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。 ??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。”