法拉第(32)_应天故事汇

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三二

这是一个划时代的新发现。法拉第的信念——自然界的各种“力”是统一的，得到了证实。像过去一样，法拉第不满足于已经取得了的结果，他继续实验，研究磁场强度、磁极位置等因素对这个新发现的“磁致旋光效应”有什么影响。为了对各种物质做试验，法拉第改进仪器，用铁锚做成一个巨型电磁铁。原来没有旋光性的物体包括一些液体，在强大的磁场作用下，也产生了旋光性。法拉第定在11月4日向皇家学会报告磁致旋光现象有，但是还没有来得及报告，又有了重要的新发现。11月6日，法拉第发现了物质的抗磁性。那真是些紧张而又欢乐的日子。　　法拉第已经54岁，仍旧接二连三地作出重大的新发现。他给自己的好朋友、瑞士物理学家德拉里弗写了一封长信，报告自己的工作，和朋友分享自己的欢乐。30年以前，法拉第背着猎枪跟在戴维爵士后面当听差的时候，德拉里弗的父亲坚持要把他当做一个平等的科学家来款待，从此以后，他和德拉里弗教授通信，后来又和教授的儿子通信，和他们成了好朋友。　　由于发现磁致旋光效应和抗磁性现象，第二年法拉第获得了伦福德奖章和皇家奖章，在皇家学会的历史上，把这两项奖章授予同一个人，是罕见的。作为一个天才的、勤奋的实验物理学家，法拉第的声誉越来越高，他是无与伦比的。　　然而作为一个理论家，或者用法拉第自己的话来说，作为一个自然哲学家，他却得不到承认。就在他获得皇家学会两枚奖章的1846年，他发表了一篇论文，题为《关于光振动的想法》。　　这是一篇很短的奇特的论文。它的来历很奇特。　　本来定好，是惠斯通讲他自己新发明的电磁记时器，可是惠斯通怕讲不好，临阵怯逃。皇家学院的讲演大厅里已经有几百名听众在等候，法拉第没有办法，只能临时对付着上去讲了一通。因为没有准备，法拉第向大家声明，这不过是随便谈谈他的一些“不成熟的想法”。这些“不成熟的想法”被法拉第的老朋友菲利浦斯拿去整理发表，后来又收在《电学实验研究》中，就成了这篇《关于光振动的想法》。它的内容也有点特别——法拉第的三大卷《电学实验研究》，讲的几乎全都是实验所观察到的实实在在的事情，在这篇论文里他却是谈自己的想法。他说“我斗胆提出的观点是：把（光的）辐射看做一种在力线中所作的高级振动。我们知道，物质的粒子就靠这些力线联系在一起，物质的质量也靠它们联系。我的观点是要排除以太，但是并不排除振动。我相信，只有这种振动才能解释那奇异、美妙、变化多端的偏振现象。这种振动同受扰动的水面上所产生的振动，同气体、液体中的波是不一样的，因为后面这类振动是直接的，是向着或者离开作用中心的，而前者却是横向的。” 　　这是一篇伟大的预言，它指示了今后几十年光的电磁理论的发展方向——光是“力线的振动”，1865年麦克斯韦从理想上推出这个结论，1888年赫兹又用实验加以证实：“排除以太”，1905年也在受因斯坦的相对论中得到了实现。然而，在当时，法拉第这篇具有远见卓识的论文却受到冷落。　　力线、力线的振动、场法拉第的这些自然哲学思想，一般有数学修养的物理学家是看不上眼的；然而却有两位年轻的数学物理学家，被法拉第新颖的见解吸引住了。一个是格拉斯哥大学的自然哲学教授威廉·汤姆生，也就是后来的开尔文勋爵，另一个就是麦克斯韦。　　1845年，21岁的汤姆生见到了法拉第。汤姆生敬仰这位年过半百的实验大师，向他请教，法拉第第一次得到知音——一位认真对待力线的同行，和年轻人一见如故。不久之后，法拉第收到意大利物理学家阿伏伽罗寄来的一篇电学论文，论文中应用了高深的数学，法拉第看不懂，他把论文寄给汤姆生，请他谈谈看法。1845年8月6日，汤姆生给法拉第回了一封长信。年轻人不仅简略地概括了阿伏伽德罗论文的要点，而且谈了自己的正在从事的研究。在信的结尾，汤姆生谈了一些自己的想法。他认为，根据力线概念，有三个问题是值得研究的：“我想，第三个从来没有研究过的问题，是关于透明电介质对偏振光的作用。” 　　汤姆生说从来没有研究过这个问题，这是不对的。　　1822年，法拉第就曾经研究过这个问题，当时没有得到结果，所以也就没有发表。在相隔23年以后，法拉第重新寻找光和电磁的关系，无疑是受到了汤姆生这封信的影响。这次法拉第获得了成功，发现了磁致旋光效应和抗磁性现象。后来，汤姆生也发表了几篇关于电磁问题的论文。1853年发表的《瞬变电流》指出了莱顿瓶放电的振动性质。这是向着正确的方向前进。假如汤姆生沿着这条道路走下去，本来他是有可能完成创建电磁场理论的大业的。可惜这位10岁进大学、22岁当教授的天才科学家兴趣太广泛，他没有坚持下去。用数学语言表述法拉第的物理思想，建立完整的电磁场理论，这个任务落到了麦克斯韦身上。　　1831年11月3日，刚好在法拉第发现电磁感应以后不久，麦克斯韦出生在苏格兰首府爱丁堡。　　跟出身寒微的戴维和法拉第不同，他家学渊源，祖上有不少学者名流。父亲在乡下有产业；职业是律师，兴趣却在科学技术上。

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