有這么一個(gè)流傳甚廣的段子，說流行歌手林俊杰要是不努力,，就只能回家繼承百億家產(chǎn),。

但實(shí)際上歷史上還有比這更夸張的真實(shí)故事。

他的父親是德文郡公爵家族小兒子,，母親是肯特公爵的女兒,，可謂富甲一方，真·“不好好科研,，就只能繼承家產(chǎn)成為首富",。

然而,，他卻靠“牛頓之后英國最偉大的科學(xué)家”為人所知，如果他要和人攀比,，根本輪不到要拼家產(chǎn)的地步,。

但這僅僅是我們主角卡文迪許故事的冰山一角,，他作為一名偉大科學(xué)家的完全體還要等到百年后麥克斯韋的意外發(fā)現(xiàn)才被世人所了解,。

歐姆定律、庫倫定律,、電勢,、電場，這些成就都悶在了他的手稿里,，如果全都公開發(fā)表,，那卡文迪許可能就是繼牛頓之后又一個(gè)大魔王級的人物。

但如果終究是如果,，現(xiàn)實(shí)就是卡文迪許錯(cuò)失了與偶像牛頓在物理課本里“雙宿雙飛”的機(jī)會(huì),。

而這一切緣起于他的羞澀。

一場18世紀(jì)的英國頂尖學(xué)術(shù)聚會(huì)上,，卡文迪許身上穿著的都還是一套起皺的褪色西裝，外加一頂卷邊帽,，靦腆地站在角落,。

不了解的人也許難以想象，眼前這個(gè)的衣著樸素的人竟是個(gè)百萬富翁,，還是個(gè)跨越化學(xué)與物理兩界的科學(xué)奇才,。

要說是奇才，和他同時(shí)代的科學(xué)家可不覺得,。

因?yàn)樵谒麄冄劾?，卡文迪許并沒有那么偉大。

但在后人看來,，他隱藏起來的科研成果才令人驚詫,。

100多年后,，麥克斯韋發(fā)現(xiàn)他遺留下20多捆從未面世的物理,、化學(xué)研究手稿。

庫侖定律,、歐姆定律,、介電常數(shù)等后人才提出的概念，赫然出現(xiàn)在筆記本上,。

一些時(shí)隔幾百年才提出的定律也早在18世紀(jì)就被卡文迪許證明了出來,。

他甚至被懷疑是擁有現(xiàn)代先進(jìn)物理知識穿越者,。

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

麥克斯韋用了5年的時(shí)間把這些資料整理成書,。而這些疑似穿越的產(chǎn)物,，才消除了人們對于卡文迪許的誤解。

原來卡文迪許的古怪性格早已在科學(xué)界名聲昭著,。

他生性羞澀，幾乎不與人交談,，甚至連自己的研究成果也羞于發(fā)表,。

科學(xué)怪人的一生只追求自己科研的爽快，也讓世人對他的景仰晚了100年,。

人們給他貼上不合群,、內(nèi)向、沉默寡言,、古怪等標(biāo)簽,。

童年的成長歷程在他身上刻下了這一個(gè)個(gè)深刻的烙印。

卡文迪許出生在一個(gè)英國貴族家庭,，兩歲時(shí)母親就去世了。

身為勛爵的科學(xué)家父親一手帶大了他和弟弟,，卻很少有時(shí)間給予陪伴,。

作為彌補(bǔ)，父親實(shí)驗(yàn)室里各種科學(xué)儀器成了卡文迪許的玩具,。

而忙碌的父親有時(shí)不得不帶上他出席倫敦皇家學(xué)會(huì)等科學(xué)家聚會(huì)的場合,。

卡文迪許家里的餐廳

卡文迪許的科學(xué)啟蒙也就由此開始,。

童年的經(jīng)歷開拓了他的科學(xué)視野,，所以他從小就有了不錯(cuò)的科學(xué)基礎(chǔ)。

但硬邦邦的儀器取代了親情的關(guān)懷,，卡文迪許幾乎沒有機(jī)會(huì)能夠與人交流,。

這讓他性格變得內(nèi)向、沉默寡言,，甚至疑似患有自閉癥,。

他幾乎完全喪失了社交能力，但同時(shí)他也獲得了強(qiáng)大的思考能力,。

這樣古怪的性格也讓卡文迪許越發(fā)沉迷于科研工作。

他18歲考上了劍橋大學(xué),，學(xué)習(xí)了四年數(shù)學(xué),。

但就在即將拿到畢業(yè)學(xué)位的前夕,，他卻退學(xué)了。

理由是對最后的考試中,，關(guān)于神學(xué)知識的測試部分不滿,。

于是他寧愿舍棄畢業(yè)學(xué)位而任性地退學(xué)。

出于家境的優(yōu)越,，放棄了學(xué)位的卡文迪許并沒有因此而失去學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

這反而讓他不止局限于學(xué)校的數(shù)學(xué)教學(xué),，他又學(xué)習(xí)了深感興趣的物理和化學(xué),。

在離開劍橋后不久，他追隨父親的影子,，加入了皇家學(xué)會(huì),。

融入科學(xué)界的圈子中，他才找到自己的價(jià)值,，在深耕真理中做出影響世界的偉大貢獻(xiàn),。

英國皇家學(xué)會(huì)

空氣的主要成分是氧氣,、氮?dú)夂投趸肌?/p>

人類直到18世紀(jì)才發(fā)現(xiàn),，原來空氣的成分不止這些。

卡文迪許在研究中發(fā)現(xiàn)了一種十分微量的惰性氣體*,。

*注：惰性氣體是指化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,，幾乎不與其他物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的氣體。

幾種惰性氣體

他用電火花消耗空氣中的氮?dú)鈺r(shí),，出現(xiàn)了一些小氣泡。

奇怪的是,，無論實(shí)驗(yàn)重復(fù)多少遍,，最后都還會(huì)剩余一些小氣泡不能被氧化。

無論加入什么試劑,，這種氣泡都沒有消失,。

于是卡文迪許得出結(jié)論，空氣中除了氮?dú)夂脱鯕庵?，還存在一種“濁氣”,。

這種“濁氣”非常穩(wěn)定，而且總量不超過全部空氣的1/120,。

但這種氣體具體是什么成分，卡文迪許就沒有繼續(xù)研究下去了。

直到一百多年后,，才有科學(xué)家依據(jù)卡文迪許當(dāng)初的實(shí)驗(yàn),，揭開了“濁氣”的真面目。

物理學(xué)家瑞利重復(fù)卡文迪許當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)得到小氣泡,，測定出這種氣體的密度比氮?dú)獯蟆?/p>

化學(xué)家萊姆塞重新設(shè)計(jì)了一個(gè)新實(shí)驗(yàn),，用分光鏡檢查后給其中一種新元素命了名。

這是化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定的稀有氣體中的一種,，氬氣,。

分光鏡

而位于元素周期表第一位的氫,，也是在卡文迪許的研究下被人們認(rèn)知,。

當(dāng)時(shí)科學(xué)命名法還沒有誕生，普遍常見的氣體也只有俗名,。

比如氧氣在當(dāng)時(shí)被稱為“消炎氣體”。

而一種“易燃?xì)怏w”也引發(fā)了許多科學(xué)家的火熱研究,。

卡文迪許也摻了一腳，還難得向皇家學(xué)會(huì)提交的一篇研究報(bào)告《人造空氣》,。

他用鐵,、鋅等活潑金屬和稀硫酸反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一種氣體,。

這種氣體和空氣混合后點(diǎn)燃會(huì)爆炸,，因此被叫做“易燃?xì)怏w”。

它和氧氣相互反應(yīng)還能生成液態(tài)的水,。

在當(dāng)時(shí),，人們還以為水是一種元素，不知道這是氫和氧的化合物,。

卡文迪許的實(shí)驗(yàn)其實(shí)就是現(xiàn)代高中化學(xué)中都學(xué)過的置換反應(yīng)。

而生成的氣體就是氫氣,。

現(xiàn)在人們對于氫氣的性質(zhì)已經(jīng)非常熟悉,。

但在那個(gè)時(shí)候，繁多的反應(yīng)卻像一扇扇從未打開的大門,，吸引了天生好奇心強(qiáng)烈的科學(xué)家們,。

氫氣球爆炸

卡文迪許跨域廣泛,，除了化學(xué)之外,，他對物理、天文,、氣象等科學(xué)領(lǐng)域也有所研究,。

其中牛頓自然哲學(xué)觀點(diǎn)就對他產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,。

地球有多重？自從牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后,，這個(gè)問題似乎已經(jīng)攻破在望,。

解決問題的關(guān)鍵在于計(jì)算出“萬有引力常數(shù)”。

理論上來說,，可以直接測量地面上兩個(gè)已知質(zhì)量物體之間的引力求得。

但實(shí)際上這個(gè)引力數(shù)值十分微小,，測量起來非常困難,。

許多科學(xué)家為此設(shè)計(jì)了各種奇怪的模型進(jìn)行計(jì)算，但始終難以攻克,。

在牛頓的理論影響下,，卡文迪許從十幾歲就開始研究這個(gè)問題。

卡文迪許設(shè)計(jì)的扭稱模型

他在劍橋大學(xué)的學(xué)習(xí)中請教到了一種巧妙的“扭稱”方法,。

于是他自己也設(shè)計(jì)了一個(gè)能觀察到微小力變化的模型。

他在一根細(xì)長桿的兩端分別裝上一個(gè)小鉛球,，再用石英絲橫吊著鉛球,。

如果用兩個(gè)大一些的鉛球靠近，由于產(chǎn)生引力,，小鉛球就會(huì)發(fā)生擺動(dòng),。

而石英絲也會(huì)跟隨扭動(dòng)，這時(shí)只要測量出石英絲的扭轉(zhuǎn)程度,，就可以求出引力,。

為了排除干擾，他專門在一間屋子里進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，還用價(jià)格昂貴的望遠(yuǎn)鏡在屋子外觀察,。

但是當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件差,，他只能通過肉眼觀察判斷石英絲的扭轉(zhuǎn)程度,。

然而引力的作用程度實(shí)在是微乎其微，眼看成功近在眼前,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻無從得到,。

卡文迪許的實(shí)驗(yàn)只好卡在半途。

直到一天,，他在路上看到小孩在玩鏡子反射太陽光的游戲,。

小小的太陽光反射點(diǎn)映照在地上到處跳動(dòng)。

這讓卡文迪許大受啟發(fā),。

他立馬回到實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)了自己的扭稱裝置,。

他把在裝置上增加了一面鏡子，用反射到刻度線上的光線度量石英絲的扭動(dòng),。

這樣一來,，石英絲的靈敏度大大提高，再通過簡單的力的計(jì)算就得出了引力的大小,。

這個(gè)堪稱上帝之手的扭稱實(shí)驗(yàn)掂量起地球的質(zhì)量，牛頓或許也因此安息了,。

5.976x10^24千克,，也就是大約60萬億億噸。

卡文迪許花費(fèi)了四十多年的時(shí)間才得出這一個(gè)數(shù)值,，最終終結(jié)了這個(gè)萬有引力難題,。

他被譽(yù)為“第一個(gè)稱量地球的人”。

以上大體就是當(dāng)時(shí)人們能了解到的卡文迪許成就了,，至于為什么將其他發(fā)現(xiàn)藏著掖著，只要跟他有過些許交流就能理解,。

孤僻的性格讓卡文迪許全心專注于科研實(shí)驗(yàn)。

濃厚的學(xué)術(shù)氛圍是對他不善言辭性格的極大寬容,。

他從來不主動(dòng)結(jié)交朋友,，對異性更是越發(fā)羞澀。

甚至在家里,，大部分時(shí)候和女傭都是靠傳紙條來進(jìn)行交流的,。

所以他終身都沒有結(jié)婚。

而作為大富豪,，卡文迪許對于錢財(cái)和交際卻完全沒有概念。

有一次,，一位工匠為他粉刷房間,，過后他忘了給工匠付工錢。

好友是在看不下去,，告訴了他這件事,。

卡文迪許大吃一驚，連忙寫了一張兩萬英鎊的支票,，還詢問夠不夠,。

這在當(dāng)時(shí)幾乎是工匠十年的薪酬了，而他卻毫不在意。

對于社交活動(dòng),，卡文迪許是本能地抗拒的，除了每周一次的皇家學(xué)會(huì)聚會(huì),。

而在宴會(huì)上,，他也只是躲在角落默默地聆聽其他科學(xué)家的發(fā)言。

在這里他不需要說話,，卻能收獲到最前沿的科學(xué)觀點(diǎn)和想法,。

但別人卻很難從他口中得知他深邃的思想和正在進(jìn)行的研究。

一位比較了解他的友人調(diào)侃,，要想聽到卡文迪許高明的見解,，就不能再宴會(huì)上和他有任何交流，否則他會(huì)羞澀地立馬逃跑,。

人們大都只知道卡文迪許稱量地球的成就，但他最成功的預(yù)言還埋藏在他的手稿中,。

他對電的研究甚至直接證明了牛頓對未來自然科學(xué)的設(shè)想,。

他原本打算用這篇文章當(dāng)做牛頓提出萬有引力的《原理》中的續(xù)篇。

但卻因?yàn)樗哂诎l(fā)表,，而失去了與牛頓同享榮譽(yù)的機(jī)會(huì),。

曾經(jīng)在皇家學(xué)會(huì)上發(fā)言的牛頓

另外,，他最早證明了電荷之間的相互作用力應(yīng)該與距離的平方呈反比關(guān)系,。

在1772-1773年間，他作了個(gè)雙層同心球?qū)嶒?yàn),，第一次精確測出電作用力與距離的關(guān)系,，指數(shù)偏差不超過0.02。

后來法國人庫倫通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了他的發(fā)現(xiàn),，從此關(guān)于電荷間的受力規(guī)律被稱作庫倫定律,。

夏爾·奧古斯丁·庫侖

他還第一個(gè)提出了電勢的概念,，指出了電勢與電流的正比關(guān)系,。

由于當(dāng)時(shí)沒有測定電流的儀器，卡文迪許就把自己的身體當(dāng)做實(shí)驗(yàn)儀器,。

根據(jù)身體的麻木感覺來估計(jì)電流的強(qiáng)弱,，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體兩端的電勢(差)與通過它的電流成正比。

這也就是我們物理課本電學(xué)章節(jié)中的歐姆定律,。

格奧爾格·西蒙·歐姆

后來麥克斯韋通過整理,，才出版了卡文迪許手稿中關(guān)于電學(xué)的研究。

而通過他本人的發(fā)表和后人的搜尋,，才挖掘出卡文迪許冰山一角的研究成果,。

除了手稿之外，他還有多少不為人知的研究,，我們也就不得而知了,。

骨子里的自閉也鑄造了卡文迪許孤獨(dú)的一生,。

直到將死之際,，他還刻意把傭人打發(fā)走，讓她在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)再回來,。

而回來時(shí)發(fā)現(xiàn),，卡文迪許已經(jīng)死在了床上。

極度的羞澀讓他連死亡都不想別人看見,。

默默無聞的卡文迪許為科學(xué)事業(yè)做出了偉大貢獻(xiàn)，一生中卻沒有得過什么獎(jiǎng),。

后來,，麥克斯韋為紀(jì)念這位隱蔽的偉大科學(xué)家，建立了以他命名的實(shí)驗(yàn)室,。

迄今為止,，卡文迪許實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)培養(yǎng)出20多位諾貝爾物理獎(jiǎng)的獲得者。

原本用沉默掩蓋科研成果,，他舍棄了與牛頓齊名物理學(xué)史的機(jī)會(huì),。

但他在角落里散發(fā)出來的萬丈光芒卻無法收斂。

假設(shè)卡文迪許的手稿當(dāng)初沒有被藏著,，我們現(xiàn)在課本里的可能就不止有牛頓力學(xué)三定律，或許還有卡文迪許電學(xué)定理一,、定理二……

*參考資料

Henry Cavendish. Wikipedia.

李劍橋, 竭寶峰. 破解自然的奧秘:科學(xué)大發(fā)現(xiàn)（上）[M]. 北京圖書有限公司, 2008.

科苑.發(fā)現(xiàn)氫氣的偉大學(xué)者--卡文迪許[J]. 今日科苑, 2012(24):78-81.

牟曉東. 卡文迪許稱量地球[J]. 現(xiàn)代物理知識, 2009(2):54-55.