走进不科学 第一百三十二章 《关于本章含有大量科普因此建议谨慎订阅的那些事儿》(2/3)

另外。

卡文迪许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了实验仪器。

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。

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。

他也据此提出了介电常数的概念。

并且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。

够牛叉了不?

这还没完呢:

在一次偶尔的实验中,卡文迪许意外发现了一个情况:

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,收集到了一些氢气。

经过干燥和纯化处理后,他成功测定了氢气的密度。

当然了。

这个实验最重要的并不是测定氢气密度,而是发现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,认为水已经没法再分解了。

卡文迪许甚至因此被剥夺了部分爵位,年收入顿时骤减到了相当于现在的五六千万。

嗯,五六千万。

真是个悲伤的故事——卡文迪许出生在一个大家族,由于站队选对了的缘故,基本上和财阀无异,所以卡文迪许才能做那么多的实验。

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。

而惰性气体是啥时候真正被发现的呢?

答案是卡文迪许嗝屁一百多年后:

1895,拉姆塞用钇铀矿发现了氩气,并证实了卡文迪许当年的天才推测。

而除了以上诸多贡献之外。

卡文迪许最出名的便剩下了扭秤实验。

不过说来比较有意思。

反倒是卡文迪许最著名的这个扭秤实验,偏偏被世人误解了。

他用的扭秤实际上是米歇尔设计的,也就是先前提过的米歇尔神父,卡文迪许并不是真正的发明人。

米歇尔去世后,装置几经易手,方才送到卡文迪许手中。

接着卡文迪许将装置进行了几番精细的改造,才开始了进行长达25年的测量。

而且值得一提的是。

他用扭秤测量的也不是什么引力常数。

他其实是打算为当时热门的天文学研究去测定地球的密度和质量,同时验证引力存在罢了。

这个实验的操作方式并不复杂:

首先在静止状态下用光线照射小镜子,光便会被反射到一个很远的地方。

这时立马标记光被反射后出现光斑的位置。

随后物体之间有引力,因此只要在扭秤边上的两个铁球A、B附近,再放置两个质量一样的铁球C和D。

那么A就会和C之间产生引力F1,B和D之间便会产生引力F2。

两股引力的大小不同,有些类似后世的拔河。

所以此时的扭秤便会微微偏转,反射的远点也会移动较大的距离。

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,卡文迪许其实并没有计算出来,毕竟那时候的认知体系依旧没有完全健全。

但他的实验记录中,计算G的数据已经相当齐全了,却是只是一个概念认知而已。

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。

所以后世人们为了纪念这位伟大的实验物理学家,最终还是决定将测出引力常数G的头衔授予了卡文迪许。

其实以卡文迪许的才学,如果他选择将成果公布,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吧。

比如他虽腰缠万贯,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**谈。

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。

他是伦敦银行最大的储户,但他对财产却完全不管不问。

几十年间,都只让投资顾问购买同一种股票,至死不变。

仆人的父母发烧,他直接给了相当于后世三十万的医药费。

并且他还不止一次的在与友人的信件中吐槽过钱太多,不知道到底该怎么花。

其实类似卡文迪许的大佬历史上也并不少,例如高斯也是一个很典型的例子。

高斯死后留下一堆手稿没发表,此后的50年,谁能解释他的手稿谁就是大牛。

视线再回归原处。

整个卡文迪许扭秤实验的核心,说白了就两个字:

放大。

卡文迪许在实验中一共使用了三次放大:

一是变力为力矩,放大了力。

二是利用几何光学中,平面镜转动θ,反射光线转动二倍θ这一定律,放大了角度。

三是利用变角位移为线位移,用尺子测出反射光照射点的位移,计算转动角,放大了宏观位移。

这三次放大就是这个实验的创新之处。

诚然。

以徐云目前能找到的工具而言,在北宋搞扭秤实验可能存在较大误差。

但别忘了。

他和卡文迪许的目标也是有差距的:

卡文迪许搞扭秤实验首先是为了验证万有引力,其次则是通过数据计算地球的密度和质量,收集的信息同时也能推导出引力常量。

而眼下的徐云只需要将现象给还原出来、证明物体之间有引力就行了,并不需要计算具体数值。

至于实验所需的细长光线也不难:

后世一些营销号在介绍卡文迪许实验的时候说他用的是激光,看起来好像没啥问题。

但只要你对科技史有所了解就会知道:

激光的原理是爱因斯坦在1916年才发明的。

因此卡文迪许真正的操作,是先将设备转移到一间阴暗的房间里,固定好位置。

然后用w0X2θ0=w0'X2θ0'=2λ/π的发散角与光斑半径反比关系为设计基础,简单制作一个玻璃透镜就能搞定。