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三一

　　光是一种波，这是无疑的了。然而，光是什么样的波呢？惠更斯认为光是纵波。大家也一直把光看做像声音一样，是一种疏密波。1809年，法国物理学家马吕斯在研究光的反射的时候，重新发现了惠更斯曾经发现过的光的偏振现象。马吕斯还以为自己的发现否定了光的波动说，因为在他看来，疏密波是不可能有偏振的。1817年，托马斯·杨提出了一种全新的见解，他假设光是横波，成功地解释了偏振现象。天然光线在和传播方面垂直的平面里，各个方向的振动都有，是杂乱的。天然光线射到某些晶体上，经过适当的反射或者折射，就像通过一个狭窄的栅栏，能够得到单一方向振动的光，这叫做线偏振光。1809年，法国物理学家菲涅耳和阿拉哥用实验证明，两束振动方向互相垂直的线偏振光不产生干涉，这就最后证明了光是一种横波。

　　波是振动的传播。要有波，必须有一种物质，它能够发生振动，并且作为媒介传播这种振动。声波用空气做媒介，水波用水做媒介，光波的媒介是什么呢？

　　太阳上如果发生一次爆炸，不管它声音多响，人们在地球上是听不到的，因为声波不可能穿越真空。可是太阳发出的光却能够穿越真空，到达地球上。这是为什么呢？为了解释光波能够通过真空，物理学家们假定，真空中存在一种所谓的“以太”物质，光波就是依靠“以太”传播的。

　　以太这个名词，是古希腊人创造的。他们认为，空中充满了以太，主张光的波说的人，借用以太这个古老的名词，赋予它许多奇妙的性质。传播光波的以太无所不在，不但要充满宇宙空间，而且要渗入气体、水、玻璃等一切透明体中。光的以太必须没有质量，没有一点摩擦阻力，不影响行星运动，也不影响分子和原子的运动。这样说来，以太一定是一种极其稀薄的气体。然而，气体和液体里不能传播横波，只有固体才能传播，所以以太必须具有固体的性质。既是极稀薄的气体，又要具有固体的性质，这是自相矛盾的。

　　对于菲涅耳和安培等倡导以太的人来说，这是一个难以克服的困难。然而，尽管有困难，光借助以太传播的假说，仍旧越来越风行。

　　法拉第对这种机械论的由微粒组成的以太抱着怀疑的态度。对他来说，所谓的真空就是场。场中充满了电力线、磁力线，还有引力线，这些力线不就可以振动吗？它们不就可以传播波吗？为什么一定要有以太存在呢？法拉第一直相信，光的波动是和电磁有关系的。

　　1845年8月30日，法拉第再次研究电和光的关系。这类实验过去已经做过五次，全失败了。现在是第六次。法拉第把透明的导电的电解质放在两个电极中间，在电极上加上很高的电压，然后让一束偏振光通过这个电解质。结果对偏振光没有什么影响。

　　实验失败了。法拉第又把导电的电解质改成不导电的电介质，水晶、冰洲石、玻璃、松脂他全都试了，全都失败了。这第六次尝试，又以失败告终。

　　30年以前，法拉第跟随戴维游历意大利的时候，看到过意大利科学家莫里契尼所做的一个实验。莫里契尼把一枚钢针放在一个大凸透镜下，透镜对准太阳，把阳光会聚到钢针上，他想借助阳光使钢针磁化。实验失败了，但是莫里契尼的思想——光和磁有关系，给年轻的法拉第留下了难忘的印象。现在法拉第所做的用电场影响光的实验失败了，他决定把电场改成磁场。这是试图用另一种方式证实莫里契尼的设想，同时也是法拉第自己的推断。

　　法拉第把一种透明物质放在电磁铁的两个磁极中间，前后各放一个尼科耳棱镜，前面的做起偏振器，后面的做检偏振器。入射的天然光线通过起偏振器以后成为线偏振光，它穿过被试验的物质，射到检偏振器上。调整起偏振器和检偏振器偏振面的相对位置，当它们互相垂直的时候就没有光线射出。法拉第拉通电磁铁的电源，希望磁场能使线偏振光的偏振面发生旋转，这样的话，就会有光线从检偏振器射出。但是不行，没有光线射出。磁场对于被试验的物质中的线偏振光没有影响。

　　法拉第拿各种各样的透明物质来试验，全都不行。最后，他拿自己在15年前试制出来的一条长方形的重玻璃做试验，终于获得了成功。电源没有接通的时候，检偏振器后是一片漆黑，电源接通以后，出现了一线淡淡的光。法拉第反复试验，都是同样的结果。显然，磁场使重玻璃中的线偏振光的偏振面发生了旋转。法拉第在1845年9月13日的实验日记里写着：“实验证明磁力和光彼此是有关系的。这个事实对于这两种状态的自然力的研究，很可能具有巨大的价值，由此很可能产生极丰硕的成果。”

　　磁和光发生了联系。两种似乎毫不相干的自然现象，竟是密切相关的！
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