法拉第(26)_學達書庫

二六

　　對於自己的想法，法拉第也用一個個實驗來決定是否可取。法拉第最終找到了研究電化學規律的辦法，稱量電極上析出的物質重量，把它和流過電極的電量進行比較。過去很少有人做定量的實驗，法拉第做了，而且做得很精確，所以他取得了成功，總結出兩條電解定律，稱為法拉第電解定律。這兩條定律如果用法拉第的原話來敘述，後來的讀者讀起來也許會感到困難。這兩條法拉第電解定律是：「電解的時候，在電報上析出的物質重量，同通過電極的電量成正比；而如果通過的電量相同，那麼析出的不同物質的化學『克當量』數就相等。」

　　與此同時，法拉第不但發現了兩條電解定律，他還制訂了一系列電化學術語——電解、電解質、陽極、陰極這些專用的科學術語，都是他在一位劍橋大學教授的幫助下創立的。法拉第是電化學的先驅。兩條電解定律是電化學的基礎，直到今天仍在電解和電鍍工業上廣泛應用。另外，法拉第電解定律還有更深一層的理論意義，在人類認識物質結構的道路上邁出了一大步。

　　然而，法拉第並沒有沿著這個方向走下去。當時相關的阿伏伽德羅理論還僅僅是個假設，相信的人還不太多。法拉第心目中的原子是波斯科維奇式的，它知道爾頓、阿伏伽德羅那種有一定質量的、彈性小球式的原子大不一樣。法拉第並不是沿著他們的原子論道路向前走的。他有自己的道路。在科學思想上，他是一個離經叛道的革命者。

　　歷史上建立的牛頓力學是一個宏偉的體系。但不是牛頓一個人的功績。這是一個時代的產物。波蘭天文學家哥白尼衝破中世紀宗教神學的桎梏，提出了太陽中心說。接著，德國天文學家開普勒在前人觀測數據的基礎上提出行星運動三定律，意大利物理學家、天文學家伽利略經過大量的觀察和實驗，提出了擺的等時性定律和落體定律。牛頓的功勞正像他自己說的那樣，他比笛卡兒看得遠，是因為他站在巨人的肩上。

　　開普勒和伽利略就是兩個這樣的巨人。牛頓看出了開普勒行星運動三定律和伽利略落體定律之間的內在聯繫。原來天上的行星運動和地上的落體運動，都服從相同的規律。牛頓終於發現了萬有引力定律和運動三定律，奠定了經典力學——又稱牛頓力學的基礎。牛頓最重要的著作是《自然哲學的數學原理》，在1687年出版，這是一部劃時代的巨著，不僅對隨後幾個世紀科學技術的發展具有指導意義，而且對哲學以至一般的社會政治思想都產生了巨大的影響。

　　牛頓力學的建立，宣告了基督教經院哲學和亞裡士多德—托勒學派對物理學專橫統治的結束。

　　然而，真正的科學家對於事物常常抱著懷疑和批判的態度，即使是對自己獲得了巨大成功的理論，也是這樣。牛頓在給他的朋友本特利博士的信中，就對自己萬有引力定律中那種穿越真空的超距作用表示懷疑，稱它是「謬論」。他說：「引力居然是物質內在的、固有的和根本的，因而一個物體可以穿過真空超距地作用於另一個物體，不要任何一種東西的中間參與，就把作用和力從一個物體傳遞到另一個物體；這種說法對我來說，尤其荒謬，我相信，凡是在哲學方面有思考能力的人，決不會陷入這種謬論之中。

　　當1831年法拉第發現電磁感應的時候，面臨的就是這樣一個局面，牛頓的巨大身影君臨著整個自然科學界，許多牛頓的信徒和機械論者企圖把整個物理學甚至化學納入牛頓力學的軌道。在牛頓之後的1785年，庫侖發表了關於兩個靜止的點電荷之間相互作用力的庫侖定律，把電學從定性描述提高到定量研究的水平，同時開始把電學引入牛頓力學的軌道。

　　但是，電荷之間可以是引力，也可以是斥力。後來，庫侖把自己的定律推廣到磁的相互作用上，雖然顯得有點勉強，但是總算磁學也納入了牛頓力學的軌道，大體上實現了牛頓學的理想，把宇宙間的一切力都歸結為粒子之間的超距作用力。不過，現在有了三種力：萬有引力、電的庫侖力和磁的庫侖力，這三力的來源分別是質量粒子、電荷粒子和磁荷粒子。三種粒子三種力，互不相干。

　　1920年，奧斯特又發現通電流的導線能使磁鍼偏轉。問題複雜了。電和磁是有關係的！牛頓學派認為，每一種力從屬一種物質：萬有引力從屬質量粒子，電力從屬電荷粒子，磁力從屬磁荷粒子。

　　可是現在，電和磁糾纏在一起了，牛頓學派的理想受到了挑戰。

　　不久後，法國物理學家比奧和薩伐爾提出了比奧——薩伐爾定律。根據這個定律，磁鍼放在電流周圍，會受到一個磁力的作用：磁力的大小和電流強弱成正比，和電流方向，那麼大拇指所指示的就是磁力的方向。後來，安培又提出了分子電流的假說，解決了磁性起源問題早在中世紀就已經知道，磁極永遠成對出現，不可分離。但是一直無法解釋這個現象。現在安培假設，物體的每個分子相當於一根小磁棒，電流方向和磁棒南北極指向的關係由右手螺旋定則確定。一般的物質，分子電流的方向是雜亂的，所以它們的磁性互相抵消，整體來說並不顯出磁性；而磁鐵的分子電流都按一定的方向排列，它們的磁性可以迭加起來，所以整塊磁鐵顯示出磁性來。這樣，就找到了磁的根源，原來磁性是從電流來的，什麼南北極的磁荷，什麼兩種磁流體，實際上都是不存在的。一切磁力，包括磁鐵之間的相互作用，磁鐵對電流的作用和電流對磁鐵的作用，歸根結底都是電流之間的作用力，這種力叫做安培力，它的大小和方向由安培比奧薩伐爾定律決定。

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