法拉第(16)_应天故事汇

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一六

§三、在科学的殿堂里　　大自然中的电的现象，直到公元前六七世纪才有科学的观察和记录。当时欧洲波罗的海海边出产一种黄棕色的透明“宝石”，人们给它起了一个美好的名字——琥珀。其实，琥珀原来不过是一些松树树脂，由于地壳的变动，它们被埋到地下，受到巨大的压力，渐渐演变成化石，大地沉浮，沧海桑田，千万年以后，它们成为晶莹可爱的琥珀，重返地面。古希腊人喜欢把琥珀磨光，做成各种各样的装饰品。有一位哲学家，名叫泰勒斯，他能够预报日蚀。能够测量海船之间的距离，被人尊称为希腊“七贤”之一。他发现琥珀用毛皮摩擦以后，会粘上一些绒毛。更奇怪的是，琥珀旁边的一些绒毛也都仿佛变活了。他们虎虎有生气，昂头立了起来，有的更蹦到了琥珀上。泰勒斯记下了这个奇异的现象。　　两千年以后，英国名医吉尔伯特重新发现了泰勒斯的实验结果。吉尔伯特是英国著名女王伊丽莎白一世的御医，他在行医之余喜欢研究自然界的一切奇怪现象，特别是物体之间相互吸引或者相互排斥的现象。　　他发现，除了琥珀以外，像玻璃这样的东西，和丝绸摩擦以后，也能够吸引绒毛。他把这种现象叫做“电”。　　琥珀和玻璃所以具有这种吸引绒毛的奇妙本领，是因为它们经过摩擦带了电。“电”这个字就是吉尔伯特想出来的，他借用希腊文里的“琥珀”这个词，成了英文的“电”字。　　吉尔伯特的工作是开创性的。后来有人发现，物体带上电以后虽然有吸引绒毛的本领，可是带电物体彼此之间却常常是互相排斥的。到底在什么情况下相互吸引，在什么情况下相互排斥呢？解决这个问题的是法国国王路易十五的御园花园总管、化学家迪费。　　迪费用丝绸摩擦玻璃棒，用毛皮擦树脂棒，使两根棒都带上电。他用带电玻璃棒碰一下金箔，玻璃棒上的一部分电就传到金箔上，金箔也带了电。带电玻璃棒和带电金箔是互相排斥的。可是使他奇怪的是，把这张带电金箔靠近带电树脂棒的时候，它们却是相互吸引的。迪费试验了各种各样的带电物体，最后终于搞清楚了，原来电有两种，玻璃和树脂上所带的是两种性质完全不同的电。在刚才的实验中，玻璃棒和金箔带的都是玻璃电，是同性的，它们互相排斥；但金箔和树脂带的是两种不同的电，是异性的，它们互相吸引。同性电荷相斥，异性电荷相吸，得到了这一普遍成立的原理。　　这时大西洋彼岸新大陆的费城，有一个只上过两年学、印刷所学徒出身的学者。他的名字叫富兰克林，他也对电的研究发生了兴趣。开始富兰克林并不知道迪费的工作，他通过自己的实验，提出了一种和迪费不同的理论。富兰克林认为，电是一种“由极细微的粒子”组成的“弹性流质”。不论什么物体，都具有一定数量的“电流质”。这种电流质太多或者太少，都能够使物体显示出带电的性质。当玻璃棒受到摩擦的时候，电流质就流进玻璃棒，使它的电流质过多；这种电流质过多的状态称做带正电。当树脂棒受到摩擦的时候，树脂棒里的电流质就向外流出，使它的电流质过少；这种电流质过少的状态称做带负电。如果使带正电的玻璃棒和带负电的树脂棒接触，电流质就从玻璃棒流入树脂棒，这样它们都恢复了原来的中性，不再显示出电性，这就叫做中和。当然，富兰克林的所谓电流质是看不见的，他不过是这样猜测罢了。迪费的“双流质”理论和富兰克林的“单流质”理论，虽然针锋相对，誓不两立，然而从近代物质结构的观点看，他们这两种理论，却都有真理的因素，也都有谬误的成分。　　现代的原子结构理论告诉人们，原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。所以可以说，电有两种，而不是一种，迪费的说法是有一定道理的。但是一个物体中如果电子过多，那它就带负电；如果电子过少，那它就带正电。而所谓电荷的流动，一般也就是电子的流动。这样看来，富兰克林的猜测基本上还是正确的，只要把所谓的“电流质”改成电子，并且把流动方向倒过来就行了。　　两百多年来，大家一直沿用富兰克林的说法，如果突然更改，将会带来很多麻烦。所以，现在人们明明知道，在电路中一般是带负电的电子在流动，可是人们仍旧按照老习惯，把所谓正电荷的流动方向叫做电流方向。　　1752年6月，一个炎热的下午，北美殖民地第一大都市费城的集市上，贩卖烟、糖、酒、茶的摊子一个接着一个。那些当街叫卖的小贩，有不少是虔诚的清教徒。他们面带忧色，不安地抬起头来，看着黑压压的乌云聚拢过来。暴风雨快要来了。他们嘴里喃喃祈祷着急急忙忙收摊。　　可是，费城城里有一个胖胖的中年人，既不忧愁也不祈祷，他就是新大陆著名的学者富兰克林。刚响起第一阵闷雷，他就戴上三角帽，脑下夹着一只十字形的大风筝，急急忙忙地跨出了家门。他的儿子跟在后面，手里拿着一个沉甸甸的大玻璃瓶。雨点滴滴嗒嗒地掉下来了。他们躲进一个四面敞口的牛棚。富兰克林站在迎风的一边，乘着一阵大风，把风筝放到了天上。　　十字形的大风筝，迎着暴风雨向上飞，向上飞！　　它越来越小，变成了一个小白点，眼看就要钻进那朵最大最黑的乌云里去了。忽然，眼前一道亮光，接着一声巨响，脚下的土地也仿佛震得颤抖起来。富兰克林不去管这些，他不慌不忙，把手里的麻线卷向外放。　　麻线很快就放完了，他在麻线后面接上一条缎带向后退，不让铁钥匙和缎带淋着雨。这样，铁钥匙、淋湿了的麻线和风筝，构成了一个大导体，而这个大导体和地面是绝缘的。

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