這個故事最初由內部科學新聞服務釋出。
亨利·卡文迪許是一個怪人。他從不直接與陌生人交談,而且非常害怕女性。他在他房子的後面建了一個樓梯,以避免與他僱用的女士們有任何接觸。當他到了在劍橋大學完成自然哲學學位(在現代科學和專業學位出現之前,他們稱之為科學學位)的最後口試時,他寧願完全退學,也不願公開講話。
但是,在這些怪癖之下,亨利·卡文迪許是18世紀最聰明的人之一。他是一位成就卓著的化學家和物理學家,為電氣研究做出了重大貢獻。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞工作。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
但他最偉大的成就,也是他最出名的地方,是他設計了第一個在實驗室中測量物體之間微小引力的實驗。
引力是宇宙中四種基本力中最弱的。1687年,艾薩克·牛頓爵士提出了他的萬有引力定律,該定律認為所有具有質量的物體都會相互吸引,吸引力的大小取決於它們的質量和彼此之間的距離。當我們考慮月球圍繞地球的軌道或地球對太陽的吸引力時,這種吸引力非常明顯。但牛頓也說,較小的物體,如椅子或鉛筆,也有引力。我有引力。你也有引力。你的電腦螢幕有引力。你的伴侶也有引力(也許這就是你如此被他/她吸引的原因)。
卡文迪許用扭秤證明了這一點,扭秤是一個水平懸掛的木杆,每端都有一個小鉛球。兩個大鉛球固定在離小鉛球9英寸的地方。當扭秤被釋放並允許自由移動時,鉛球會受到引力的吸引。
看看弗吉尼亞州阿靈頓縣主教奧康奈爾高中的一組 AP 物理學生,他們在 200 多年後用略有不同的材料重新建立了一個簡化版的實驗
經過一年多的觀察,卡文迪許證實,懸掛的鉛球總是會加速向大鉛球移動。他認為這種加速度是小尺度上的引力造成的。
當然,這個引力的絕妙演示只是卡文迪許測量地球密度的最終目標的序曲,他透過使用從實驗中獲得的測量結果並將它們應用於牛頓的萬有引力定律而成功地做到了這一點。事實上,他用木棒和鉛球計算出的地球密度資料與今天公認的資料相差不到 1%——這個資料是用比卡文迪許當時擁有的裝置先進得多的裝置獲得的。
卡文迪許於 1798 年在《英國皇家學會哲學彙刊》雜誌上發表了他的研究結果。
所以,如果我有一個引力,你有一個引力,那麼為什麼我們所有人的周圍沒有自己小小的太陽系呢?因為,我們生活在引力王牌上。我們所散發的任何引力與地球巨大的引力相比都微不足道,地球的質量明顯大於任何生活在其上的物體。
卡文迪許的實驗從牛頓物理學的角度對任何具有質量的物體上的引力進行了精彩的演示。愛因斯坦的廣義相對論,現代引力理論,通常用於更大的質量(想想黑洞)和尺寸尺度(想想兩個相互環繞的恆星)。但對於你我每天遇到的大多數情況,牛頓和卡文迪許的觀察結果足以讓我們感到驚奇。