物理学史

卡文迪什给世界称重

joyphys — Sat, 12 Jul 2008 02:30:12 -0700

编译自APS News 和Wiki百科

亨利 * 卡文迪什（1731-1810）是伟大的化学家和物理学家。他患有强迫症，极其害羞，行为古怪。他穿的衣服都过时50年。他从不与人作伴，特别害怕MM。他一般都是晚上走路，以避免见人。他甚至在自己的房子上专门另外安装了一架梯子，以免在楼梯上与其仆人相遇。
他这些古怪的性格非常有助于他成为一个伟大的科学家，这些性格可以使他做很精确的测量，换别人恐怕早就失去了耐心。他喜欢造或重造科学仪器，不断改进仪器，用各种方法排除误差源，全心追求工作完美。

像那个时代的很多科学家一样，卡文迪什生于贵族之家，用继承的丰厚遗产做化学和物理学实验。他还把家里大部分房子都变成了实验室。
牛顿在1687年发表了他的万有引力定律，但是他没有给出常数G和地球密度。到了18世纪，宇宙学家都想知道地球密度是多少，这样便会可能推知其他行星的密度。
卡文迪什对这个问题苦苦思索了N多年，直到1797年，他67高龄时他才开始做自己的实验。他开始用的是一个扭秤装置，这是他的一个朋友，地质学家Reverend John Michell送他的，Michell也对这个实验感兴趣，但是他还没能去做便去世了。卡文迪什意识到，只用这个仪器测量两个金属小球之间的吸引力。他便开始修补这套仪器，最终得到一套更精确的装置。
他建了一个大的哑铃，把两个两英寸的铅球粘在一个六英尺长的木头棒子的两端。木头棒子用一金属线在中心吊起来，并可以自由转动。另外还有一个哑铃，每个球12英寸，重350磅。让大的哑铃靠近小的哑铃，大球对小球有吸引，便对悬吊的棒施加一力矩。卡文迪什然后便花上几个小时不辞辛苦地观测棒的震动。
由于小球之间的引力实在是太弱了，很小的气流都会毁掉整个精密的实验。卡文迪什把这套装置放在一个密封的房子里，以隔绝外来的气流，他用一望远镜来观测实验。他还用一滑轮系统排除外界的吸引力影响。房子里还保持漆黑一团，以避免房内不同地方温差对实验的影响。他为了去除各种误差源，可谓苦心孤诣，他甚至连吊棒子的细线都换了好几种。
经过各种复杂因素的折磨，卡文迪什终于发表了他的研究结果，他的论文发表在1798年六月的Transactions of the Royal Society，论文长达57页，标题是“Experiments to Determine the Density of the Earth.” 他的实验结果是地球密度是水密度的5.48倍，非常接近现在的结果5.52。
卡文迪什的实验是为了测定地球的密度，然而，后人经常把卡文迪什的实验错当作测定万有引力常数G或者地球质量。他的实验结果只是后来被用于计算G和地球质量。第一次用到万有引力常数是在1873年，差不多卡文迪什实验100年后。
卡文迪什的实验是在他的花园里一座房子里完成的。几年后，他的邻居们指着这所房子对他们的孩子讲，看，世界的重量就是在那里测出来的。

［转载］中国百年物理史的几个第一

Sun, 20 Jan 2008 10:30:06 -0800

从爱因斯坦缔造“奇迹年”开始，世界物理学发展已历百年，我国的近现代物理学更是经历了从无到有到发展的过程。日前，记者采访了中科院自然科学史研究所的研究员戴念祖，他饶有兴趣地向记者介绍了中国百年物理史上一些鲜为人知的“第一”和“最早”。

“物理学”名词第一次出现在中国

戴念祖说，近代物理在中国的传播，是从19世纪中期开始的，除了有称为“格致”的一些书籍外，陆续有“重学”（即力学）、电学、光学等物理学分支的中译本出现。第一本被称之为“物理学”且具有大学水平的物理学教科书，是依日文本翻译并由江南制造局于1900年出版的《物理学》。

这本书的翻译者是清末民初的物理学著作翻译家王季烈。“这个王季烈家里可是出了不少大家！”戴念祖补充介绍说：王季烈的母亲谢长达是近代著名的女教育家，王季烈同一辈中有王季同、王季点、王季绪、王季玉等科技专家、教育家，下一辈中更涌现出王守竞、王守武、王淑贞、何泽慧、何怡贞等一批我国科技界的泰斗人物。

中国第一位物理学博士

我国的第一位物理学博士叫李复几。戴念祖介绍说，李复几早年就读于长沙习武学堂和上海南洋公学。1901年获奖学金资助，于当年冬天到英国伦敦国王学院和芬斯伯里学院学习，毕业后又在伦敦机械工程师研究所实习一年。1905年赴德国波恩皇家大学继续深造，在著名物理学家、大气中氦的发现者凯瑟尔的指导下，从事光谱学研究，于1907年获该校高等物理学博士学位。

戴念祖说，李复几的博士论文题目是《关于P.Lenard的碱金属光谱理论的分光镜实验研究》。P.Lenard是1905年诺贝尔物理学奖的获得者，李复几以实验证实他的光谱理论假说的错误，对物理学的正确发展是有助益的。

然而，这样一位受到良好教育的物理学博士，回国后却没有用武之地，因为当时国内根本没有适合他专业的工作岗位。戴念祖几经周折，才查到李复几回国后在南洋劝业会从事就业指导会工作。李复几虽学得满腹的物理学知识，还是没能有所成就。

中国最早最好的物理学大师

严济慈曾经说：“夏元瑮和何育杰是中国最早和最好的物理学大师。”戴念祖重点向记者介绍了夏元瑮。夏元瑮1884年生于杭州，1904年就读于上海南洋公学。1905年，广东省招考留学生，夏元瑮即去应考，在600名考生中荣获第一。

夏元瑮第一年在美国伯克利学校补习理化实验，1906年秋进耶鲁大学攻读物理学，毕业后到德国柏林大学深造，和其老师、物理学大师普朗克结下友谊。回国后，应北京大学校长严复之聘，任该校理科学长（相当于后来的理学院院长）和物理学教授。他和何育杰在北京大学培养了第一届物理学本科毕业生，开创了中国的物理学大学教育史。夏元瑮关于理科学制、学科设置等提出了改革方案，对我国上世纪20年代的理科教学具有一定的影响。

1919年，夏元瑮重回柏林，听普朗克和鲁本斯讲课，并随爱因斯坦学习相对论。第二次回国后，夏元瑮不仅继续执教讲坛，主讲相对论和理论物理课程，而且着手将相对论介绍到中国。他仅用几个月的时间就翻译完了爱因斯坦的名著《相对论浅释》。

戴念祖说，夏元瑮热爱教学工作，喜欢研究学问，在国内多所大学担任过校长、物理系主任等职位。后来，夏元瑮辗转西南教学数年。1944年，这位中国近现代物理学教育的先驱因心脏病去世。

　　 [科学时报]

邮票上的物理学家

Yan — Fri, 04 May 2007 07:06:49 -0700

从 QIUSir 的 blog 上发现这个网站：Physics-Related Stamps，展示了很多各国以物理学家为主题的邮票。挑一些中国发行的邮票贴贴：

还有一本书叫：邮票上的物理学史。

物理学史

卡文迪什给世界称重

［转载］ 中国百年物理史的几个第一

邮票上的物理学家

［转载］中国百年物理史的几个第一