卡文迪西 (Henry Cavendish)

卡文迪西 (Henry Cavendish)
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

卡文迪西 (1731-1810)兼具數學學家、物理學家及化學家於一身。以實驗證明了庫侖定律的時間比庫侖本人還早三十年，利用扭秤的變化計算出牛頓萬有引力常數G，因而可算出地球質量；他還觀察到電荷停留在空心導體的表面證明了水是氫和氧組合而成的，並測量過許多物質的電能和熱能。

卡文迪西於1731年誕生於義大利尼斯一個貴族家庭，父親是查爾斯君主，母親是肯特公爵的女兒，於是他從小即接受良好的家庭教育，11歲時進入當地有名的海克雷學院唸書，18歲時進入英國劍橋大學聖彼得學院學習，可是在卡文迪西將要畢業那年，他不滿劍橋大學的學位制度及刻板學習而退學，沒有拿到畢業證書，此舉激怒了他父親，他父親因此決定每年只給他120英鎊。

卡文迪西之後與哥哥在歐洲各處旅遊後在倫敦定居，過著簡樸的生活，自己購買書籍和儀器，開始鑽研科學，後來他的父親去世後，卡文迪西繼承了大筆的遺產，轉眼間成為英國銀行帳戶金額最高的男人。

卡文迪西總是穿著一件褪色的天鵝绒大衣，戴著三角帽，而且他的個性很奇特，內向且不善於交際，唯一的社交活動就是參加皇家俱樂部每週一次的科學會議，會中的朋友描述他是一個很不起眼的人，而卡文迪西對於他不完整的研究不會隨便的發表，所以在他1766年他才發表了他第一 篇論文-《論人工空氣》，他重覆不停地作實驗才得到的結果。此文章內容是研究當時已知氣體的物理性質，尤其以非常嚴謹的方式量測密度。

卡文迪西在電學上也做了許多不為人知的研究，1777年他提交了一篇論文，內容描述電荷間的作用力與電荷距離平方成反比，此說法後來被庫侖以實驗證明了，稱為「庫侖定律」； 他是第一個應用電位能概念解釋電學現象，並透過實驗，提出電位與電流成正比的關係，被後來歐姆發現，被稱為「歐姆定律」。

1665年左右波耳已研究過可燃空氣（氫氣），一世紀後卡文迪西用鐵與硫酸反應，是第一位製造出「氫氣」的人，並利用排水集氣法測定許多空氣的密度，1785年還測得氧氣佔空氣的體積約20.833%，而氫氣佔空氣體積的79.167%；他証明了水的組成成分為氫氣和氧氣，並進一步發現氫氣與氧氣 反應時的體積比為2.02：1。

卡文迪西爾後的研究轉向物理方面，他主張電容器的電容會因極板間介質不同而改變，提出「電容率」的概念，並推導平板電容器 的公式。

1797年卡文迪西的友人贈與他一個裝置，為了消除氣流的干擾，他將裝置放於一不透風的房間，自己在室外用望遠鏡觀察扭秤的變化，而這種測量方式 開創了「弱力測量」的新時代，他觀察扭秤的變化計算出牛頓萬有引力常數G，也計算出地球密度為5.448g/cm^3和地球質量，與現今測量值差異很小， 這是他最後且最有名的事蹟。

儘管他一生提交不超過20篇論文，但其對科學的貢獻卻得到皇家學會成員一致尊重。卡文迪西於1810年2月24日去世，將近50年的時間都奉獻給科學，尤其開創了對空氣定量分析的方法，使化學和電學在未來都有很大的進展，公認為牛頓之後英國最偉大科學家之一。

參考資料
http://mattson.creighton.edu/History_Gas_Chemistry/Cavendish.html
http://www.chemistry.mtu.edu/~pc … HenryCavendish.html