亨利·卡文迪许（1731—1810）是英国自然哲学家，他的研究推动了化学和物理学中定量方法的确立。他确定了氢作为一种独立气体的特性，研究了气体生成水的过程，并测量了地球的平均密度。他发表的论文及大量未发表的手稿还涉及电、气体和科学测量的准确性。他的研究将精心制作的仪器、数学推理与对实验误差的细致考察结合起来。(catalogues.royalsociety.org)
生平与科学背景
卡文迪许出生于当时属于撒丁王国的尼斯，出身于英国贵族家庭。他的父亲查尔斯·卡文迪许勋爵积极从事科学研究。亨利于1749年进入剑桥大学彼得学院，1753年离校，未取得学位。他接受大学教育时，数学和牛顿自然哲学在学术环境中占据重要地位。(catalogues.royalsociety.org)
1760年5月1日，他当选为英国皇家学会会员。丰厚的私人财富使他能够不依赖有薪学术职位而开展研究。1773年，他还成为大英博物馆的受托管理人。尽管他的许多实验研究未曾发表，他的论文仍刊载于学会的《哲学汇刊》，使其研究成为英国这一主要科学机构学术活动的一部分。他于1810年2月24日在伦敦去世。(catalogues.royalsociety.org)
气体与定量化学
卡文迪许的首篇重要科学著作《三篇关于人造空气实验的论文》发表于1766年，并为他赢得了科普利奖章。“人造空气”指通过实验过程获得的气体，而非普通的大气。他通过可测量的性质来区分这些物质，包括密度、溶解度及其燃烧时的表现。(mprl-series.mpg.de)
他用稀酸处理锌、铁等金属，制得了“可燃空气”，即今天所说的氢。在他之前，已有研究者制得氢，但卡文迪许通过系统比较确定了这种气体的独特性质。因此，将他的成就描述为确定了氢的特性，比暗示此前从未有研究者接触过这种气体更为准确。(mprl-series.mpg.de)
他还研究了碱性物质经酸处理或加热后释放的“固定空气”，即今天所说的二氧化碳。他考察了它的密度和溶解度，并发现它不支持燃烧。他的研究还扩展到发酵及其他涉及有机物的过程所产生的气体。这种研究方法推动人们不再将“空气”视为单一物质，而是通过实验研究不同的气体。(mprl-series.mpg.de)
水与大气的组成
在1781年开始、1784年发表的实验中，卡文迪许研究了可燃空气与普通空气或“脱燃素空气”（即今天所说的氧）反应时生成的液体。他确定这种液体就是水。用现代术语来说，这些实验证明了氢和氧可以合成水，并为水的组成提供了定量证据。(mprl-series.mpg.de)
然而，他的解释仍与燃素说相联系；燃素说是18世纪用于解释燃烧的一种理论。卡文迪许所使用的术语不能直接对应现代的化学元素和化合物概念。因此，历史学家将他的实验发现与他究竟如何理解水的化学属性这一问题区分开来。拉瓦锡则将水的生成纳入了另一种摒弃燃素说的理论解释之中。(mprl-series.mpg.de)
1785年，卡文迪许研究了如今称为氮的大气成分是否为单一物质。经过反复的电火花放电和化学吸收后，仍有少量气体残留。这一现象提示，大气中的氮可能含有另一种成分，但卡文迪许并未从中分离并鉴定出一种新元素。(mprl-series.mpg.de)
测定地球密度
1797—1798年开展的卡文迪许实验研究了实验室尺度物体之间的引力。实验装置最初由约翰·米歇尔设计，但他未及进行计划中的测量便已去世。卡文迪许通过弗朗西斯·约翰·海德·沃拉斯顿获得了这套装置，并对其进行了大幅改造。他的报告于1798年6月21日在英国皇家学会上宣读。(mprl-series.mpg.de)
该仪器是一架扭秤：一根水平杆由细丝悬挂，两端各装有一个小铅球。附近的大铅球吸引小铅球，使细丝发生扭转。卡文迪许利用角位移和系统的振荡周期来确定这种引力的强度。通过设置封闭外罩并在实验室外进行观测，他减少了气流和观测者造成的扰动。(mprl-series.mpg.de)
这项实验比较了大铅球对小铅球的引力与地球对小铅球的引力。卡文迪许报告称，地球的平均密度是水的5.48倍；后来发现的一处算术错误使这一平均值修正为约5.45倍。他明确提出的目标是测定地球密度，而非求出现代形式的引力常数数值。(mprl-series.mpg.de)
电学研究与后世出版
卡文迪许的电学研究将理论模型与实验相结合。在一篇已发表的理论论文中，他提出从电流体假说出发，以数学方法推导其结果，再与观测进行比较。这种将假设、计算和实验检验明确联系起来的做法，也是他整体研究实践的特点。(cambridge.org)
1773年的一项实验考察了带电导体内部检测不到电作用的现象，为检验库仑定律所描述的平方反比关系提供了依据。他的手稿还记录了对电导率、电流分配及绝缘材料电学性质的研究。由于其中大量研究在他生前未曾发表，这些成果在当时的影响有限。(arxiv.org)
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦整理了卡文迪许留存的电学手稿，并于1879年出版，揭示了他早期研究的广泛范围。剑桥的卡文迪许实验室于1874年在麦克斯韦的主持下启用，并得到亨利的远亲威廉·卡文迪许的资助。这所实验室的建立属于后来实验物理学制度化发展的进程，并非由亨利本人创办。(assets.cambridge.org)