”,包括水、土、气、火)。而证明水是化合物,简直就像是说耶稣是韩国人一样无礼。

此后,他将氢气与空气混合后,用电火花引发反应。

从而发现了氢气能消耗掉五分之一的空气,明确氢气与氧气的消耗比约为 2.02:1。

中间为氢气燃烧的火焰形态

经过多年的研究,卡文迪许甚至还弄清楚了空气的组成。

他指出空气中大约有 20.833%的氧气,剩下的大部分是氮气。

而现今我们所测得空气中氧含量约为 20.95%,误差已很小。

更让人意想不到的是,卡文迪许还发现空气中约有 1/120 的气体几乎不发生反应。

这也就是稀有惰性气体

一百多年后,第一种惰性气体氩气才被发现,并证实了卡文迪许当年的天才推测

通电能发出不同色光的稀有气体

不过说来比较有意思,反倒是卡文迪许最著名的扭秤实验,是被世人误解了。他用的扭秤实际上是米切尔设计的。

米切尔去世后,装置几经易手才送到卡文迪许手中。

卡文迪许将装置进行几番精细的改造后,才开始进行长达 25 年的测量。

此外,他用扭秤测量的也不是什么引力常数,而是为当时热门的天文学测定地球的密度和质量。

扭秤实验图解

卡文迪许将扭秤安装在一个密不透风的房间里,在扭秤的石英纤维上加装了可以反光的小镜子。

将光束投向镜面,反射的光线经过一段距离射在有刻度的平面上。

这样就能巧妙地克服测量微小量的困难。

而卡文迪许则在远处,用望远镜记下了这些伟大的数据。

根据卡文迪许的实验记录,他测算出的地球密度为水密度的 5.481 倍,也就是 5.481 克每立方厘米。

这与现今 21 世纪的数据相比,仅有 0.65%的误差。

至于万有引力常数 G,卡文迪许并没有计算出来。

但他的实验记录中,计算 G 的数据已经齐全。

就算是现在的高中生,都能轻易地就能够算出引力常数,而且相当精准。

卡文迪许离万有引力常数只是一步之遥。

可惜以当时的认知,还没有出现引力常数的概念。

所以人们为了纪念这位伟大的实验物理学家,还是决定将测出引力常数 G 的头衔,授予卡文迪许。

其实以卡文迪许的才学,他的名气肯定比现在要大得多。

如果非要找原因的话,大概是因为上帝在描绘他的智慧上花费了过多的笔墨,以至于无法给他绘出更美好的性格。

他虽腰缠万贯,却常年只穿着一件褪色的天鹅绒大衣,戴着过时的三角帽。

性格孤僻、沉默寡言的他,几乎不敢与陌生人和异性交谈。

不过卡文迪许也会参加一些科学聚会,以保证自己不与最新的科学发现脱节。

在博物学家班克斯举行的交流会上,班克斯会特别告诫来宾们。

不要靠近那个在角落的人,就算他在发言也要装作没有听见他说的话,这样才能听到他的一些高见。

卡文迪许腼腆的程度是圈子里有目共睹的。

就连与自己聘来的管家沟通,他也只通过传纸条等方式来避免尴尬。

腼腆之王亨利·卡文迪许

还有一次,卡文迪许出席宴会,一位从奥地利远道而来的科学家,竟敢称赞卡文迪许的贡献杰出(熟悉卡文迪许的人都不敢这样做)。

他听到后大为忸怩,好似尴尬癌发作。

很快手足无措的他便站起来,直直冲出房间坐上马车走了,留下众人面面相觑。

除了对科研特别上心之外,在卡文迪许身上几乎难以找到长处。

他是伦敦银行最大的储户,但他对财产却完全不管不问。几十年来,都只让投资顾问购买的同一种股票。他的顾问也实在看不过眼了,提议他购买另一种股票。

谁知这个草率的举动,竟引来了卡文迪许罕见的大怒:“不要拿这些琐事来烦我,否则我就解雇你”

从这些事看来,卡文迪许还真不在乎这些名气,或许他还有刻意躲避这些“名气”的嫌疑。

爱谁谁,不要来妨碍我做实验就行!

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