电磁感应是谁发现的

电磁感应是谁发现的
电磁感应是谁发现的

电磁感应是谁发现的
著名化学家戴维1807年11月19日在皇家学院做报告,在验演示新元素纳、钾的实验报告中,突然昏死过去,被送到医院,尽力抢救方才苏醒过来,虽保住了性命,却遭了一场大难.他病势极度恶化,有好多天躺在医院里,不会说话,不会翻身,看样子离见上帝也差不多时了.许多崇拜者都络绎不绝地前来探望,弄得医院没办法,只好在大门口挂一个告示牌,每日公布一次病情.以后他出了院在家静养,有一年时间不能做实验,不能做报告.只要戴维不登台就没有人来听讲,皇家学院1808年的收入比上年竟一下减少了四分之三.戴维当时的影响之大可见一斑.
戴维自从这次身体大伤元气之后也不像从前那样社交活跃了,有时去做实验,有时就呆在家里.这天正是圣诞节的前一天,早晨起来,他用过早点,拿一本杂志,靠在沙发上消遣,突然仆人送进一封信来,随信还有一本368页的厚书,封面上用漂亮的印刷体写着：戴维爵士讲演录,还有时间、地点.他这一看吃惊不小,一下从沙发里跳起来喊道：“是哪个出版社这样大胆,竟敢借我的名字偷偷出书.”他再一翻内页,三百多页全是漂亮的手写体,还有许多精美的插图,又不像是机器印刷.可是这装订都是正正规规的精装布面,书脊上烫金大字.戴维一下坠入五里雾中,莫名其妙.他再看那封短信,原来是一个叫迈克尔·法拉第(1791～1867)的青年写的,大意是：我是一个刚出师的订书学徒,很热爱化学,有幸听过您的四次讲演,整理成这本笔记,现送上,作为圣诞节的礼物.如能蒙您提携,改变我目前的处境,将不胜感激,云云.
戴维将信看了两遍,将书捧在手中,来回抚摸着,心里也不知是惊是喜,是酸是甜.他想起这几年来他在上流社会里,终日交结的不是大腹便便的绅士,就是香粉袭人的贵妇,他们大把大把的英镑随手撒,整桌整桌的酒席彻夜摆,东家拉,西家请,要我讲,要我演,可是何曾有一个人真正理解我的发现,认识我的学问.这些人不过是附庸风雅,赶赶科学时髦而已.而令天一个订书店的学徒却居然对我的思想理解得如此精深,看那插图,简直比我真正做的实验还要干净利落.想不到市井小巷里竟藏有这等人才啊!他又想到自己当初还不是一个打鸟捉蛇的顽童,何曾受过什么正规教育,多亏伦福德伯爵的提携才进到这皇家学院,现在已是爵士了.而这订书青年却还在和自己的命运挣扎.想到这里,戴维教授动了恻隐之心,起了爱才之意.便提起鹅毛大笔写了一封信：
先生：
承蒙寄来大作,读后不胜愉快.它展示了你巨大的热情、记忆力和专心致志的精神.最近我不得不离开伦敦,到一月底才能回来.到时我将在你方便的时候见你.
我很乐意为你效劳.我希望这是我力所能及的事.
享·戴维
1812年12月24日
果然,一个月后,戴维在家里亲自接待了法拉第,并安排他在皇家学院实验室当助手.
1812年3月,法拉第到皇家学院正式上班了.他本是学徒出身,干起活来处处小心.他虽然是一名实验室里刷瓶子搬仪器的勤杂工,但对实验内容却都能理解,与人配合起来总是得心应手.所以没过多长时间,实验室里上上下下没有一人不说法拉第的好话.戴维更是得意自己引进了一个好人才.
这年秋天,戴维和夫人要到欧洲大陆旅行了.说起这位夫人,也真不同寻常,她仗着自己的脸蛋儿还算漂亮,更仗着自己的门第高贵,所以平时在家里一身珠光宝气,一出门就必须车随仆跟.有客来访,要不是个爵士贵族有地位的人,她能转过脸去装作没看见.到别人家赴宴,只要她一进门,主人也就成了她的仆人,平时在家稍不如意就摔盆打碗,只要看见街上谁家的女子穿了一件华贵的衣服,便立逼戴维马上给她也买一身.人常说爱情就是给予,就是牺牲,而戴维夫妇的结合正好相反,就是互相要,互相用.他要她的漂亮和金钱,她要他的爵士地位和科学家的名声.穷小子出身又极爱虚劳的戴维得着这么个漂亮尊贵的妇人也就够满意了,所以也甘心捧着、哄着这个宝贝.现在他们要到欧洲旅行了,第一站就是繁华的巴黎,这是戴维夫人早就望眼欲穿的.可是他们选择的时机实在不巧,这时英法两国正在交战.那个铁腕皇帝拿破仑正气势汹汹地要吞掉整个欧洲呢.所以临出发前戴维平时的两个贴身仆人突然变卦不愿跟去了,他们怕被当作奸细去杀头.而那个贵妇人哪能没有仆人伺候.于是戴维就要法拉第充任,法拉第也想借机到欧洲大陆去见见世面,双方谈就,法拉第以私人秘书身份暂兼仆人,一到法国就另雇一个.
10月13日,戴维一行上路了.他们先乘马车,到达普利斯茅港,再横渡英吉利海峡,10月29日到达巴黎.在这里逗留两个多月,又经威尼斯,翻越阿尔卑斯山到意大利,再去瑞士.法拉第沿途看那滔滔海浪,茫茫群山,维苏威火山上的烟雾,罗马万神庙的石柱,真是大开眼界.还有在巴黎见到了安培,在米兰见到了伏打,在日内瓦见到了利夫,这都是当时名扬欧洲的大科学家,法拉第能在一旁倾听他们的交谈,其兴奋之情简直和第一次进皇家学院听戴维的报告一般.但是只一件事叫他扫兴,就是戴维那个难伺候的夫人.原说好一过海就雇人的,可是到了巴黎戴维就再不提这件事.法拉第要照看随身带的仪器,准备实验,安排会客,还是照顾夫人那一大推衣、帽、鞋、袜、脂粉、首饰.到巴黎下榻的第一天,戴维夫人就将脚上的鞋子往下一脱,说：“请你给我擦好,明天一早还要穿.”法拉第哪能受得这份气.他也不搭话,转身去查看那些箱子里的仪器.这位贵夫人立时变成了一泼妇,她也不顾旅馆里人多,大哭大喊：“戴维伯爵收了你这个忘恩负义的东西,一个订书徒也想摆弄什么仪器,装起科学家来,我看你快反了……”戴维忙将她推回卧室.这一夜只听里面哭哭啼啼没有安宁.法拉第知道,明日戴维要不亲自去擦那双皮鞋,那个娇奶奶是不肯出门的.想到这里,他悄悄将扔到门外的鞋子拿到自己房里擦个雪亮,自我解嘲地想道：“这也算是替老师解忧吧.戴维总是我的恩人啊.”
这法拉第自从跟了戴维,虽然有时不免忍气吞声,但处在科学堆里,耳濡目染也真正学到不少东西.哥本哈根有一个教授叫奥斯特(1777～1851),在1820年发现当导线上有电流通过时,导线旁的磁针就会发生偏转,消息传来震动了英国的科学界,这说明电和磁是有关系的.皇家学会的一名会员沃拉斯顿很聪明,他想电能让磁动,磁为何不能让电动?便跑来找戴维,还设计了一个实验,在一个大磁铁旁放一根通电导线,看它会不会旋转.可惜,没有成功,更可惜,沃拉斯顿不过想想而已,一碰钉子就后退了,也就再不提此事.但机遇专给有心人.皇家学会两个权威失败了的实验,倒让一个小学徒记在了心里.那天法拉第就站在旁边,事后他独自一个人躲在实验室里又夜以继日地干了起来,他想那导线不能转动是拉得太紧,就干脆取来一个玻璃缸,里面倒了一缸水银,正中固定了一根磁棒,棒旁边漂一块软木,软木上插一根铜线,再接上伏打电池,果然电路一通,那软木轻轻地漂动起来,缓缓慢慢地居然绕着磁棒兜开了圈子.一根线通电转得慢,要是一个通过强电流的线圈呢,不就转得快了吗?啊,成功了.这就是世界上第一个最简单的马达.法拉第这个沉静温和、能自制不激动的人,现在却忍不住在皇家学会的地下实验室里一个人围着这个水银缸跳起舞来.软木轻轻地飘,他也跟着欢快地转,这样转了几圈,他猛地跑到桌边,翻开实验日记写道：“1821年9月3日.……结果十分令人满意,但是还需要做出更灵敏的仪器.”
法拉第在记笔记这一点上可很不像他的恩师戴维.戴维的实验笔记常常是大涂大抹,有时写错了,干脆用指头蘸上墨水一勾.实验成功了,就狂草大书；失败了,就懒得去记.而法拉第大约因为是订书徒出身,又受过美术训练,他的日记每日必记,每次实验无论成功与否都要记,而且按顺序编号,一直编了一万六千零四十一号.后来到他白发苍苍,自觉将不久于世时,就像当年装订戴维的讲演录一样,用自己特有的装订技术将这些实验日记装订好送给皇家学院.这是科学史上一笔了不起的财富.他死后一百周年时人们才分成七卷整理出版.这是后话.
法拉第发现导线可以绕磁铁旋转后,立即写成一篇论文在伦敦科学季刊上发表.这个又惹出麻烦,沃拉斯顿说法拉第抢了他们的成果.戴维明知沃拉斯顿的实验并没有成功,可是出于嫉妒也不出来为学生说话.于是满城风雨,是非难辨.不久,法拉第又做成了氯气液化试验,在皇家学会正式报告前,戴维又在报告上加了一段,说明这个实验是在他指导下做成的.老师要从学生的饭碗里抢食吃了.当年看见可怜就热心提拔；现在眼看要出头了就赶快去堵去压.戴维这个人的心理实在复杂.好在法拉第逆来顺受惯了,而且定了一条规矩,就是刀子到了头上也不肯说恩人一句坏话.所以虽有些小小不快,事情总还可以收拾.而且他又亲自登门向沃拉斯顿解释,他的实验是导线绕磁铁“公转”,沃拉斯顿的实验是“自转”,并不一样,沃拉斯顿也就释然了事了.
可是出头椽木先烂,树欲静风不止.这法拉第要是好好地洗瓶子、扫地,也就会师恩徒贤,和和睦睦,绝无闲事了.谁叫他发现了导线绕磁铁转动又去发明什么氯气液化,于是皇家学会的一帮会员看他是个奇才,便出于好意,联合了29人签名,要保举他为会员.一个洗瓶子杂工竟要挂上堂堂的皇家学会会员的头衔,戴维就决不能答应了.这天下午,法拉第正在地下室做实验,戴维突然怒气冲冲地推门进来.
“法拉第先生,听说你最近准备进皇学会了,我劝你还是撤回自己的申请.”
法拉第自从入得这个恩师的门来,便是一边求知,一边受气,一直忍了10年.想不到这关键的时候,这个当年引他进皇家学院的恩人,却会在皇家学会的大门中将他阻拦.他头也没抬,用冷静而压抑着愤怒的声调答道：“是他们要提名的,我本人从来就没有递什么申请,你让我撤回什么呢?”
“那你就劝他们撤回.”
“那是他们的事儿,我不想干涉.”
戴维怕把事弄僵,便缓和一下口气说： “我不是不同意你加入学会,只是你现在年纪还轻,再过几年加入也不迟嘛.”
“戴维爵士,我年纪还轻,今年也已经31岁了,可是你当年加入皇家学会是24岁啊!”
这一句话将戴维噎得只见口张,不闻有声,他啪地一声摔门而去.
1824年1月8日,皇家学会就法拉第的会员资格进行无记名投票,在只有一票反对的情况下顺利通过.这一票正是戴维投的.至此,这对师生的矛盾发展到顶峰.
法拉第受了这许多闲气,就更要咬牙干出个样子.自从1820年奥斯特宣布电能使磁针偏转后,法拉第就想,这一定是电产生了磁,才影响到磁针,果然到1825年皮鞋匠出身的电学家斯特詹在一块马蹄形软铁上通电后竟能吸起4千克的铁块,不久又一美国人改进实验吸起了300千克的铁块,电真的变成了磁,而且力量这样巨大.法拉第反过来想,磁为什么变不成电呢?如果能变成电,那力量也一定不会小的.自从1821年他做完那个电绕磁转的实验后,脑子里就每时都在转着这个问题.他在笔记本上写了：“转磁为电”几个大字,口袋里常装着一块马蹄形磁铁,一个线圈.就这样苦思苦想,常验常试.他先是用磁铁去碰导线,电流计不动,在磁铁上绕上导线,还是没有电.干脆把磁铁装在线圈的胜子里,接上电流计,指针依然纹丝不动.法拉第就这样颠来倒去,从1821年开始到1831年不觉已过去整整10年,脑汁绞尽,十指磨破,也没变出一丝丝电来.一天,他又在地下实验室干了半天,还是毫无结果,便说了声：“算了吧!”气得将那根长条磁铁向线圈里嗵地一声扔进去,仰身向椅子上坐去.可是就在他仰身向椅子上坐的一刹那间,他忽然看见电流计上的指针向左颤动了一下.他赶快眨了一下眼,再看指针又在正中不动了.他想也许是看花眼了,因为人们在高度集中精力的实验中,有时看到的只是自己希望的假象.他这么想着就欠着身子将磁铁抽出来再试一次.不想这一抽指针又向右动了一下,这回可是真真切切的.他忙又将磁铁插回,指针又向左偏了一下.哎呀,有电了,磁成电了.十年相思苦,一朝在眼前!法拉第将那磁铁在线圈里不停地抽出插入,上上下下就如同捣蒜一般,把个桌子捅得咚咚直响,那电流计上的指针也就像拨浪鼓似的左右摇个不停,原来磁变电是要通过运动!这时法拉第那个贤惠温柔的妻子萨拉见他到时还不上来吃饭,又端着一盘面包、牛奶,几样小菜送到地下室来,刚一推门见法拉第正对着线圈“捣蒜”,便扑哧一声笑着喊道：“迈克尔,开饭罗!”法拉第抬起头,扔掉磁铁像一只小鸟一样飞到萨拉面前,展开双臂搂住她的肩膀,就地打了一个旋.萨拉手中的牛奶面包菜碟统统掉在地上.她喊道：“迈克尔,你怎么啦,牛奶撒了,盘子打了,你吃什么呀.”
“不要了,什么也不要了.今天有电了,有电就够了,只要电就行了!” 他这样语无伦次地念了一段“了了”歌,便翻身去记日记：
“1831年10月17日.磁终于变了电…….”
磁变电这种伟大发现的幸运何以偏偏落到一订书徒出身的法拉第身上?原因很多,但有一点却应引起我们特别的注意.就是十年前奥斯特通过实验将电变磁,法拉第听说后即反过来这么一想：磁能不能变电?这便是一种相似思维.
世界上的事物都是互相联系的,而这种联系常常表现为它们之间的各种相似,抓住这个相似点也即抓住了它们的纽带,伟大的发现常常由此而始.阿基米德身在澡盆里由物落水溢悟出浮力定律；牛顿见苹果落地而推及地球与苹果相互吸引,终发现万有引力；富兰克林由毛皮摩擦的电火花而想到雷鸣电闪,因此而探得电的本质；波义耳因酸雾使紫罗兰褪色便反向联想到以此来检验酸碱,竟发明了化学试剂.善发现物与物间的相似,善由这相似现象进而探究其内在的联系,这是科学研究的一条重要方法.犹如进瓜地而先理其藤,藤在手则瓜无所漏；入宫寻宝而先寻其路,路既通则宝无所遗,新的发现就会层出不穷.我们在以后各回目中还将看到许多科学家对各种思维方法的妙用.
却说这法拉第虽发现了磁变电,但他还是穷追不舍.他先将直棒磁铁换成马蹄形的,将线圈换成一个铜盘,铜盘可以连续摇动,这样就可以获得持续电流了.这是世界上第一台发电机.
实验做成了,他又在理论上探索.磁电之间是靠什么联系转换的呢?牛顿总结过万有引力,认为引力是在空间起超距作用,没有速度.法拉第想,不对.磁铁周围有磁力线,有一个磁场,导线周围也有电场,它们是通过场相互作用,而且有速度.但是,他的数学基础太差,不会推导这个公式,一时也无法用实验验证.他在发明权问题上是吃过几次亏的,便将这个思想先写了出来,以免将来有人又来抢头功：
我倾向于把磁力从磁极向外散布,比做受扰动的水面的振动,或者比做声音现象中空气的振动；也就是说,我倾向于认为,振动理论将适用于电和磁的现象,正像它适用于声音,同时又很可能适用于光那样.
这些想法,我希望能用实验实现.但由于我的许多时间用在公务上,这些实验可能拖延时日,在实验进行的过程中,这些现象可能被他人首先观察到；我希望,通过把本文件存放在皇家学院的文件柜里,那么将来我的观点被实验证实,我就有权声明,在某一个确定的日期,我已经有了这样的观点.就我所知,在目前除我本人以外,没有人知道这些观点,也没有人能说自己已经有了这样的观点.
迈·法拉第于皇家学院
1832年3月12日