法拉第(16)_學達書庫

一六

　　§三、在科學的殿堂裡

　　大自然中的電的現象，直到公元前六七世紀才有科學的觀察和記錄。當時歐洲波羅的海海邊出產一種黃棕色的透明「寶石」，人們給它起了一個美好的名字——琥珀。其實，琥珀原來不過是一些松樹樹脂，由於地殼的變動，它們被埋到地下，受到巨大的壓力，漸漸演變成化石，大地沉浮，滄海桑田，千萬年以後，它們成為晶瑩可愛的琥珀，重返地面。古希臘人喜歡把琥珀磨光，做成各種各樣的裝飾品。有一位哲學家，名叫泰勒斯，他能夠預報日蝕。能夠測量海船之間的距離，被人尊稱為希臘「七賢」之一。他發現琥珀用毛皮摩擦以後，會粘上一些絨毛。更奇怪的是，琥珀旁邊的一些絨毛也都仿佛變活了。他們虎虎有生氣，昂頭立了起來，有的更蹦到了琥珀上。泰勒斯記下了這個奇異的現象。

　　兩千年以後，英國名醫吉爾伯特重新發現了泰勒斯的實驗結果。吉爾伯特是英國著名女王伊麗莎白一世的御醫，他在行醫之餘喜歡研究自然界的一切奇怪現象，特別是物體之間相互吸引或者相互排斥的現象。

　　他發現，除了琥珀以外，像玻璃這樣的東西，和絲綢摩擦以後，也能夠吸引絨毛。他把這種現象叫做「電」。

　　琥珀和玻璃所以具有這種吸引絨毛的奇妙本領，是因為它們經過摩擦帶了電。「電」這個字就是吉爾伯特想出來的，他借用希臘文裡的「琥珀」這個詞，成了英文的「電」字。

　　吉爾伯特的工作是開創性的。後來有人發現，物體帶上電以後雖然有吸引絨毛的本領，可是帶電物體彼此之間卻常常是互相排斥的。到底在什麼情況下相互吸引，在什麼情況下相互排斥呢？解決這個問題的是法國國王路易十五的禦園花園總管、化學家迪費。

　　迪費用絲綢摩擦玻璃棒，用毛皮擦樹脂棒，使兩根棒都帶上電。他用帶電玻璃棒碰一下金箔，玻璃棒上的一部分電就傳到金箔上，金箔也帶了電。帶電玻璃棒和帶電金箔是互相排斥的。可是使他奇怪的是，把這張帶電金箔靠近帶電樹脂棒的時候，它們卻是相互吸引的。迪費試驗了各種各樣的帶電物體，最後終於搞清楚了，原來電有兩種，玻璃和樹脂上所帶的是兩種性質完全不同的電。在剛才的實驗中，玻璃棒和金箔帶的都是玻璃電，是同性的，它們互相排斥；但金箔和樹脂帶的是兩種不同的電，是異性的，它們互相吸引。同性電荷相斥，異性電荷相吸，得到了這一普遍成立的原理。

　　這時大西洋彼岸新大陸的費城，有一個隻上過兩年學、印刷所學徒出身的學者。他的名字叫富蘭克林，他也對電的研究發生了興趣。開始富蘭克林並不知道迪費的工作，他通過自己的實驗，提出了一種和迪費不同的理論。富蘭克林認為，電是一種「由極細微的粒子」組成的「彈性流質」。不論什麼物體，都具有一定數量的「電流質」。這種電流質太多或者太少，都能夠使物體顯示出帶電的性質。當玻璃棒受到摩擦的時候，電流質就流進玻璃棒，使它的電流質過多；這種電流質過多的狀態稱做帶正電。當樹脂棒受到摩擦的時候，樹脂棒裡的電流質就向外流出，使它的電流質過少；這種電流質過少的狀態稱做帶負電。如果使帶正電的玻璃棒和帶負電的樹脂棒接觸，電流質就從玻璃棒流入樹脂棒，這樣它們都恢復了原來的中性，不再顯示出電性，這就叫做中和。當然，富蘭克林的所謂電流質是看不見的，他不過是這樣猜測罷了。迪費的「雙流質」理論和富蘭克林的「單流質」理論，雖然針鋒相對，誓不兩立，然而從近代物質結構的觀點看，他們這兩種理論，卻都有真理的因素，也都有謬誤的成分。

　　現代的原子結構理論告訴人們，原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成的。所以可以說，電有兩種，而不是一種，迪費的說法是有一定道理的。但是一個物體中如果電子過多，那它就帶負電；如果電子過少，那它就帶正電。而所謂電荷的流動，一般也就是電子的流動。這樣看來，富蘭克林的猜測基本上還是正確的，只要把所謂的「電流質」改成電子，並且把流動方向倒過來就行了。

　　兩百多年來，大家一直沿用富蘭克林的說法，如果突然更改，將會帶來很多麻煩。所以，現在人們明明知道，在電路中一般是帶負電的電子在流動，可是人們仍舊按照老習慣，把所謂正電荷的流動方向叫做電流方向。

　　1752年6月，一個炎熱的下午，北美殖民地第一大都市費城的集市上，販賣煙、糖、酒、茶的攤子一個接著一個。那些當街叫賣的小販，有不少是虔誠的清教徒。他們面帶憂色，不安地抬起頭來，看著黑壓壓的烏雲聚攏過來。暴風雨快要來了。他們嘴裡喃喃祈禱著急急忙忙收攤。

　　可是，費城城裡有一個胖胖的中年人，既不憂愁也不祈禱，他就是新大陸著名的學者富蘭克林。剛響起第一陣悶雷，他就戴上三角帽，腦下夾著一隻十字形的大風箏，急急忙忙地跨出了家門。他的兒子跟在後面，手裡拿著一個沉甸甸的大玻璃瓶。雨點滴滴嗒嗒地掉下來了。他們躲進一個四面敞口的牛棚。富蘭克林站在迎風的一邊，乘著一陣大風，把風箏放到了天上。

　　十字形的大風箏，迎著暴風雨向上飛，向上飛！

　　它越來越小，變成了一個小白點，眼看就要鑽進那朵最大最黑的烏雲裡去了。忽然，眼前一道亮光，接著一聲巨響，腳下的土地也仿佛震得顫抖起來。富蘭克林不去管這些，他不慌不忙，把手裡的麻線卷向外放。

　　麻線很快就放完了，他在麻線後面接上一條緞帶向後退，不讓鐵鑰匙和緞帶淋著雨。這樣，鐵鑰匙、淋濕了的麻線和風箏，構成了一個大導體，而這個大導體和地面是絕緣的。

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