登陆注册
9192300000032

第32章 法拉第(3)

法拉第的这个装置,实际上是世界上第一台变压器,它能使一个闭合回路里的电流,感应到另一个闭合回路里。如果单纯是为了变压,法拉第的这个实验是成功的,但是法拉第却很不满意,他的目的是要让磁变成电,而不是让电变成电,他还要进行进一步的探索。

发现了“伏打电感应现象”,法拉第苦苦思索,为什么是这样呢?他变换实验装置又做了几次实验发现:有铁芯的伏打电感应比没有铁芯的强,用圆铁环做铁芯比用直铁棒做铁芯强,原因就在于铁芯有导磁作用。圆铁环的导磁性比直铁棒好,由此分析,“伏打电感应”实际上是通过磁来传递的。

法拉第又想:为什么只有在一边电流接通或切断的瞬间,另一侧才能感应出电流呢?噢,原来产生“伏打电感应”的条件是磁的变化。想到这里,法拉第豁然开朗了。既然是磁的变化能产生电流,那为什么非要电流来产生变化的磁呢?直接用磁铁来产生磁的变化是不是可以呢?

法拉第马上实验,他在一个硬纸管上绕上电流计相联的闭合铜线圈,拿一根磁棒猛地向铜管里一插,果然,指针摆动了一下,成功了。法拉第异常兴奋,把磁转变成电的理想终于实现了。为了区别,法拉第把磁转变成电称为“磁电感应”。

法拉第并没有满足于发现“磁电感应”这个现象,他要像伏打那样制造出稳定的电流来。最后,他采用圆铜盘代替线圈,让它与强磁线做相对运动,终于产生了恒定的电流来。世界上第一台“发电机”就这样诞生了。

1831年8月至10月,法拉第相继发明了变压器和发电机,使机械能与电能之间的转化得以实现,大规模发电成为可能,电能真正开始登上人类的生产和生活的舞台。电动机、发电机、变压器的诞生宣告了电气时代的到来,电能,从它登上历史舞台至今,以它不可替代的优势进入了人类社会的各个角落,完全改变了人类的生活面貌。

场论的胜利

从1831年起,法拉第开始致力于纯粹的科学研究,其中最伟大的成果是场论思想的建立。

在场论建立之前,人们对宇宙的认识是牛顿力学为人们所描绘的图景。空间是一无所有的真空,物质是由无数具有质量的粒子组成的;而运动就是受到牛顿力学各条定律的支配,是秩序井然地进行的。知道了宇宙的今天,我们可以上溯万年,下推万年,以往的宇宙、未来的宇宙都可以描绘出来,牛顿力学所描绘的是一个高度理性的宇宙。后来,安培提出了分子电流假说,把所有的磁力统统归结成电流之间的作用力。这样,电磁学又纳入了牛顿力学的轨迹,物体、电荷和磁之间的作用力都归结为牛顿式的距离平方反比力,都是牛顿式的超距作用,描绘的都是牛顿式的宇宙图像。牛顿力学变成了“绝对真理”,许多物理学家自满了,以为物理学的框架已经建立。德国物理学家亥姆霍兹甚至说:“物理学的任务,在我们看来,归根结蒂在于把物理现象归结为不变的引力和斥力,而这些力的大小只和距离有关。”

然而,对于牛顿的理论,法拉第却持怀疑态度,并且提出了令人震惊的最伟大的思想——场。

1831年,法拉第作出了他最伟大的发现——电磁感应,同时他对牛顿力学产生怀疑,因为以牛顿力学为模板,建立起来的电动力学不能解释电磁感应这一新发现。

法拉第认为,空间不可能像牛顿所说的那样,除了以超距作用相互作用着的粒子以外什么东西也没有。在一根磁棒周围撒一把铁屑,铁屑就会描出一条条曲线,法拉第称之为“力线”。法拉第使导线在两个磁极中间运动,由于“电磁感应”导线所形成的闭合电路中产生了电流。如果在两个磁极之间真是一无所有的真空,那么导线中的感生电流是从哪儿来的呢?显然,空间并不真是空的,两个磁极的空间充满了“力线”,它们是实实在在的,可以被切割的线,导线的运动切割了“力线”,则闭合导线中就有感生电流,磁铁和电流周围的力线指示磁力的方向,称磁力线。法拉第把充满磁力线的空间叫做磁场。

法拉第对牛顿的超距作用深感怀疑。他无论如何不能相信一无所有的真空能够用无限大的速度传递力。在法拉第的场中,力的传递有一定的速度,需要一定的时间,而且力线可以做相对场源的运动。

场论和传统的牛顿力学对世界的认识大相径庭。牛顿认为,空间就是一无所有的真空,法拉第却认为空间充满了场;牛顿认为,物质只有一种状态,那就是实物粒子,法拉第认为所谓的实物粒子就是力场的中心奇点;牛顿派认为万有引力、电力和磁力都是超距作用;法拉第却认为这些力是以场为中介,像波一样传递的;牛顿派认为有一种力就对应着一种物质,各种力——万有引力……电力……相互无关,法拉第却认为各种力是统一的,可以在场中相互转化。

法拉第关于场的许多观念仍处于萌芽状态,带有推断、猜测的性质,甚至还有错误的成份,没有上升到理论高度,更没有形成一定的数学模式。然而,有一点是肯定无疑的,法拉第向传统的物理学所描绘的宇宙图景发出了挑战,是物理学上的一次革命。

受法拉第场论思想的影响,英国物理学家麦克斯韦继承法拉第开创的事业。在电磁学的研究中,麦克斯韦充分施展了自己非凡的物理思想和扎实的数学才能,提出后移电流理论,并在数学上得到了一组完整描述电磁场运动规律的过程——后来称麦克斯韦方程组,并且推导出电磁波的传播速度刚好等于真空中的光速。这就为场论的最后胜利奠定了基础。1887年法拉第逝世20年后,德国物理学家赫兹用实验验证了麦克斯韦的理论。至此,场论终于胜利了。

爱因斯坦对法拉第的场的思想作了高度评价:“我相信,从法拉第的电磁场概念中,后世仍旧可以学到许多东西,一点也不比前人已经学到的少。”

法拉第毕身致力于学术研究和科学实验,对金钱、荣誉看得很淡,常拒绝那些有丰厚报酬的商业技术研究,这导致他的生活每况愈下。1835年经首相梅尔本勋爵亲自批示,给法拉第等有杰出贡献的科学家发放政府津贴,法拉第拒绝接受,最后还是他的岳父说服了他。

“法拉第,你认为政府出钱资助科学事业,奖励科学家是错误的?”

“不,我没有为政府服务,就不应该接受政府津贴。”

“迈克尔,你搞科学难道不是为大家服务?你的科学为全世界服务,照我看,世界各国都应该给你年薪才对,你接受政府津贴,这样,你才能无后顾之忧,专心搞研究,为人类的知识宝库增添财富。”法拉第被说服了。

接受政府津贴,法拉第还是把其中的大部分捐献给了慈善机构,知道有谁遇到困难,法拉第就暗中把钱寄出,不留姓名和地址,帮助别人渡过难关,法拉第心里高兴得像孩子一样。

基于法拉第的贡献和名望,政府有意封他为爵士,但官方每一次派人试探都遭到拒绝。得到的回答始终是:“法拉第教授出身平民,他不想变成贵族。”法拉第还几次拒绝担任皇家学会会长和皇家学院院长的职务。他追求的不是荣誉,他追求的是实实在在的科学事业。法拉第把各国学术界向他颁发的奖章、证书,统统弃之一边,埋头于他的实验,他的科学研究之中。

法拉第的自然哲学的探索是他和大自然之间的对话,他的场思想,他的“自然统一、和谐”的朴素哲学观,在当时,很少有人能理解。法拉第孤独地探索着自己的道路,没有培养出继承自己科学事业的学生。然而,法拉第的科学讲演活动普及了科学知识,他凝集毕身精力,从事的科学研究,并将其总结在《科学实验研究》这本书中,遗留给后人。他虽然没有专门培养自己的学生,但是,当时几乎每一个有点成就的学者,都到皇家学院和他讨论过问题,受过他的教诲。

1867年8月25日,法拉第坐在椅子上,安详地睡着了,再也没有醒来。

同类推荐
  • 广告大王大卫 奥格威传奇

    广告大王大卫 奥格威传奇

    本书通过介绍大卫·奥格威一生的传奇故事,告诉人们,只有忠实·勤奋努力才能实现人生的价值,同时为社会作出贡献。
  • 秋瑾·徐锡麟

    秋瑾·徐锡麟

    本书介绍了秋瑾、徐锡麟这两个辛亥英烈如何从普通士大夫家庭的孩子发展成为影响和创造历史的英烈的一生的全纪录。
  • 屠基达自传

    屠基达自传

    《屠基达自传》汇集了大量由屠基达本人亲自撰写的珍贵文稿,其中包括了许多值得借鉴的历史资料、回忆、纪念文字等,内容丰富、精彩,情感真挚动人。从叙述的内容中,我们不但可以认识屠基达,认识中国的一位歼击机设计师,还可以从一个侧面了解到新中国航空工业艰难曲折、不断前进的发展历程。 这对我们今天从事和关注中国航空工业发展的人们来说,无疑具有深刻的启迪意义。
  • 撒切尔夫人给女人的13堂智慧课

    撒切尔夫人给女人的13堂智慧课

    2013年4月8日,英国前首相撒切尔夫人去世,享年87岁,引发全球媒体的关注。英国首相卡梅伦表示:“听到撒切尔夫人离世的消息,我十分悲伤。我们失去了一位伟大的领导人,一位伟大的首相,一位伟大的英国人”,“她不仅领导了英国,更拯救了英国”。美国总统奥巴马发表声明称,美国失去了一位“真正的朋友”。法国总统奥朗德表示,撒切尔是一名伟大的人物,她在英国历史上留下了深刻的印迹。
  • 曾国藩3:黑雨

    曾国藩3:黑雨

    修订老版讹误106处!一字未删,原貌呈现手稿!唐浩明独家作序认可版本!阅读收藏最佳版本!政商必读!最受中央国家机关干部欢迎的10本书之一,中纪委“读书推荐”栏目推荐学习。柳传志、宗庆后、白岩松鼎力推荐!历史小说巅峰之作,关于曾国藩最权威、最好看、最畅销的读本。了解千古名臣曾国藩的唯一经典,读懂国人处世智慧的殿堂之作。依据人民文学出版社三卷本《曾国藩》编校而成,全新修订原貌呈现。
热门推荐
  • 你的青春丢了我

    你的青春丢了我

    一段您有关于高考的故事就此展开,带有青涩、懵懂、倔强、叛逆、偏爱的我们走在那些与高考有关的日子,回首才发现,我们丢了很多东西。青春之作,敬请关注。
  • 重返十六岁:公主很忙

    重返十六岁:公主很忙

    被汉服男忽悠一块石头能让她重回十六岁,结果咒语念错了,穿越到楚朝去当公主!【天知道他是不是故意的】被同父异母亲妹妹虐待,嘤嘤嘤男神快来救!情敌+妹妹倒打一耙,连夜逃出皇宫,结果差点被骗到青楼里……遇到一个逗比师傅,武功还没学多少,就被发现打包送回皇宫……亲妹妹高高在上狂翻白眼,穿越公主的复仇大计即将开始!
  • 传说之写轮眼

    传说之写轮眼

    小心天照的紫黑色火焰、提防月读的神秘幻境!且看一个平凡普通的少年,在拥有成长型神器写轮眼之后的游戏之旅。在游戏中,他是让人闻风色胆的复仇者,《传说》世界的高手!在现实,原本普通的他,却一夜之间成为家财万贯的富翁。香车美女接踵而来,但是危机,却也源源不断得跟随。游戏与现实的成长,从此将引导他站在世界的巅峰!
  • 总裁霸爱:扑倒小厨师

    总裁霸爱:扑倒小厨师

    接近他,不过是她为了复仇之路能短一些,稳一些而已,可当他抛开花花世界,只集万千宠爱于她的时候,她的心开始动摇。他的深情,他的温柔,他的无微不至,让她最后还是渐渐沦陷了。我只是利用你!你不用对我这么好!”她推开他。意你利用得更彻底一点,由内至外,由身到心。”某宠妻狂魔温柔宣誓。--情节虚构,请勿模仿
  • 帝国继承人:爵少,STOP

    帝国继承人:爵少,STOP

    一场绑架案,让原本两个世界的孩子紧密相依。熊熊的火光照亮了昏暗的仓库,浓烟几乎把两团娇小的影子吞没下去。“清欢,我不会让你死的。”十年后,再见。他是帝国的神秘继承者,而她则成为夹缝中艰难求寸的赝品师。黑暗中,他又一次握住她的手,眯起危险又温暖的眸子,“你到底是谁?”
  • Main Street and Other Poems

    Main Street and Other Poems

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 第二次世界大战实录·战争扩大篇

    第二次世界大战实录·战争扩大篇

    《第二次世界大战实录·战争扩大篇》解析了二战逐步扩大化的详细过程,其内容包括德意横扫西欧、英国奋起抵抗、德意入侵非洲等等战火逐渐蔓延的势不可挡的趋势。战争扩大篇使读者再次体会到战争的可怖之处,让人了解到一旦战争开始,就很难结束的经验教训,本书通过描写敌我双方激烈的战斗,进一步强调和平的重要性,读来发人深省。
  • 天录凌真传

    天录凌真传

    解破人类DNA密码的“灵汇冷晶”让人盗走,让混混报复的高中生龙凌翼误打误撞与“灵汇冷晶”溶为一体,拥有破之再生的愈合能力以及永生不死的生命。其后被癫狂如疯子的端木欧鹏抓走,与桑星等人误入查牙寺,异形马怪群而袭击,封锁百年的僵尸复活。龙凌翼等人拼死逃走后,又落入敌手,同伴成尸……
  • 支配掠食者

    支配掠食者

    2915年1月16日,深圳市爆发了一种虫形变异的生物,人们称它们为支配者,然而殊不知道它们化身人类早已在人类之中潜藏了10年之久......
  • 那些与初恋有关的日子

    那些与初恋有关的日子

    初恋就像一枚青果,初尝时味涩,久嚼后却香甜可口,余味无穷。每个人都有过一段初恋,内容虽然不尽相同,但滋味却有相似之处,希望这本关于初恋、关于青春的小说,能够触碰到你心底最柔软的那根弦,引起你的共鸣。