每一个新认识的朋友在得知小编是物理专业在读菜鸡之后 ， 都会不约而同地发出一个疑问：为什么想学物理、做科研啊？小编非常能理解他们的疑惑 ， 毕竟在普罗大众的眼里 ， 科研不仅高(zuo)大(bu)上(dong) ， 而且还很(diao)辛(tou)苦(fa) ， 做出这种违背常理的选择 ， 背后一定有不为人知的原因甚至情怀 。
事实上 ， 科研也只是一份工作 。 和其他万千打工人一样 ， 选择这份工作的原因因人而异：有人打工是为了赚钱养家 ， 有人打工是为了社会的进步和人类的发展 ， 还有些人 ， 努力打工只是为了不被抓回去继承家产……
卡文迪许
假如你学过高中物理人教版必修二 ， 那你肯定不会对亨利·卡文迪许这个名字感到陌生 。 众所周知 ， 牛顿在众多前人的基础上发现了万有引力定律 ， 这个定律表示：两个物体之间的相互吸引力的大小与各个物体的质量成正比 ， 而与它们之间的距离的平方成反比 。 如果用m1、m2表示它们的质量 ， r表示它们间的距离 ， 则物体间相互吸引力为F=（Gm1m）/r2 ， G称为万有引力常数 。 由于地球上的物体之间的引力太过微弱 ， 牛顿并没能给出万有引力常数的值 ， 但卡文迪许天才地提出了著名的“2 扭称实验“ ， 并得到了一个相当精确的结果 。
卡文迪许 图源 wikipedia
他用一根石英丝把一条长木棍悬挂起来 ， 石英丝上有一面小镜子 ， 木棍的两端有两个小金属球 ， 再用两个大球分别去吸引扭称上的金属球 ， 在万有引力的作用下扭称会发生一个扭转 ， 用一束光去照射镜子 ， 记录扭转前后、光束反射到远点的位置变化 ， 可以计算出大小球之间的引力大小 ， 从而得到万有引力常数 。 他测得的引力常数G是（6.754±0.041）×10-11N·m2/kg2 ， 这个值同现代值（6.6732±0.0031）×10-11N·m2/kg2相差无几 。
扭称实验装置 图源网络
但卡文迪许在科学上的成就远不止于此 ， 他不仅在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究 ， 更是一个出色的化学家和物理学家：卡文迪许在他35岁时发表了第一篇论文 ， 介绍了收集空气的实验 ， 并发现了氢气和二氧化碳；除了测出万有引力常数以外 ， 他在电学方面也许多发现 ， 例如提出了电势（他将之称为“带电度“）、一个早期的电容单位、材料的介电常数的概念 ， 发现了电势和电流之间的关系（即欧姆定律）、电荷之间力和距离平方成反比的关系（即库伦定律）等等 ， 但是这些论文和手稿都没有发表 ， 直到一个世纪后麦克斯韦将之收集出版 ， 才得以被世人所知 。
尽管出生贵族（卡文迪许的母亲是英国肯特郡第一公爵亨利·格雷的第四个女儿 ， 父亲是德文郡第二公爵威廉·卡文迪什的第三个儿子 ， 家族历史可追溯到诺曼时代） ， 十分有钱（卡文迪许继承的两笔遗产使他去世之后成为英格兰银行最大的储户 ， 被法国物理学家让·巴蒂斯特·毕奥称为“最富有的学者 ， 最有学问的富翁“） ， 但卡文迪许本人却极为孤僻内向：他和他的女性佣人只靠纸条交流 ， 为了避免碰到管家 ， 卡文迪许在他的房子后面安装了一个楼梯；唯一的社交活动就是英国皇家学会的聚会 ， 但即便如此 ， 如果有人在他发言的时候注视他 ， 后者就会立即停止交流 ， 和卡文迪许正确聊天的方式就是不要看他 ， 假装在和空气说话 。
图源网络
为卡文迪许家族作传的作家约翰·皮尔逊认为亨利·卡文迪许是一个“对政治、土地、财富和婚姻都不感兴趣的人” ， 他只对科学有无穷的好奇心和探索欲 ， 金钱对他来说毫无意义 。 有一次 ， 一个皇家学会的朋友邀请卡文迪许参加他儿子的洗礼 ， 告诉卡文迪许按照惯例应该给护士一些小费 ， 结果卡文迪许给了护士一大把金币；当卡文迪许在皇家学会俱乐部听到他的前任图书管理员的健康状况不太好时 ， 直接开出了一张一万英镑的支票；银行经理跑来建议卡文迪许用他存款的一部分来投资 ， 但后者并不关心数目的大小 ， 只想让对方快点离开——“四万英镑？可以！就这么办 ， 赶紧走 ， 不要再来打扰我 ， 要不然我就取消投资！”
图源网络
弗雷德里克·桑格
相比大名鼎鼎的卡文迪许 ， 接下来介绍的弗雷德里克·桑格或许不那么耳熟 ， 也并没有天才地横跨多个领域且卓有建树 ， 他和绝大多数人一样：学生时代没有拿过奖学金 ， 对于主修课程——物理——感到十分头疼 ， 本科毕业的时候只有一份泯然众人的简历 。 所以弗雷德里克·桑格坚持认为自己是个普通人 ， 如果硬要说有什么不同之处的话 ， 可能就是家境优渥到可以在求职信里写道“我不缺钱 ， 我可以不拿工资“、自带经费搞科研 ， 以及在62岁那年成为了唯一一个两次获得诺贝尔化学奖的人 。
嗯 ， 挺普通的 。
图源网络
和卡文迪许一样 ， 弗雷德里克·桑格是个英国人 ， 他的父亲是一个全科医生 ， 母亲是富裕的棉花制造商的女儿 ， 从物质方面来说 ， 桑格“出生在罗马” ， 他自己也说 ， “如果不是父母相当富有 ， 我很可能进不了剑桥” 。 因为从小耳濡目染 ， 桑格认为医生这个工作“并不是很愉快而且还要求高” ， 他发现自己对科学更感兴趣 ， 所以决定在剑桥学习自然科学 。 他选择了物理和化学作为主修课程 ， 但是很快发现自己并不擅长物理 ， 所以他选择转修生理学和生物化学 ， 尽管他在此之前都没有听说过生物化学这门学科 。 或许这就是来自富二代的自信吧——反正也不需要奖学金 ， 大不了退学回家继承家产 。
图源 giphy.com
桑格在获得博士学位后留在剑桥并加入了当时生物化学院院长的团队 ， 后者已经在胰岛素的氨基酸组成方面做了一些研究工作 ， 并且建议桑格研究蛋白质中的氨基酸组成 。 之所以选择胰岛素 ， 是因为这是当时少数几种可以直接从连锁药店购买到的、完全由蛋白质组成的物质之一 。 在此之前 ， 桑格一直是自带经费搞科研 ， 这个项目使他第一次得到来自科研机构的支持 ， 也正是这项工作——为蛋白质测序——使他在1958年获得了人生中第一个诺贝尔化学奖 。
弗雷德里克·桑格尔 图源 wikipedia
1962 年 ， 桑格加入了新成立的剑桥分子生物学实验室(LMB) ， 这里聚集了一群杰出的科学家 ， 比如后来发现DNA双螺旋结构的弗朗西斯·克里克 ， 以及发现血红蛋白分子的马克斯·佩鲁茨 。 桑格认识并敬重这些科学家 ， 但并不经常和他们来往——他几乎不怎么离开实验室 。
桑格最开始仍旧继续他在蛋白质方向的工作 ， 但并没有多少进展 ， LMB中有人建议他做核酸方面的研究 ， 这在当时被看作是一个很大的跨度 ， 但桑格敏锐地指出“测序这个基本问题还是一样的” 。 桑格最初花了一段时间在RNA上 ， 没有取得多少成果 ， 他们很快意识到DNA才是研究的重心 。 但DNA的核苷酸数量比胰岛素中的氨基酸数量大好几个数量级 ， 桑格放弃了之前的方法 ， 发明了更加高效的“双脱氧链终止法”的核酸测序方法 ， 这个方法在后来成为了全世界通用的测序DNA的手段 ， 为后来的“人类基因组计划”奠定了基础 ， 也为他赢得了1980年的诺贝尔化学奖 。
桑格把他的成功归因为他在实验室度过的时光 ， 他也这样建议当代的年青科学家：
你需要养成习惯 ， 去思考下一个实验做什么 ， 以及可以用哪些不同的方法去做 。 当你在实验室工作足够久时 ， 这些念头会顺理成章地从你脑子里冒出来 ， 并且你会自然地预感到哪些东西能成 ， 哪些不能成 。
虽然我们用“不努力就要回去回去继承家产”这样的流行语来调侃这两位不用为生计发愁、可以专心致志做研究的“富二代”科学家 ， 但是我们不得不承认 ， 他们之所以能在各自领域获得巨大成就 ， 归根结底是源自于他们对科学的热爱和专注 ， 并为之投入了大量的时间、精力和热情 。 那些看似灵光一现的发现背后 ， 实际上是无数的思考、探索和试错 。
参考文献
[1]Wikipedia-Henry Cavendish
[2]https://trainofbrain.wordpress.com/2014/04/11/1-the-incredible-shyness-of-henry-cavendish/
[3]《The Personality of Henry Cavendish - A Great Scientist with Extraordinary Peculiarities》
[4]Wikipedia-Frederick Sanger
[5]https://www.chemistryworld.com/features/the-sanger-success-story/3004849.article
题图来源：bilibili纪录片《重现凡尔赛 太阳王消失的宫殿》
【卡文迪许|如果做不好科研，我就只能回去继承家产了】编辑：fengyao
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