來源：我是科學家 iScientist
有這麼一個流傳甚廣的段子，說流行歌手林俊傑要是不努力，就只能回家繼承百億家產。
但實際上歷史上還有比這更誇張的真實故事。
他的父親是德文郡公爵家族小兒子，母親是肯特公爵的女兒，可謂富甲一方，真·“不好好科研，就只能繼承家產成為首富“。
然而，他卻靠“牛頓之後英國最偉大的科學家”為人所知，如果他要和人攀比，根本輪不到要拼家產的地步。
卡文迪許
但這僅僅是我們主角卡文迪許故事的冰山一角，他作為一名偉大科學家的完全體還要等到百年後麥克斯韋的意外發現才被世人所了解。
歐姆定律、庫倫定律、電勢、電場，這些成就都悶在了他的手稿里，如果全都公開發表，那卡文迪許可能就是繼牛頓之後又一個大魔王級的人物。
但如果終究是如果，現實就是卡文迪許錯失了與偶像牛頓在物理課本里“雙宿雙飛”的機會。而這一切緣起於他的羞澀。
卡文迪許
一場 18 世紀的英國頂尖學術聚會上，卡文迪許身上穿着的都還是一套起皺的褪色西裝，外加一頂卷邊帽，靦腆地站在角落。
不了解的人也許難以想象，眼前這個的衣着樸素的人竟是個百萬富翁，還是個跨越化學與物理兩界的科學奇才。
要說是奇才，和他同時代的科學家可不覺得。因為在他們眼裡，卡文迪許並沒有那麼偉大。但在後人看來，他隱藏起來的科研成果才令人驚詫。
卡文迪許
100 多年後，麥克斯韋發現他遺留下 20 多捆從未面世的物理、化學研究手稿。
庫侖定律、歐姆定律、介電常數等後人才提出的概念，赫然出現在筆記本上。一些時隔幾百年才提出的定律也早在 18 世紀就被卡文迪許證明了出來。
他甚至被懷疑是擁有現代先進物理知識穿越者。
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
麥克斯韋用了 5 年的時間把這些資料整理成書。而這些疑似穿越的產物，才消除了人們對於卡文迪許的誤解。
原來卡文迪許的古怪性格早已在科學界名聲昭著。他生性羞澀，幾乎不與人交談，甚至連自己的研究成果也羞於發表。科學怪人的一生只追求自己科研的爽快，也讓世人對他的景仰晚了 100 年。
人們給他貼上不合群、內向、沉默寡言、古怪等標籤。童年的成長曆程在他身上刻下了這一個個深刻的烙印。
卡文迪許
卡文迪許出生在一個英國貴族家庭，兩歲時母親就去世了。身為勛爵的科學家父親一手帶大了他和弟弟，卻很少有時間給予陪伴。
作為彌補，父親實驗室里各種科學儀器成了卡文迪許的玩具。而忙碌的父親有時不得不帶上他出席倫敦皇家學會等科學家聚會的場合。
卡文迪許家裡的餐廳
卡文迪許的科學啟蒙也就由此開始。童年的經歷開拓了他的科學視野，所以他從小就有了不錯的科學基礎。
但硬邦邦的儀器取代了親情的關懷，卡文迪許幾乎沒有機會能夠與人交流。這讓他性格變得內向、沉默寡言，甚至疑似患有自閉症。
他幾乎完全喪失了社交能力，但同時他也獲得了強大的思考能力。
卡文迪許
這樣古怪的性格也讓卡文迪許越發沉迷於科研工作。他 18 歲考上了劍橋大學，學習了四年數學。
但就在即將拿到畢業學位的前夕，他卻退學了。理由是對最後的考試中，關於神學知識的測試部分不滿。於是他寧願捨棄畢業學位而任性地退學。
出於家境的優越，放棄了學位的卡文迪許並沒有因此而失去學習機會。這反而讓他不止局限於學校的數學教學，他又學習了深感興趣的物理和化學。
在離開劍橋后不久，他追隨父親的影子，加入了皇家學會。融入科學界的圈子中，他才找到自己的價值，在深耕真理中做出影響世界的偉大貢獻。
英國皇家學會
空氣的主要成分是氧氣、氮氣和二氧化碳。人類直到 18 世紀才發現，原來空氣的成分不止這些。
卡文迪許在研究中發現了一種十分微量的惰性氣體。
他用電火花消耗空氣中的氮氣時，出現了一些小氣泡。
奇怪的是，無論實驗重複多少遍，最後都還會剩餘一些小氣泡不能被氧化。無論加入什麼試劑，這種氣泡都沒有消失。
於是卡文迪許得出結論，空氣中除了氮氣和氧氣之外，還存在一種“濁氣”。這種“濁氣”非常穩定，而且總量不超過全部空氣的1/120。
但這種氣體具體是什麼成分，卡文迪許就沒有繼續研究下去了。直到一百多年後，才有科學家依據卡文迪許當初的實驗，揭開了“濁氣”的真面目。
物理學家瑞利重複卡文迪許當年的實驗得到小氣泡，測定出這種氣體的密度比氮氣大。
化學家萊姆塞重新設計了一個新實驗，用分光鏡檢查后給其中一種新元素命了名。
這是化學性質極其穩定的稀有氣體中的一種，氬氣。
而位於元素周期表第一位的氫，也是在卡文迪許的研究下被人們認知。當時科學命名法還沒有誕生，普遍常見的氣體也只有俗名。
比如氧氣在當時被稱為“消炎氣體”。而一種“易燃氣體”也引發了許多科學家的火熱研究。
卡文迪許也摻了一腳，還難得向皇家學會提交的一篇研究報告《人造空氣》。
他用鐵、鋅等活潑金屬和稀硫酸反應，發現反應會產生一種氣體。這種氣體和空氣混合後點燃會爆炸，因此被叫做“易燃氣體”。它和氧氣相互反應還能生成液態的水。
在當時，人們還以為水是一種元素，不知道這是氫和氧的化合物。
卡文迪許的實驗其實就是現代高中化學中都學過的置換反應。而生成的氣體就是氫氣。
現在人們對於氫氣的性質已經非常熟悉。但在那個時候，繁多的反應卻像一扇扇從未打開的大門，吸引了天生好奇心強烈的科學家們。
氫氣球爆炸
卡文迪許跨域廣泛，除了化學之外，他對物理、天文、氣象等科學領域也有所研究。其中牛頓自然哲學觀點就對他產生了深遠的影響。
地球有多重？自從牛頓發現萬有引力定律之後，這個問題似乎已經攻破在望。解決問題的關鍵在於計算出“萬有引力常數”。
理論上來說，可以直接測量地面上兩個已知質量物體之間的引力求得。
但實際上這個引力數值十分微小，測量起來非常困難。
許多科學家為此設計了各種奇怪的模型進行計算，但始終難以攻克。
在牛頓的理論影響下，卡文迪許從十幾歲就開始研究這個問題。
卡文迪許設計的扭稱模型
他在劍橋大學的學習中請教到了一種巧妙的“扭稱”方法。於是他自己也設計了一個能觀察到微小力變化的模型。
他在一根細長桿的兩端分別裝上一個小鉛球，再用石英絲橫吊著鉛球。
如果用兩個大一些的鉛球靠近，由於產生引力，小鉛球就會發生擺動。
而石英絲也會跟隨扭動，這時只要測量出石英絲的扭轉程度，就可以求出引力。
為了排除干擾，他專門在一間屋子里進行實驗，還用價格昂貴的望遠鏡在屋子外觀察。
但是當時實驗條件差，他只能通過肉眼觀察判斷石英絲的扭轉程度。
然而引力的作用程度實在是微乎其微，眼看成功近在眼前，實驗結果卻無從得到。卡文迪許的實驗只好卡在半途。
直到一天，他在路上看到小孩在玩鏡子反射太陽光的遊戲。小小的太陽光反射點映照在地上到處跳動。
這讓卡文迪許大受啟發。他立馬回到實驗室改進了自己的扭稱裝置。
他把在裝置上增加了一面鏡子，用反射到刻度線上的光線度量石英絲的扭動。這樣一來，石英絲的靈敏度大大提高，再通過簡單的力的計算就得出了引力的大小。
這個堪稱上帝之手的扭稱實驗掂量起地球的質量，牛頓或許也因此安息了。
5. 976×10^24 千克，也就是大約 60 萬億億噸。卡文迪許花費了四十多年的時間才得出這一個數值，最終終結了這個萬有引力難題。他被譽為“第一個稱量地球的人”。
以上大體就是當時人們能了解到的卡文迪許成就了，至於為什麼將其他發現藏着掖着，只要跟他有過些許交流就能理解。
孤僻的性格讓卡文迪許全心專註於科研實驗。濃厚的學術氛圍是對他不善言辭性格的極大寬容。他從來不主動結交朋友，對異性更是越發羞澀。
甚至在家裡，大部分時候和女傭都是靠傳紙條來進行交流的。所以他終身都沒有結婚。
而作為大富豪，卡文迪許對於錢財和交際卻完全沒有概念。
有一次，一位工匠為他粉刷房間，過後他忘了給工匠付工錢。好友是在看不下去，告訴了他這件事。
卡文迪許大吃一驚，連忙寫了一張兩萬英鎊的支票，還詢問夠不夠。這在當時幾乎是工匠十年的薪酬了，而他卻毫不在意。
對於社交活動，卡文迪許是本能地抗拒的，除了每周一次的皇家學會聚會。而在宴會上，他也只是躲在角落默默地聆聽其他科學家的發言。
在這裏他不需要說話，卻能收穫到最前沿的科學觀點和想法。但別人卻很難從他口中得知他深邃的思想和正在進行的研究。
一位比較了解他的友人調侃，要想聽到卡文迪許高明的見解，就不能再宴會上和他有任何交流，否則他會羞澀地立馬逃跑。
人們大都只知道卡文迪許稱量地球的成就，但他最成功的預言還埋藏在他的手稿中。他對電的研究甚至直接證明了牛頓對未來自然科學的設想。
他原本打算用這篇文章當做牛頓提出萬有引力的《原理》中的續篇。但卻因為他羞於發表，而失去了與牛頓同享榮譽的機會。
曾經在皇家學會上發言的牛頓
另外，他最早證明了電荷之間的相互作用力應該與距離的平方呈反比關係。
在 1772-1773 年間，他作了個雙層同心球實驗，第一次精確測出電作用力與距離的關係，指數偏差不超過 0.02。
後來法國人庫倫通過實驗驗證了他的發現，從此關於電荷間的受力規律被稱作庫倫定律。
夏爾·奧古斯丁·庫侖
他還第一個提出了電勢的概念，指出了電勢與電流的正比關係。
由於當時沒有測定電流的儀器，卡文迪許就把自己的身體當做實驗儀器。根據身體的麻木感覺來估計電流的強弱，發現了導體兩端的電勢（差）與通過它的電流成正比。
這也就是我們物理課本電學章節中的歐姆定律。
格奧爾格·西蒙·歐姆
後來麥克斯韋通過整理，才出版了卡文迪許手稿中關於電學的研究。而通過他本人的發表和後人的搜尋，才挖掘出卡文迪許冰山一角的研究成果。除了手稿之外，他還有多少不為人知的研究，我們也就不得而知了。
骨子里的自閉也鑄造了卡文迪許孤獨的一生。
直到將死之際，他還刻意把傭人打發走，讓她在某個時間點再回來。
而回來時發現，卡文迪許已經死在了床上。極度的羞澀讓他連死亡都不想別人看見。
默默無聞的卡文迪許為科學事業做出了偉大貢獻，一生中卻沒有得過什麼獎。
後來，麥克斯韋為紀念這位隱蔽的偉大科學家，建立了以他命名的實驗室。迄今為止，卡文迪許實驗室已經培養出 20 多位諾貝爾物理獎的獲得者。
原本用沉默掩蓋科研成果，他捨棄了與牛頓齊名物理學史的機會。但他在角落裡散發出來的萬丈光芒卻無法收斂。假設卡文迪許的手稿當初沒有被藏着，我們現在課本里的可能就不止有牛頓力學三定律，或許還有卡文迪許電學定理一、定理二……
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