西元前三世紀，希臘學者厄拉托西尼(Eratosthenes)就已經用兩地太陽投影角度的差異推算出地球的半徑，誤差不到 2%。然而關於地球的質量，過了兩千年卻始終無人能知。雖然牛頓觀測天體而推導出萬有引力公式，但既不知重力常數的值，也就算不出地球的質量。這個難倒牛頓與無數科學家的難題直到 1798 年才由英國科學家亨利・卡文迪西解決。

不過這個重大成就倒比較無關乎科學天才的靈光乍現，真正畢其功的關鍵不如說是亞斯伯格症候群的特質。是的，若在現代，卡文迪西肯定會被診斷為亞斯伯格症候群患者。「當他不得不忍受與人接觸時，經常撇開眼神望向一旁，一旦受不了還會衝到室外去。有時候他來到門外，一見室內人群擁擠，就會渾身僵硬地站住，完全沒辦法踏入門內。散步時，他總是在同一個時間走在同一條路線上，而且會走在路中間，以免偶然碰到別人。」「卡文迪西的生活和工作都是井然有序、一絲不苟。就跟規範星辰運動的定律一樣僵化、規律。」然而正是這樣的特質讓他得以完成極為敏感易受干擾的精密測定。

事實上，卡文迪西要測定的是地球密度。因為牛頓指出兩物體間的萬有引力與兩者的密度成比例關係，所以他只要測出兩顆已知密度的鉛球之間的引力，就可以根據鉛球所受地心引力的大小，依比例算出地球的密度。問題是鉛球之間的引力實在太微弱了，所以前人才都測不出來。卡文迪西的朋友米契爾(John Michell)花了十年時間發明出量測裝置，在死前交給他完成大業。他用一根細線懸吊一根六英尺長的橫桿，兩端各掛上一顆直徑兩英寸的鉛球。再用兩顆較大的鉛球慢慢靠近懸掛的小鉛球，兩對鉛球之間的引力就會拉動橫桿旋轉；測量轉動的幅度就能算出引力大小。

說來簡單，但實驗過程卻相當繁複。鉛球太小引力效果不明顯，太大又要加強橫桿與細線，如此一來又不易轉動；同樣地，橫桿與細線也都須不斷調整至適當大小。而橫桿本身也有引力，鉛球又可能受到地球磁場影響，都得納入考慮。更頭痛的是氣流的干擾；身體移動會帶動氣流，光源乃至體溫所造成的溫差也會產生氣流。於是卡文迪西把實驗器材在黑暗密閉的房子，人在屋外操縱大鉛球，同時透過嵌在牆讓的望遠鏡觀測紀錄，光源也是從屋外經由透鏡投射到指針上。

最後卡文迪西算出地球密度是水的 5.48 倍，與實際的 5.52 倍相差無幾；難怪在他之後一百年間很多科學家以更好的器材與技術重作實驗，結果卻未見精進。最大的進展反而在於實驗目的本身──從地球密度轉為重力常數 G。

卡文迪西的實驗展示了科學的重大突破不一定都是來自天才的頭腦，也可能出自亞斯伯格症候群那般心無旁騖的專注與一絲不苟的堅持。

資料引用於：http://history.pansci.asia/

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卡文迪西出英國的身貴族家庭，是Lord Charles Cavendish是公爵小的兒子，母親是Henry Grey公爵的女兒。十八歲的他(貴族中的貴族)進入劍橋大學的聖彼得學院就讀，接受了嚴格的數學訓練。

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(亞斯伯格症發了)，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。

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男人。1760年(29歲)，他被選入皇家學會。

卡文迪西終生未婚，唯一的社會活動就是參加皇家學會俱樂部的兩周一次的會議。他對沒有研究透徹的東西從不發表，所以儘管他一生只提交過不足20篇論文，卻獲得了皇家學會成員的一致尊重。由於其家庭地位和父母留給他的大量財產，使得他曾是倫敦銀行的最大儲戶，故法國科學家必歐(Biot)曾說「卡文迪西是有學問的人中最富有的，也是富有的人中最有學問的。」  

牛頓為了直接測出兩個物體之間的引力，自己親自精心設計了好幾個實驗，但是一般物體之間的引力非常微小，在實驗上根本測量不出來。

後來牛頓不得不失望地表示：想利用引力來計算地球質量，將永遠得不到結果，故萬有引力常數的測量曾被稱為物理史上最難測量的常數。

卡文迪西從十幾歲讀大學時開始提出這個問題，直到1798年用實驗方法“稱”出了地球的重量，整整五十年(若不是亞斯伯格症患者，誰能夠針對一個問題堅持這麼久)。距離牛頓提出萬有引力定律約100年。

1772年卡文迪西以實驗驗證了電力平方反比定律。他用實驗和計算的方法得出電力與距離成反比的方次與2的差值不大於0.02。卡文迪西的實驗得出的定量結果與十三年後(1785年) 庫侖用扭秤直接測量所得的結果的準確度相當。

卡文迪西通過大量實驗，提出了電勢與電流成正比的關係，這一關係1827年被歐姆重新發現，即歐姆定律。卡文迪什對電學的研究基本都沒有發表 。

一百年後，馬克斯威爾整理卡文迪西的大量手稿，並於1879年出版《卡文迪西的電學研究》，卡文迪什在電學上成果才使世人知曉。

卡文迪西實驗室位於英國劍橋大學的物理系，創建於1871年，1874年建成，是當時劍橋大學校長 W. Cavendish 私人捐款興建的，他是卡文迪西的近親。由著名的英國物理學家馬克士威爾負責籌建該校第一所物理實驗室，且於1874年開始擔任第一任主任。

卡文迪西實驗室從1874年建立至今一共產生了30位諾貝爾獎得主，被稱為諾貝爾搖籃，創造了科學界的一個奇蹟。

感謝大大的分享 , 卡文迪西實驗室這本書列入待看書單

費波南西 發表於 2018-10-10 10:31
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如果好友對科學有興趣，這一本書絕對不會讓好友失望！

732 發表於 2018-10-10 09:45
1772年卡文迪西以實驗驗證了電力平方反比定律。他用實驗和計算的方法得出電力與距離成反比的方次與2的差值 ...

感謝好友分享！
我只認識庫倫跟歐姆啊😅
話說著名的貝爾實驗室也才出了7位諾貝爾獎得主…這30位的真的太威了啊！

wenzen.chen3504 發表於 2018-10-10 13:13
感謝好友分享！
我只認識庫倫跟歐姆啊😅
話說著名的貝爾實驗室也才出了7位諾貝爾獎得主…這30位的真的太 ...

沒錯，絕大部分的人都只知道庫倫跟歐姆，但在我今天分享這個文之前，很少人知道誰是卡文迪西。

卡文迪西比庫倫更早能夠發現庫倫定律一點也不驚訝，因為萬有引力比電力小了將近10^40，所以儀器要更更更(10^40個更)精密。比如兩個一公斤重的鉛球，當它們相距十公分時，相互之間的引力只有百萬分之一克，即使是空氣中的塵埃，也能干擾測量的準確度。

但是因為卡文迪西的怪僻，他只紀錄在他的實驗筆記裡，從來不發表。一百年後，馬克斯威爾整理卡文迪西的大量手稿，並於1879年出版《卡文迪西的電學研究》，卡文迪西在電學上成果才使世人知曉。

有馬克斯威爾這一位和牛頓和愛因斯坦同屬神人級的超級大咖來擔任卡文迪西實驗室主任，自然可以吸引歐陸所有最頂尖的科學家來這個實驗室。最頂尖人每天在一起腦力激盪，自然就能夠做出最頂尖的研究，30位諾貝爾獎得主也就不稀奇了。

732 發表於 2018-10-10 13:48
沒錯，絕大部分的人都只知道庫倫跟歐姆，但在我今天分享這個文之前，很少人知道誰是卡文迪西。

卡文迪西 ...

原來如此，老師回覆太認真了啊！

我學電的都只認識庫倫、歐姆、馬克斯威爾…

結果，原來「電學」的祖師爺大頭目是「卡文迪西」啊！

這下我知道該恨誰了((X)大誤啊)
…是…是該要感謝：電學前輩們賜我有口飯吃的呀～ 感恩啊XD

感謝阿長知識了

成功~或說傑出的科學家~在外人看來可能都有著一些異於常人的怪僻
如果經常受到雜務或情緒的羈絆~他們就不可能專心研究成其偉大功業
除了兼具聰明才智以及堅毅不懈的精神外~還必須是真心樂於研究工作
我看過一些全心投入研究的老師是全年無休~吃完年夜飯就又回到實驗室去了
這樣一輩子孜孜矻矻地努力~還不見得能夠完成什麼偉大的發明貢獻
所以聽到這種勵志的科學名人故事~實在不禁令人動容阿！
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乍看成達文西....

reg6653 發表於 2018-10-11 22:53
乍看成達文西....

達文西也是個不出世的天才，在繪畫、音樂、建築、數學、幾何學、解剖學、生理學、動物學、植物學、天文學、氣象學、地質學、地理學、物理學、光學、力學、發明、土木工程等領域都有顯著的成就。

若他晚生個一兩百年，他的物理學上的成就不會輸給牛頓！