史上最強邊緣人:卡文迪什與他的科學發明

追求完美是一種不切實際的幻想,但是如果將它運用在科學上,那潛力將無從限量。

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這篇文章要講的主人翁是卡文迪什,很多人一聽到他的名字,首先想到的不是什麼偉大的發明,而是他那古怪的個性。沒錯,就某方面來講,他的個性的確比他的發明與發現來得有名,這位生性怪癖的亞斯伯格症患者,不僅從來不主動和人說話,還僅因為"浪漫"二字,就將劍橋大學的學歷放棄。總總令人不暇思索的舉止,讓他能夠榮登得上是自啟蒙運動以來最搞怪的發明家。

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個性歸個性,卡文迪什在科學方面還是很有貢獻的,他首次對氫氣的性質進行了細緻的研究,證明了水並非單質,預言了空氣中稀有氣體的存在。發現了庫侖定律和歐姆定律,將電勢概念廣泛應用於電學,並精確測量了地球的密度。

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且令人訝異的是,牛頓遲遲無法算出的地球質量,卡文迪什一個人就在房間內鑽研出來了。彷彿在和歷代的所有科學發明家說:"搞甚麼研究團隊,我一個人就幹翻你們全部啦!"

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。突如其來的遺產

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法國科學家必歐曾經說過「卡文迪什是有學問的人中最富有的,也很有可能是富有的人中最有學問的。」沒錯,卡文迪什從小出身貴族家庭,爺爺和外公都是封建社會裡等級最高的貴族──公爵。他的父親生前也任職大官,是英國皇家學會的重要成員之一,醉心於科學實驗,與他的兒子接下來的表現則有過之而無不及。

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卡文迪什從小就不大愛跟別人說話,朋友屈指可數,他把教科書當作自己最好的親友,也因此成績總比別人來得優秀,十八歲時,卡文迪什進入劍橋大學的聖彼得學院就讀,接受了嚴格的數學訓練,不過就在他即將通過考試拿到學位的前夕,他竟然主動申請退學了!

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具體的原因不得而知,有學者認為是對卡文迪什不爽考試內容裡增加了神學測試,認為這是一種對科學的汙辱,另一派學者認為,這是當時的一種流行,當時學生圈裡形成了一股特別的"浪漫次文化",喜歡一些看起來很有意境、很美的事情,而缺憾美,也裡所應當成為了他們共同追尋的目標。後者的推斷看似挺蠻不講理的,但是與卡文迪什同屆的十三名學生中就有八名放棄了學位。

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離開劍橋之後不久,亨利·卡文迪什就開始跟隨父親參加皇家學會會員的聚會,一直沉迷在科學中無法自拔,並在諸多研究上取得了斐然的成果,可惜的是,由於個性害羞靦腆,他的實驗報告他都只讀給朋友聽,並未發表。

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四十歲那年,亨利·卡文迪什的父親與姑母分別去世,他先後繼承了兩大筆巨額遺產,面對著大筆財富,這個整天沉浸在實驗室裡的人,著實有些手足無措。雖然他是一位家財萬貫的貴族父子,但生活一直很儉樸,三餐只要求能夠溫飽,衣服穿到破洞還縫補丁繼續穿。消耗不盡的遺產,都被他用來購置了昂貴的實驗器材和圖書。

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卡文迪什不是一位執迷權力的人,父親死後,他把自家別墅裡富麗堂皇的裝飾全部賣掉,大客廳變成實驗室,樓上臥室變成觀像台。在別墅前的草地上,他豎起一個架子,以便攀上大樹觀測星象。在實驗室裡,他發現氫氧化合成水,發現電阻定律,後來又驗證牛頓的萬有引力定律,確定了引力常數和地球平均密度。可能再也沒有其他地方,能像這裡一樣令卡文迪什樂此不疲了。

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如果你讀完前面幾段,就已經覺得卡文迪什很奇葩的話,那你可就太簡單了。

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卡文迪什的這些舉動,或許與他的個性擁有關聯,按照現在的醫學角度來說,他可能天生患有亞斯伯格症候群,靦腆得幾乎到了病態程度,跟任何人接觸都會覺得局促不安。他在住所修建了私人樓梯與入口,避免與僕人們頻繁打交道。這個從不跟女僕說話的主人,遇到外面的其他女子也是躲得遠遠的,也因此他從未娶妻生子。

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用餐時間到時,卡文迪什會在紙條上寫上自己想要吃的東西,放置到門前的地毯上,這樣一來女僕們便知道該給他準備什麼樣的晚餐了,據說他很喜歡吃羊肉,十次有九次都是寫「一隻羊腿」。

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據說,家族遺留的大量財產,一度讓卡文迪什成為倫敦銀行最大的儲戶。但他根本沒心思打理這些財產。幾十年裡,不論漲跌,他都讓投資顧問只買一種股票。別把雞蛋放置在同一個籃子是常識,可惜天才般的卡文迪什始終不了解這句話的涵義,有一位好心的助理曾建議別這麼幹,並推薦他投資另一股票,這惹得卡文迪什勃然大怒,罕見的直接以嘴巴表態:“不要拿這些事情來煩我,否則我就解僱你!”

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事實上在某方面來說,卡文迪什也算是一個"成功的投資者",他曾在偶然的機會下,認識了青年科學家漢弗萊·戴維,當時戴維生活很窮困,沒有人資助他做貴金屬鉑金的實驗,卡文迪什便慷慨贊助他很多經費,而這位年輕的小夥子,後來成為有史以來發現化學元素最多的人、燈泡、礦工燈的發明者,被後世敬仰為「無機化學之父」,名氣甚至比卡文迪什本人高了。除此之外,由於卡文迪什不善交際,又不願撰寫回憶錄(他覺得自己不配受到關注),所以戴維便順手擔任了史學家的身分,偷偷記載他的一舉一動,這成了卡文迪什生平資料的主要來源。

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戴維雖然與卡文迪什擁有不少交集,但能入得了卡文迪什法眼的,也許只有書。他把自己相當一部分家財,用來購買收藏了大量圖書。卡文迪什對這些書籍簡直愛不釋手,將它們當作心頭肉對待,不准皺褶、不准刮痕,每一本書都被分門別類地編上了號,無論是他人借閱,還是卡文迪什自己閱讀,都毫無例外地需要履行登記手續,閒來無事時,卡文迪什還會慢慢清點書籍數量,防止遺漏。搞得跟市立圖書館一樣。

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卡文迪什患有有錢人的毛病,那就是對金錢沒有概念,大清時期的光緒一直以為茶葉蛋是很昂貴的奢侈品,外面的老百姓是吃不起的,所以每次想吃茶葉蛋時,他都以一顆三十四銀兩的價錢換算(相當於今日的三萬台幣....),交付大臣午餐錢,請他們跑腿去買,著實讓大臣們大賺了一筆差價。卡文迪什更是誇張,有一次僕人病了,需要花錢治病時,卡文迪什隨手便開了張一萬英鎊的支票(以當時的物價來講可以買一棟城堡了....)。拿到支票的僕人,瞬間目瞪口呆:"慷慨的主人阿,您雖然上知天文,下知地理,卻不知道一萬英鎊是多大一筆財富,就像不知道你的研究,對人類來說又是怎樣的一筆財富!"

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。害羞的尖叫愛好者

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卡文迪什也參加一些社交活動。著名博物學家約瑟夫˙班克斯每周在家舉行一次科學界名流的聚會,卡文迪什也會參加。班克斯很了解卡文迪什的個性,每次在聚會前都會特別告誡其他人:"不要靠近那個待在角落裡的人。如果你一定要請教他問題的話,必須裝著不在意地晃悠到他身邊,仿佛不是有意的,然後「只當那裡沒有人那樣說話」,如果他們的話算得上是談論科學,他們也許會得到一個含糊的答案,但如果你討論的問題與科學無關,他就會尖叫而起,奔向另一個更安靜一些的角落。"(仔細想想,這個動作其實還挺可愛的)

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卡文迪什是那個年代最有才華而又極其古怪的英國科學家。幾位作家為他寫過傳記。用其中一位的話來說,他特別靦腆,「幾乎到了病態的程度」。他跟任何人接觸都會感到局促不安。

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有一回,他打開房門,只見前門台階上立著一位剛從維也納來的小粉絲。那位奧地利人看到卡文迪什後非常激動,對他讚不絕口,不過卡文迪什聽著那個讚揚,臉頓時紅得跟關公一樣,他一邊尖叫,一邊順著小路飛奔而去,出了大門,連前門也顧不得關上。幾個小時以後,他才被勸說回家,也不知道那位奧地利人目睹偶像被自己嚇跑後,到底做何感想。

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不過回到實驗室裡,他又是另外一個人了,個性出人意料地大膽。為了測量電流強度,他用手指抓住電極一端,把自己身體當做電流儀,根據感受到的疼痛的情況,估計電流強弱。(上一次看到這麼有M傾向的還是富蘭克林呢....)

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。成果與發明

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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。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。

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在化學方面,卡文迪什被稱為「化學中的牛頓」。創下了許多個「第一」:第一個發現二氧化碳、第一個發現惰性氣體、第一個發現硝酸、第一個分離氫氣,第一個將氫和氧化合成水。而最令人津津樂道的,當屬於測定地球密度。

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檢測地球密度的方法很簡單,那就是利用物體對萬有引力的吸引力,來推倒出答案。說來簡單,但過程卻相當繁複,由於此類實驗對外在因素的干擾很敏感,使得實驗結果總是大相逕庭,一次是七十億兆,下次可能就變成四十億兆了。更頭痛的是氣流的干擾;身體移動會帶動氣流,光源照射會產帶動氣流,體溫所造成的溫差也會產生氣流........

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卡文迪什把實驗器材在黑暗密閉的房子,人在屋外操縱實驗。最終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。

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卡文迪什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。

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。科學怪人的死訊

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1810年,79歲的卡文迪什吩咐僕人離開房間,未到規定時間不得擅自回來。僕人在幾天之後歸來時,這位穿著一件褪色的天鵝絨大衣的老人,已孤獨地離開了人世。

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在老人身邊,是“費了很大力氣寫得十分工整”、“二十捆關於數學和電學的手稿”,這些是卡文迪什的科學結晶,論文中的論文,極品中的極品,誰知他那愚昧的侄子齊治竟然不將他公開發表,而是把所有的實驗筆記放進了書櫥,這一放就是七十年!哀嘆,要是在當時就發表的話,人類科技肯定會比現在進步很多,真是一次偉大的錯過。

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。結語

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卡文迪什的故事也就這麼結束了,綜觀他的一生,他的發明與發現雖然足以讓他永遠受人敬仰,卻因為靦腆不敢發表,所以沒有受到甚麼關注。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。假設卡文迪什的手稿當初沒有被藏著,我們現在課本裡的可能就不止有牛頓力學三定律,或許還有卡文迪什電學定理一、定理二也說不定...

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