英国 卡文迪许,普利斯特里是谁啊

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亨利·卡文迪许
一、生平简介
卡文迪许(Henry Cavendish,1731.10.10.～1810.3.10.)英国化学家、物理学家.公元1731年10月10日生于法国尼斯.1742—1748年他在伦敦附近的海克纳学校读书.1749—1753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学.在伦敦定居后,卡文迪许在他父亲的实验室中当助手,做了大量的电学、化学研究工作.他的实验研究持续达50年之久.1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员,1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一.
公元1810年3月10日,卡文迪许在伦敦逝世,终身未婚.
二、科学贡献
卡文迪许的才能是多方面的.1784年左右他研究了空气的组成,发现普通空气中氮占五分之四,氧占五分之一.他确定了水的成分,肯定了它不是元素而是化合物.他还发现了硝酸.
卡文迪许生前在物理学方面发表的论文为数极少,一直到麦克斯韦审阅整理并出版了他的手稿后,人们才知道他在电学方面作出了很多重要发现.他发现一对电荷间的作用力跟它们之间的距离平方成反比,这就是后来库仑导出的库仑定律内容的一部分；他提出每个带电体的周围有“电气”,与电场理论很接近；卡文迪许演示了电容器的电容与插入平板中的物质有关；电势的概念也是卡文迪许首先提出的,这对静电理论的发展起了重要作用；他还提出了导体上的电势与通过电流成正比的关系.
卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究.1798年他完成最后的实验时,已年近七十.在物理学上他最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律,确定了引力常数和地球平均密度.
推算地球密度：卡文迪许测量地球的密度是从求牛顿的万有引力定律中的常数着手,再推算出地球密度.他的指导思想极其简单,用两个大铅球使它们接近两个小球.从悬挂小球的金属丝的扭转角度,测出这些球之间的相互引力.根据万有引力定律,可求出常数G.根据卡文迪许的多次实验,测算出地球的平均密度是水密度的5.481倍（现在的数值为5.517,误差为14%左右）,并确定了万有引力常数（他测得的引力常数G是(6.754±0.041)×10-8达因·厘米2/克2,这个值同现代值(6.6732±0.0031)×10-8达因·厘米2/克2,相差无几）,计算出了地球的质量.被誉为第一个称量地球的人.
卡文迪许验证万有引力定律的实验采用自己设计的“扭秤”为工具,后人称为著名的“卡文迪许实验”.
三、趣闻轶事
1．最富有的学者,最博学的富豪
据说卡文迪许很有素养,但是没有当时英国的那种绅士派头.他不修边幅,几乎没有一件衣服是不掉扣子的；他不好交际,不善言谈,终生未婚,过着奇特的隐居生活.卡文迪许为了搞科学研究,把客厅改作实验室,在卧室的床边放着许多观察仪器,以便随时观察天象.他从祖上接受了大笔遗产,成为百万富翁.不过他一点也不吝啬.有一次,他的一个仆人因病生活发生困难,向他借钱,他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票,还问够不够用.卡文迪许酷爱图书,他把自己收藏的大量图书,分门别类地编上号,管理得井井有序,无论是借阅,甚至是自己阅读,也都毫无例外地履行登记手续.卡文迪许可算是一位活到老、干到老的学者,直到79岁高龄、逝世前夜还在做实验.卡文迪许一生获得过不少外号,有“科学怪人”,“科学巨擘”,“最富有的学者,最博学的富豪”等.
2．视名利如天上的浮云
有一次卡文迪许出席宴会,一位奥地利来的科学家当面奉承卡文迪许几句,他听了起初大为忸怩,继而手足无措,终于坐不住站了起来,冲出室外径自坐上马车回家了.卡文迪许沉默寡言,对慕名来访的客人常常一言不发陪坐在旁,脑中想着科学问题,使一些帮闲文人尴尬扫兴.他一生致力于科学研究,成果丰硕,但只发表过两篇并不重要的论文.
3．卡文迪许实验室
人们为纪念这位大科学家,特意为他树立了纪念碑.卡文迪许一生勤俭,逝世后留下了大笔遗产,其中一部分由它的家族在1871年捐赠给剑桥大学创办卡文迪许实验室,这个实验室曾经对物理科学的进步作出了巨大的贡献,先后培养出26名诺贝尔奖获得者.
4．沉睡了一百年的手稿
1810年卡文迪许逝世后,他的侄子齐治把卡文迪许遗留下的20捆实验笔记完好地放进了书橱里,谁也没有去动它.谁知手稿在书橱里一放竟是70年,一进到了1871年,另一位电学大师麦克斯韦应聘担任剑桥大学教授并负责筹建卡文迪许实验室时,这些充满了智慧和心血的笔记获得了重返人间的机会.麦克斯韦仔细阅读了前辈在100年前的手搞,不由大惊失色,连声叹服说：“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家,他几乎预料到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.”此后麦克韦决定搁下自己的一些研究课题,呕心沥血地整理这些手稿,使卡文迪许的光辉思想流传了下来.真是一本名著,两代风流.不啻是科学史上的一段佳话．
卡文迪许,1731年出生在英国.他一生都在实验室和图书馆中度过,在化学、热学、电学方面进行过许多实验探索.但由于他对荣誉看得很轻,所以对于发表实验结果以及得到发现优先权却很少关心,致使其许多成果一直未被公开发表.直到19世纪中叶,人们才从他的手稿中发现了一些极其珍贵的资料,证实他对科学发展做出了巨大贡献.
卡文迪许最为人称道的科学贡献,首先是他最早研究了电荷在导体上的分布,并于1771年用类似的实验对电力相互作用的规律进行了说明.他通过对静电荷的测定研究,在1777年向皇家学会提出的报告中说：“电的吸引力和排斥力很可能反比于电荷间距离的平方.如果是这样的话,那么物体中多余的电几乎全部堆积在紧靠物体表面的地方.而且这些电紧紧地压在一起,物体的其余部分处于中性状态.”与此同时,他还研究了电容器的容量；制造了一整套已知容量的电容器,并以此测定了各种仪器样品的电容量.而且预料到了不同物质的电容率,并测量了几种物质的电容率,初步提出了“电势”概念.
卡文迪许毕生致力于科学研究,从事实验研究达50年之久,性格孤僻,很少与外界来往.卡文迪许的主要贡献有：1781年首先制得氢气,并研究了其性质,用实验证明它燃烧后生成水.但他曾把发现的氢气误认为燃素,不能不说是一大憾事.1785年卡文迪许在空气中引入电火花的实验使他发现了一种不活泼的气体的存在.他在化学、热学、电学、万有引力等方面进行地行多成功的实验研究,但很少发表,过了一个世纪后,麦克斯韦整理了他的实验论文,并于1879年出版了名为《尊敬的亨利·卡文迪许的电学研究》一书,此后人们才知道卡文迪许做了许多电学实验.麦克斯韦说：“这些论文证明卡文迪许几乎预料到电学上所有的伟大事实,这些伟大的事实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于科学界.”
早在库仑之前,卡文迪许已经研究了电荷在导体上的分布问题.1777年,他向皇家学会提出报告说：“电的吸引力和排斥力很可能反比于电荷间距离的平方,如果是这样的话,那么物体中多余的电几乎全部堆积在紧靠物体表面的地方,而且这些电紧紧地压在一起,物体的其余部分处于中性状态.”他还通过实验证明电荷之间的作用力.他还早于法拉第用实验证明电容器的电容取决于两极板之间的物质.他最早建立电势概念,指出导体两端的电势与通过它的电流成正比（欧姆定律在1827年才确立）.当时还无法测量电流强度,据说他勇敢地用自己的身体当作测量仪器,以从手指到手臂何处感到电振动来估计电流的强弱.
卡文迪许的重大贡献之一是1798年完成了测量万有引力的扭秤实验,后世称为卡文迪许实验.他改进了英国机械师米歇尔（John Michell,1724～1793）设计的扭秤,在其悬线系统上附加小平面镜,利用望远镜在室外远距离操纵和测量,防止了空气的扰动（当时还没有真空设备）.他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺木杆,杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球,另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们,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,由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度.他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）,由此可推算出万有引力常量G的数值为 6.754×10-11 Nm2/kg2（现代值前四位数为6.672）.这一实验的构思、设计与操作十分精巧,英国物理学家J.H.坡印廷曾对这个实验下过这样的评语：“开创了弱力测量的新时代”.
卡文迪许在1766年发表了《论人工空气》的论文并获皇家学会科普利奖章.他制出纯氧,并确定了空气中氧、氮的含量,证明水不是元素而是化合物.他被称为“化学中的牛顿”.
卡文迪许一生在自己的实验室中工作,被称为“最富有的学者,最有学问的富翁”.卡文迪许于公元1810年3月10日去世.
后来,他的后代亲属德文郡八世公爵S.C.卡文迪许将自己的一笔财产捐赠剑桥大学于1871年建成实验室,它最初是以 H.卡文迪什命名的物理系教学实验室,后来实验室扩大为包括整个物理系在内的科研与教育中心,并以整个卡文迪许家族命名.该中心注重独立的、系统的、集团性的开拓性实验和理论探索,其中关键性设备都提倡自制.近百年来卡文迪许实验室培养出的诺贝尔奖金获得者已达26人.麦克斯韦、瑞利、J.J.汤姆逊、卢瑟福等先后主持过该实验室.
约瑟夫·普利斯特列是英国著名的化学家.他1733年3月13日生于英格兰约克郡利兹市郊区的一个名叫菲尔德海德的农庄里.
他的父亲约万斯·普利斯特列经营着这个收入微薄的小农庄,兼营毛织品的加工和裁缝,以维持一家人的生活；约瑟夫·普利斯特列是家中的长子,由于家境艰难,同外公、外婆一起度过了大部分童年.1739年,他的母亲去世了,他又被送到姑母家里居住.姑母家里经营着一个大农庄.普利斯特列在那里不用干活,唯一的任务就是学习.姑母一心要把他培养成一名神甫.但是,他的优裕生活没过上几年,姑夫就突然病逝了.心情悲痛的姑母成了靠遗产过活的寡妇,她身边没有一个子女.为了减轻经济负担,她把普利斯特列送进了教会学校,后来又把他送到离利兹城不远的布莱克先生家中.布莱克是一家啤酒厂的职员,他曾是普利斯特列的姑夫的朋友,家里生活比较富裕.
自幼漂泊不定的生活,养成了普利斯特列善于独立思考的性 格.18岁那年,由于经常与基督教的牧师来往,他遭到了姑母的激烈责备.从此,他成了家庭的叛逆者.
普利斯特列刻苦好学,兴趣广泛.他曾学过古文、数学.自然哲学导论等,后因体弱多病,中断过一段学习,待康复后,他进入了考文垂的非国教的高等专科学校.因为他学习勤奋刻苦,成绩超群,学校同意他免修一、二年级的部分课程.他在后来的学习中,深感自己的数学与德语基础太差,又主动要求学校允许他补学了这两门.在学校里,他学会了希泊来文、希腊文和拉丁文,加上他在神学方面的广博知识,他常常同那些信仰传统宗教的人们进行辩论,并且总是占上风.以后,他做过教师,也当过牧师.在沃灵顿的非国教高等专科学校里,他讲授过语言学、文学、现代史、法律、口才学及辩论学等,甚至教过解剖学,他曾编著出版过《基础英语语法》和《语言学原理》写过《口才学和辩论学讲义》.1764年,爱丁堡大学授予他法学博士.从此,他开始了科学生涯,著有《电学史》一书,1766年他被推荐为英国皇家学会的会员.
1762年,普利斯特列与玛丽·维尔金逊结了婚.他的妻子是当时英格兰最大的铁器制造商艾萨克的女儿,婚后,普利斯特列仍然专心地埋头科学研究.到了1767年,由于他们的儿女先后出世,家庭经济负担加重.加上各教派之间的矛盾日益尖锐,普利斯特列就放弃了教师职业,重新当上了牧师,家庭收入虽增加不多,但他却有了更多的空闲时间自由地从事科学研究和著书立说.《电学史》一书就是这个时期写成的.他不仅用通俗的、准确而生动的语言概述了关于电现象研究的完整历史,而且还具体地描写了各种不同的试验情况.不久,他痛感自己缺乏化学方面的知识,于是把兴趣由物理移向了化学.在化学领域中,他首先对空气发生了兴趣,思考着不少有关空气的问题.例如,为什么放在封闭容器中的小老鼠,几天后就会死去?容器中本来有空气,老鼠为什么不能长期活下去?学生时代他参观啤酒厂时,发现有一种能使燃着的木条立刻熄灭的空气,这种空气就存在于发酵车间内盛啤酒的大桶里.因此,他怀疑是不是存在着好多种空气. “为了弄清这些问题,普利斯特列进行了多种有趣的实验.例如,他点燃一根蜡烛,把它放到预先放有小老鼠的玻璃容器中,然后盖紧容器.他发现：蜡烛燃了一阵之后就熄灭了,而小老鼠也很快死了.这一现象使普利斯特列想到,空气中大概存在着一种东西,当它燃烧时空气就会被污染,因而成为不能供动物呼吸,也不能使蜡烛继续燃烧的“受污染的空气”.为了证明这一想法的正确与否,他设想,能否把受污染的空气加以净化,使它又成为可供呼吸的空气呢?他为此做了一个新的实验.他用水洗涤受污染的空气,其结果使他大为惊异,他发现,水只能净化一部分被污染的空气,而另一部分未被净化的空气,还是不能供呼吸,老鼠在其中照样要死去.
善于思考和钻研问题的普利斯特列进一步想到,动物在受污染的空气中会死去,那么植物又会怎样呢?对此,他设计了下列实验：把一盆花放在玻璃罩内,花盆旁边放了一支燃烧着的蜡烛来制取受污染的空气.当蜡烛熄灭几小时后,植物却看不出什么变化.他又把这套装置放到靠近窗子的桌子上,次日早晨饱发现,花不仅没死,而且长出了花蕾.由此他想到,难道植物能够净化空气吗?为了验证这一想法,他尽点燃了一支蜡烛,并迅速放入罩内.蜡烛果然正常燃烧着,过了一段时间才熄灭.当时,科学家们把一切气体统称为空气.为了确定究竟有几种空气,普利斯特列曾多次重复自己的实验.他认为,在啤酒发酵、蜡烛燃烧以及动物呼吸时产生的气体,就是早先人们所称的“固定空气”（实则二氧化碳）.他对这种“固定空气”的性质做了深入研究.他证明,植物吸收“固定空气”可以放出“活命空气”（实则氧气）.还发现“活命空气”既可以维持动物呼吸,又能使物质更猛烈地燃烧.
由此,普利斯特列想设法制取这种“活命空气”.当时已知硝石也能助燃,于是他想：“也许硝酸能够把它分离出来?或者,把沾有稀硝酸的铜丝加热,也许可以放出活命空气?”他沿着这一思路,埋头进行各种实验.他取了一根一端封闭的玻璃管,装人水银,用手指堵住管口,把开口的一端置入盛有水银的槽中,再把装有硝酸和铜屑的另一根管子与装有水银的管子连接在一起.然后,开始加热混和物质.经过短时间加热,产生的无色的气体就把水银排出管外,于是管内充满了新的物质.普利斯特列小心地取出管子,打开管口,俯身一嗅,突然,他被惊楞了：一种挥发的无色气体,转眼间就变成了棕红色的蒸气,它的强烈气味很象硝酸,因此当时就称它为“硝石空气”.这种在空气中变成的棕红色的气体是二氧化氮,试验的结果未能制得“活命空气”,却发现了两种新气体：一氧化氮和二氧化氮,他继续试验,又发现了许多新气体,普利斯特列给它们定名为“碱空气”（氨）、“盐酸空气”（氯化氢）以及二氧化硫等.此后多年,普利斯特列一直在研究气体,并写成了《论各种不同的气体》一书,大大丰富了气体化学.
普利斯特列在化学以及物理学方面的研究成果,提高了他的学术威望.1772年,”他当选为法兰西科学院的名誉院士,同年12月,他被当时英国的一位政治显贵谢尔本勋爵请去做家庭教师及图书管理员.这项工作有较高薪金,而且每天只用上午时间.所以每天下午,他仍旧可以从事科学研究.在这里,他完成了许多著作.他的6个最有价值的气体实验,有5个是在这里完成的.普利斯特列终生信奉燃素说,在这里他写过有关论证燃素说的文章.
他还是一位神学家,在这里完成了一部关于神学的代表作《物质和精神的研究》（1777年）：还著有《哲学必要性学说注释》（1777年）.他明确地剖析了神学和科学哲学之间的联系.
在气体化学的研究成果中,普利斯特列最重要的是对氧气的发现.1774年,他得到了一个大型凸透镜(火镜）,开始研究某些物质在凸透镜聚光产主的高温下放出的各种气体.他研究的物质中有“红色沉淀物”（氧化汞）和“汞灰”亦称水银烧渣,也就是（氧化汞）.普利斯特列把氧化汞放置在玻璃钟罩内的水银面上,用一个直径30厘米、焦距为50厘米的火镜,将阳光聚集在氧化汞上.很快就发现氧化汞被分解了,放出一种气体,将玻璃罩内的水银排挤出来.他把这种气体叫做”脱燃素的空气”.他以排水集气法,把这种气体收集起来,然后研究其性质.发现蜡烛会在这种空气中燃烧,火焰非常明亮,老鼠在这种气体中生活正常,且比在等体积的普通空气中活的时间长了约4倍；他还亲自尝试了一下,感觉这种空气使人呼吸轻快、舒畅.他对实验的全过程做了详细的描述.
其实早在1771年,普利斯特列把硝石加热对,已经制得了氧气.他在题为“各种空气的观察”一文中,曾提到：“在我从硝石得到的一定量（的空气）中,不仅蜡烛能点燃,而且火焰增大,还听到了响声,好像硝石在明火中烧爆的声音.”但由于他当时把这种气体,混同于一般空气,所以未能发现氧.普利斯特列认为空气是单一的气体,助燃能力之所以不同,其区别仅在于其中含燃素量的不同.从汞烧渣中分解出来的是新鲜的、不含一点燃素的空气,所以吸收燃素的能力和助燃能力都特别强.因此他把这种气体叫做“脱燃素空气”.而寻常的空气,由于经过动物呼吸、植物的燃烧和腐烂,已经吸收了不少燃素,所以助燃能力就差了：一旦空气被燃素饱和,那么它就不再助燃,变成“被燃素饱和了的空气”（指氮气）或叫“燃素化空气”.在后来的研究中,普利斯特列发现,绿色植物在阳光中也能放出“脱燃素空气”,成为光化学作用研究的基础.
谢尔本勋爵支持普利斯特列的研究工作,一直为他提供研究经费.1774年,他带着普利斯特列一起访问了欧洲大陆.在欧洲,他们结识了许多科学家,这对普利斯特列的利学生涯具有重大意义.在巴黎,普利斯特列拜访了法国化学家拉瓦锡,他向拉瓦锡介绍并演示了从氧化汞中谁、取气体的实验.拉瓦锡后来又重复了他的实验,并且把普利斯特列的实验材料以及他本人的实验结果联系起来.拉瓦锡能摆脱传统思想的束缚,大胆地提出了氧化概念,形成了燃烧的氧化理论.他指出所谓“脱燃素空气”实际上就是氧气,终于推翻了统治化学近百年的燃素学说.而坚持燃素说的普利斯特列却坚决反对拉瓦锡的新观点,他拒绝接受拉瓦锡对氧和水的任何解释.于是,二人由此开始了一场争论.
双方的争论最初出现在《哲学学报》上,后来,这些争论文章又被编辑成一些小册子.他们争论的最后批文章发表在美国出版的《美国哲学会会报》上,其它刊物上也时有他们的文章发表.
在争论中,普利斯特列证明,不是所有的酸都含有氧,盐酸就是一个例子.他以此来反对拉瓦锡的氧化理论.但是,普利斯特列在争论中所使用的理论始终是燃素说.这使他象一个守旧的老人,嘴里经常念叨着教条的燃素学说,而丝毫不愿放弃它.普利斯特列与拉瓦锡,一直都在持续地进行各自的观察与研究.但他们观察的深度不同,对观察到的现象背后的本质理解不同.普利斯特列总是躲避开理论上的思考,他只埋头于实验,认为只有实验才是最重要的,陷入了狭隘的经验论,影响他的认识进一步发展.而拉瓦锡则不然,他在实验的基础上很重视理论思考,这使他在科学发展的历史长河中,实现了第一次化学革命.
纵观普利斯特列的一生,他37岁起研究气体化学,直到终生.他曾分离并论述过的大批气体,数目之多超过了他同时代的任何人.他可以说是13世纪下半叶的一位业余化学大师.是他发明了带有酸味的气水.1772年出版了他的小册子《用排水集气法收集“空气”》,该书深受欢迎,非常畅销,当年就被译成法文.普利斯特列名扬世界, 1773年他荣获英国皇家学会的铜质奖章.他对气林化学的研究成果,一是以其强烈的求知欲与非凡的勤奋态度为基础的,二是他得益于自己精湛的实验技能.为此,皇家学会曾授予他卡普里奖.他出版过巨著《关于种种空气的实验与观察》（三卷）．以后他的研究成果又汇集于《与自然科学各个部门有关的实 验与观察》（三卷）.
1804年2月6日,普利斯特列死于美国宾夕法尼亚卅的诺赞巴兰镇,终年71岁.普利斯特列一生主要靠自学成为一位化学大师.其刻苦奋勉精神,堪称今人之典范.

简单点说，卡文迪许是测出万有引力常量的人，普利斯特里做了一个著名的小白鼠试验，证明了植物可以更新空气（当时是这么说的，其实就是可以光合作用，把CO2转换成O2）。具体的资料网上多的是。