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第33章 敢于提出新学说

磁致旋光效应和抗磁性的发现,使法拉第受到很大启发,一个崭新的思想终于脱颖而出。

当时,“超距作用”的观念十分流行。牛顿曾经为超距观念苦恼过,但是最终他还是采用了超距的说法。

100多年来,牛顿力学成了物理学的权威。“超距作用”观念不但支配了天体力学,也使电磁学受到很大影响。

牛顿的影响实在太大了。科学家们普遍认为,力的传递是即时而超距的,也就是说不管传递多远都不需要时间,一个电荷或者磁极周围的空间,除了距离以外,一无所有,连法国的电学大师安培、库仑,也持同样观点。

库仑曾于1784年发现电荷相互作用的定律,这一定律后来被称做库仑定律,其形式和牛顿万有引力公式完全一样:与电量大小成正比,与距离平方成反比。

因而从一开始,电学就理所当然地被纳入牛顿力学的轨道。“超距作用”的观念自然成为流行的观念。

法拉第并不随波逐流,他对法国同行们的成功十分的佩服,但对他们的思路却不愿盲目信从。

法拉第从自己的大量实验事实出发,对“超距观念”提出了怀疑。他相信物质到处存在,没有不被物质占有的中空地带,因此电力和磁力不能凭空随意传递。

这个思想,法拉第酝酿了十几年,在没有找到充分的实验证据以前,他不愿意草率匆忙地把自己的科学假设公布于众。

摧毁旧学说,需要新的武器,法拉第现在终于找到了这种武器,那就是杰出的“力线”概念。

法拉第把铁粉撒在磁铁周围,铁粉立刻呈现出有规则的曲线,从一个磁极到另一个磁极,接连不断,他把这种曲线称为力线。

法拉第进一步用实验证明,这种力线不单单具有几何的性质,同时具有物理性质,导线里感应电流的大小,完全取决于导线截割磁力线的数目,而同导线的移动位置丝毫不相关联。换句话说,磁力线越密的地方,磁的强度越大。

用这种全新的眼光来观察,电荷或者磁极周围的空间不再是一无所有,而是布满了向各个方向散发出去的力线,电荷或者磁极便是力线的起点。

从这一事实出发,法拉第在物理学上第一次提出“场”的概念。他把布满磁力线的空间称做磁场,而磁力便是通过连续的场传递的。牛顿力学“超距作用”的神圣殿堂就如此被动摇了。

法拉第力线观念的建立,看起来不像发现电磁感应那样富于戏剧性,然而它在电磁学上的意义却是深远的。

这是深思熟虑的硕果。早在1832年,也就是法拉第发现电磁感应的第二年,他在写给皇家学会的名为《新观点》的一封密封函里就阐述了这一天才的思想。

法拉第写道:

磁作用的传播需要时间,也就是当一块磁铁作用于另一块远处的磁铁或者一块铁时,产生作用的原因是逐渐地从磁体传播开去的。

我认为可以把它叫做磁场。这种传播需要一定的时间,而这个时间显然是非常短的。

我还认为,电感应也是这样传播的,磁力从磁极向外传播类似于起波纹的水面的振动,或者像声音传播的空气振动。

也就是说,我倾向于认为,振动理论可以用于电和磁的现象,正像它适用于声音,同时也很可能适用于光。

法拉第的这封密信,在皇家学会的文件柜里沉睡了100多年,直到1938年才被后人发现启封。

在这封信中他预言了电感应和磁感应以波的形式向外传播,暗示了电磁波存在的可能,还以非凡的洞察力预见了光可能是一种电磁振动的传播。

这实在是天才的预言!它犹如一颗耀眼闪光的钻石,即使封在尘埃里也无法遮住那夺目的光芒。

连法拉第本人也感觉到这一点。谨慎地沉默了14年后,他再也忍不住了,密封信里的“新观点”终于脱颖而出。

1846年,法拉第根据力线这一崭新的思想,明确提出了光的电磁学。他在《哲学杂志》上发表了论文《关于辐射线振动的思考》。

这是法拉第全部科学著作中的瑰宝,其光彩直到若干年以后才被人们发现。

在这篇论文里,法拉第定性地提出,电力线和磁力线的振动,就可以产生光和其他辐射现象。一个革命性的、使人耳目一新的学说,就如此产生了。

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