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有这么一个流传甚广的段子，说流行歌手林俊杰要是不努力，就只能回家继承百亿家产。

但实际上历史上还有比这更夸张的真实故事。

他的父亲是德文郡公爵家族小儿子，母亲是肯特公爵的女儿，可谓富甲一方，真·“不好好科研，就只能继承家产成为首富"。

然而，他却靠“牛顿之后英国最伟大的科学家”为人所知，如果他要和人攀比，根本轮不到要拼家产的地步。

但这仅仅是我们主角卡文迪许故事的冰山一角，他作为一名伟大科学家的完全体还要等到百年后麦克斯韦的意外发现才被世人所了解。

欧姆定律、库伦定律、电势、电场，这些成就都闷在了他的手稿里，如果全都公开发表，那卡文迪许可能就是继牛顿之后又一个大魔王级的人物。

但如果终究是如果，现实就是卡文迪许错失了与偶像牛顿在物理课本里“双宿双飞”的机会。

而这一切缘起于他的羞涩。

一场18世纪的英国顶尖学术聚会上，卡文迪许身上穿着的都还是一套起皱的褪色西装，外加一顶卷边帽，腼腆地站在角落。

不了解的人也许难以想象，眼前这个的衣着朴素的人竟是个百万富翁，还是个跨越化学与物理两界的科学奇才。

要说是奇才，和他同时代的科学家可不觉得。

因为在他们眼里，卡文迪许并没有那么伟大。

但在后人看来，他隐藏起来的科研成果才令人惊诧。

100多年后，麦克斯韦发现他遗留下20多捆从未面世的物理、化学研究手稿。

库仑定律、欧姆定律、介电常数等后人才提出的概念，赫然出现在笔记本上。

一些时隔几百年才提出的定律也早在18世纪就被卡文迪许证明了出来。

他甚至被怀疑是拥有现代先进物理知识穿越者。

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

麦克斯韦用了5年的时间把这些资料整理成书。而这些疑似穿越的产物，才消除了人们对于卡文迪许的误解。

原来卡文迪许的古怪性格早已在科学界名声昭著。

他生性羞涩，几乎不与人交谈，甚至连自己的研究成果也羞于发表。

科学怪人的一生只追求自己科研的爽快，也让世人对他的景仰晚了100年。

人们给他贴上不合群、内向、沉默寡言、古怪等标签。

童年的成长历程在他身上刻下了这一个个深刻的烙印。

卡文迪许出生在一个英国贵族家庭，两岁时母亲就去世了。

身为勋爵的科学家父亲一手带大了他和弟弟，却很少有时间给予陪伴。

作为弥补，父亲实验室里各种科学仪器成了卡文迪许的玩具。

而忙碌的父亲有时不得不带上他出席伦敦皇家学会等科学家聚会的场合。

卡文迪许家里的餐厅

卡文迪许的科学启蒙也就由此开始。

童年的经历开拓了他的科学视野，所以他从小就有了不错的科学基础。

但硬邦邦的仪器取代了亲情的关怀，卡文迪许几乎没有机会能够与人交流。

这让他性格变得内向、沉默寡言，甚至疑似患有自闭症。

他几乎完全丧失了社交能力，但同时他也获得了强大的思考能力。

这样古怪的性格也让卡文迪许越发沉迷于科研工作。

他18岁考上了剑桥大学，学习了四年数学。

但就在即将拿到毕业学位的前夕，他却退学了。

理由是对最后的考试中，关于神学知识的测试部分不满。

于是他宁愿舍弃毕业学位而任性地退学。

出于家境的优越，放弃了学位的卡文迪许并没有因此而失去学习机会。

这反而让他不止局限于学校的数学教学，他又学习了深感兴趣的物理和化学。

在离开剑桥后不久，他追随父亲的影子，加入了皇家学会。

融入科学界的圈子中，他才找到自己的价值，在深耕真理中做出影响世界的伟大贡献。

英国皇家学会

空气的主要成分是氧气、氮气和二氧化碳。

人类直到18世纪才发现，原来空气的成分不止这些。

卡文迪许在研究中发现了一种十分微量的惰性气体*。

*注：惰性气体是指化学性质非常稳定，几乎不与其他物质进行反应的气体。

几种惰性气体

他用电火花消耗空气中的氮气时，出现了一些小气泡。

奇怪的是，无论实验重复多少遍，最后都还会剩余一些小气泡不能被氧化。

无论加入什么试剂，这种气泡都没有消失。

于是卡文迪许得出结论，空气中除了氮气和氧气之外，还存在一种“浊气”。

这种“浊气”非常稳定，而且总量不超过全部空气的1/120。

但这种气体具体是什么成分，卡文迪许就没有继续研究下去了。

直到一百多年后，才有科学家依据卡文迪许当初的实验，揭开了“浊气”的真面目。

物理学家瑞利重复卡文迪许当年的实验得到小气泡，测定出这种气体的密度比氮气大。

化学家莱姆塞重新设计了一个新实验，用分光镜检查后给其中一种新元素命了名。

这是化学性质极其稳定的稀有气体中的一种，氩气。

分光镜

而位于元素周期表第一位的氢，也是在卡文迪许的研究下被人们认知。

当时科学命名法还没有诞生，普遍常见的气体也只有俗名。

比如氧气在当时被称为“消炎气体”。

而一种“易燃气体”也引发了许多科学家的火热研究。

卡文迪许也掺了一脚，还难得向皇家学会提交的一篇研究报告《人造空气》。

他用铁、锌等活泼金属和稀硫酸反应，发现反应会产生一种气体。

这种气体和空气混合后点燃会爆炸，因此被叫做“易燃气体”。

它和氧气相互反应还能生成液态的水。

在当时，人们还以为水是一种元素，不知道这是氢和氧的化合物。

卡文迪许的实验其实就是现代高中化学中都学过的置换反应。

而生成的气体就是氢气。

现在人们对于氢气的性质已经非常熟悉。

但在那个时候，繁多的反应却像一扇扇从未打开的大门，吸引了天生好奇心强烈的科学家们。

氢气球爆炸

卡文迪许跨域广泛，除了化学之外，他对物理、天文、气象等科学领域也有所研究。

其中牛顿自然哲学观点就对他产生了深远的影响。

地球有多重？自从牛顿发现万有引力定律之后，这个问题似乎已经攻破在望。

解决问题的关键在于计算出“万有引力常数”。

理论上来说，可以直接测量地面上两个已知质量物体之间的引力求得。

但实际上这个引力数值十分微小，测量起来非常困难。

许多科学家为此设计了各种奇怪的模型进行计算，但始终难以攻克。

在牛顿的理论影响下，卡文迪许从十几岁就开始研究这个问题。

卡文迪许设计的扭称模型

他在剑桥大学的学习中请教到了一种巧妙的“扭称”方法。

于是他自己也设计了一个能观察到微小力变化的模型。

他在一根细长杆的两端分别装上一个小铅球，再用石英丝横吊着铅球。

如果用两个大一些的铅球靠近，由于产生引力，小铅球就会发生摆动。

而石英丝也会跟随扭动，这时只要测量出石英丝的扭转程度，就可以求出引力。

为了排除干扰，他专门在一间屋子里进行实验，还用价格昂贵的望远镜在屋子外观察。

但是当时实验条件差，他只能通过肉眼观察判断石英丝的扭转程度。

然而引力的作用程度实在是微乎其微，眼看成功近在眼前，实验结果却无从得到。

卡文迪许的实验只好卡在半途。

直到一天，他在路上看到小孩在玩镜子反射太阳光的游戏。

小小的太阳光反射点映照在地上到处跳动。

这让卡文迪许大受启发。

他立马回到实验室改进了自己的扭称装置。

他把在装置上增加了一面镜子，用反射到刻度线上的光线度量石英丝的扭动。

这样一来，石英丝的灵敏度大大提高，再通过简单的力的计算就得出了引力的大小。

这个堪称上帝之手的扭称实验掂量起地球的质量，牛顿或许也因此安息了。

5.976x10^24千克，也就是大约60万亿亿吨。

卡文迪许花费了四十多年的时间才得出这一个数值，最终终结了这个万有引力难题。

他被誉为“第一个称量地球的人”。

以上大体就是当时人们能了解到的卡文迪许成就了，至于为什么将其他发现藏着掖着，只要跟他有过些许交流就能理解。

孤僻的性格让卡文迪许全心专注于科研实验。

浓厚的学术氛围是对他不善言辞性格的极大宽容。

他从来不主动结交朋友，对异性更是越发羞涩。

甚至在家里，大部分时候和女佣都是靠传纸条来进行交流的。

所以他终身都没有结婚。

而作为大富豪，卡文迪许对于钱财和交际却完全没有概念。

有一次，一位工匠为他粉刷房间，过后他忘了给工匠付工钱。

好友是在看不下去，告诉了他这件事。

卡文迪许大吃一惊，连忙写了一张两万英镑的支票，还询问够不够。

这在当时几乎是工匠十年的薪酬了，而他却毫不在意。

对于社交活动，卡文迪许是本能地抗拒的，除了每周一次的皇家学会聚会。

而在宴会上，他也只是躲在角落默默地聆听其他科学家的发言。

在这里他不需要说话，却能收获到最前沿的科学观点和想法。

但别人却很难从他口中得知他深邃的思想和正在进行的研究。

一位比较了解他的友人调侃，要想听到卡文迪许高明的见解，就不能再宴会上和他有任何交流，否则他会羞涩地立马逃跑。

人们大都只知道卡文迪许称量地球的成就，但他最成功的预言还埋藏在他的手稿中。

他对电的研究甚至直接证明了牛顿对未来自然科学的设想。

他原本打算用这篇文章当做牛顿提出万有引力的《原理》中的续篇。

但却因为他羞于发表，而失去了与牛顿同享荣誉的机会。

曾经在皇家学会上发言的牛顿

另外，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。

夏尔·奥古斯丁·库仑

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。

格奥尔格·西蒙·欧姆

后来麦克斯韦通过整理，才出版了卡文迪许手稿中关于电学的研究。

而通过他本人的发表和后人的搜寻，才挖掘出卡文迪许冰山一角的研究成果。

除了手稿之外，他还有多少不为人知的研究，我们也就不得而知了。

骨子里的自闭也铸造了卡文迪许孤独的一生。

直到将死之际，他还刻意把佣人打发走，让她在某个时间点再回来。

而回来时发现，卡文迪许已经死在了床上。

极度的羞涩让他连死亡都不想别人看见。

默默无闻的卡文迪许为科学事业做出了伟大贡献，一生中却没有得过什么奖。

后来，麦克斯韦为纪念这位隐蔽的伟大科学家，建立了以他命名的实验室。

迄今为止，卡文迪许实验室已经培养出20多位诺贝尔物理奖的获得者。

原本用沉默掩盖科研成果，他舍弃了与牛顿齐名物理学史的机会。

但他在角落里散发出来的万丈光芒却无法收敛。

假设卡文迪许的手稿当初没有被藏着，我们现在课本里的可能就不止有牛顿力学三定律，或许还有卡文迪许电学定理一、定理二……

*参考资料

Henry Cavendish. Wikipedia.

李剑桥, 竭宝峰. 破解自然的奥秘:科学大发现（上）[M]. 北京图书有限公司, 2008.

科苑.发现氢气的伟大学者--卡文迪许[J]. 今日科苑, 2012(24):78-81.

牟晓东. 卡文迪许称量地球[J]. 现代物理知识, 2009(2):54-55.