我們現在每個人都知道聲音的速度，但是在19世紀之前，人們卻並不知道準確的聲速。雖然在牛頓、伯努利、拉普拉斯等人的努力之下，人們在理論上已經推導出了聲速的數值，但是還沒有找到一個實際測量聲速的方法，也沒有人在實驗中演示出縱波的波形。這種情況在本文的主角--德國物理學家--孔脫的手上得到了解決，他發明了一種新的實驗方法，徹底解決了這個幾個世紀以來令人束手無策的問題，同時還順便解決了在實驗中演示縱波波形的問題。且聽科普君為你一一道來。
奧古斯特·孔脫
奧古斯特·孔脫於1839年出生在德國北部麥克倫堡的什未林鎮。從小孔脫就對自然科學非常感興趣，他熱衷於製造儀器、實驗和觀察。他還在他的房間裡掛上黑色窗簾進行光學實驗。1859年，孔脫考入萊比錫大學學習自然科學和數學，2年後又考入柏林大學，師從馬格努斯。馬格努斯是當時第一流的實驗科學家，正是他一手創建了柏林大學物理實驗室（詳見拙作《物理史話之香蕉球是怎麼踢出來的馬格努斯》），馬格努斯還經常邀請一些優秀的物理學家和他的出色的弟子每週二晚上去自己家中進行學術討論。孔脫來到柏林不久之後，就加入了馬格努斯家的學術討論。1863年，孔脫進入馬格努斯的家庭實驗室（那時候還是馬格努斯自己家的實驗室，還沒有被併入柏林大學），在馬格努斯的直接指導下攻讀博士學位。孔脫在馬格努斯手下只用了一年的時間就完成了關於光的退極化的博士論文，獲得博士學位，並被任命為馬格努斯的助手，從而開始了他從事物理實驗研究的職業生涯。
柏林大學
1866年，孔脫髮表了他的著名論文"一種利用粉塵圖形測量聲音在空氣中的傳播速度的方法"，成功測量了聲音在空氣中傳播的速度。在文中，孔脫以其敏銳的洞察力和非凡超群的實驗才能，創造了一種測量聲速的方法。他利用一根一端封閉、內部裝有一些細微的石松子粉的玻璃管，在玻璃管開口的一端用一個振動的圓盤在管內產生縱向的聲波並形成駐波，於是石松子粉聚集在縱波的波節處，相鄰的兩個波節之間的距離則為半個波長。由於聲源的頻率可知，那麼聲音在空氣中的傳播速度就可以測量出來。後來，孔脫還對這個實驗進行了改進，不但可以在不知道聲源頻率的情況下，由空氣中的聲速直接比較得出聲音在其他氣體中的傳播速度，從而減少了誤差。後來人們為紀念孔脫這一傑出的貢獻，將他的實驗命名為"孔脫管"實驗。
科技館展品"聲駐波"，跟"孔脫管"非常類似
孔脫因發明測量聲速的方法而名聲大振，使他很快就進入了德國第一流實驗物理學家的行列。1868年，孔脫擔任蘇黎世聯邦理工學院物理學教授，第二年，克勞修斯離開維爾茨堡大學前往波恩大學任教時，孔脫接替了他在維爾茨堡大學的教席。後來孔脫還擔任了斯特拉斯堡大學的物理學教授，一直到1888年，亥姆霍茲要去新成立的國家物理技術研究所擔任首任所長時，孔脫又接替了他在柏林大學物理研究所所長的位置。此後，孔脫一直在柏林工作。
1876年，孔脫在斯特拉斯堡大學期間，和他的助手瓦爾堡測出了聲音在汞蒸氣中的傳播速度，並與空氣中的聲速相比較，從而得出了單原子氣體的熱容比。不過當時的大部分物理學家都不能理解像貢這樣的不具有振動和轉動自由度的剛性單原子分子為什麼能產生線光譜。他們的論文"汞汽的比熱研究"在發表後引起了很多人對這個問題的深入思考和研究，並最終導致了量子比熱理論的建立。
1878年，倫琴（又一個大牛，以後我們會說到他）接替瓦爾堡擔任孔脫的助手，兩人合作不久即有重要發現。他們首次發現了氣體的法拉第效應。他們用實驗驗證了當光在磁場中穿過氣體時，偏振面也發生了旋轉，即存在氣體的法拉第效應。
倫琴
孔脫不僅是一個一流的實驗物理學家，更是一個極其優秀的導師。這個跟他的前輩亥姆霍茲很像，他們不但致力於自己的科學研究，更注重於培養物理英才。孔脫先後作為斯特拉斯堡物理研究所和柏林物理研究所的所長，經常作學術報告。他的學術報告演講精彩而證明嚴密，極其吸引學生。瓦爾堡和倫琴作為孔脫的助手，之所以能夠跟隨他從一個學校轉到另一個學校，就是因為他們十分崇拜孔脫，他們堅信能夠從孔脫那裡學到很多的東西。
1893年，在慶祝孔脫從教25週年的大會上，他收到了來自世界各地的100多名學生的真誠祝福和感謝，其中就包括魯本斯、帕邢、哈爾瓦科斯、韋伯斯特（美國物理學會創始人之一、第三任主席）等人。
1894年，孔脫在呂貝克去世，享年54歲。
預告一下，下期人物：玻爾茲曼
閱讀更多 吉林省科技館 的文章
