第131节
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。 虽然说后世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。 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cao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性交谈。 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cao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。 一刻钟后。 整套设备被调试完毕。 徐云让谢老都管站在屋外，身边的地面上插着一跟类似自拍杆的器具。 器具顶部则固定着透镜，透镜可以简单的进行转动。 又过了几分钟，徐云说道： “老都管，可以开始了。” 谢老都管点点头，也没对徐云指挥自己有啥意见： “明白。”