法拉第(27)_學達書庫

二七

　　安培把所有的磁力統統都歸結成電流之間的作用力：兩種彼此平行的電流元，方向相同的時候相互吸引，方向相反的時候相互排斥；所謂的磁極同性相斥，異性相吸，實際上就是方向相同的兩個圓形電流彼此相吸，方向相反的彼此相斥。描繪一幅牛頓式的宇宙以安培為代表的法國科學家，發展牛頓的思想，把電磁學納入牛頓力學的軌道，取得了很大的成功。但是引起了法拉第的懷疑和安培意見相左的人是不少的。首先是奧斯特。他採用康德的哲學語言，把自己所發現的電流磁效應說成是「電的衝突」脫離金屬導線跑了出去，使放在通電導線附近的磁鍼發生了偏轉。什麼叫「電的衝突」？

　　一般人當然說不上。連信奉康德哲學的戴維也說不清楚。就是奧斯特本人，也沒有給「電的衝突」下一個明確的定義。

　　還有沃拉斯頓，也反對安培的主張。安培把一切磁力歸結為電流元之間的相互作用，而兩個平行電流元之間的作用力是沿著它們的連線的，是一種所謂的「中心力」，像庫侖力那樣，不是相吸就是相斥。奧斯特的磁鍼偏轉實驗，法拉第的電磁轉動實驗，表現出來的磁力卻都是有轉動傾向的「圓周力」。在安培看來，「圓周力」是「中心力」所合成的，他用自己的理論成功地解釋了奧斯特和法拉第的實驗。沃拉斯頓和安培針鋒相對，他認為電流周圍有一圈圈圓形的「磁流體」，它們對磁鐵或者磁鍼產生作用，形成一圈圈「圓周力」。奧斯特和法拉第的實驗就是這種「圓周力」作用的結果。至於安培在巴黎科學院所表演的平行通電導線之間的相吸引或者排斥的「中心力」，沃拉斯頓也有辦法解釋，他反其道而行，認為「中心力」是「圓周力」所合成的。

　　在1821年發現電磁轉動以前，法拉第還是安培派。他在那年夏天所寫的《電磁研究歷史概況》一文中說，在已經發表的所有觀點當中，只有安培的觀點還算夠得上「理論」這個稱號。然而，這篇《概況》直到1822年2月才發表，那時候法拉第已經發現電磁轉動，他的想法開始改變了。就在這期雜誌上，編輯寫了按語，說明法拉第先生已經背離原來的觀點。

　　法拉第的觀點確實開始改變了。奧斯特所說的「『電的衝突』脫離金屬導線跑了出去」，沃拉斯頓所說的「一圈圈圓形的『磁流體』」，雖然叫人覺得玄玄的，卻也包含了某種真理的胚芽。法拉第發現，用沃拉斯頓的語言分析、解釋奧斯特和他自己的實驗，又自然又直觀，不像安培的理論，要用許多數學，繞許多彎子。但是法拉第對安培仍舊是很尊敬的。他在寫給德拉裡弗的信中說，自己新做電磁轉動實驗用沃拉斯頓的論點很好解釋，用安培的理論卻很難解釋。

　　可是法拉第在這一封信裡，竟然稱「安培先生的實驗是卓越的，他的理論是巧妙的；至於我自己，在收到你的信之前，我很少想到它，這僅僅是因為我天生就對哲學理論抱懷疑態度，我認為，非常需要實驗的證據。」

　　法拉第數學不好，只在小學學過一點加減乘除，後來整天忙著做實驗，也沒有時間系統地學數學。他要理解安培那種高深的數學語言是有困難的。然而，也正因為不能很好地掌握安培的理論，所以他也不能輕易地否定安培循著牛頓力學的途徑發展起來的電動力學。從1821年到1831年這十年，法拉第一直在「牛頓-安培派」和「反牛頓-安培派」之間徘徊。

　　他時而使用沃拉斯頓的語言分析問題，時而又用實驗去證實安培所預言的現象。

　　1831，法拉第作出了他最偉大的發現——電磁感應。10年的願望一旦實現，他極度興奮，同時也感到震驚。他再也不能相信安培以牛頓力學為模板發展起來的電動力學了。因為用安培的概念，用電動力學作工具，不能解釋電磁感應這個新發現。

　　牛頓說，空間除了粒子以外什麼也沒有，沒有粒子的地方是一無所有的真空。法拉第對牛頓的說法感到懷疑。法拉第的直覺告訴他，空間不可能真的像牛頓所說的那樣，除了以超距作用相互作用著的粒子以外，什麼東西也沒有。在一根磁棒周圍撒一把鐵屑，鐵屑就會描畫出一條條曲線；那是因為鐵屑在磁棒周圍被磁化，變成了無數個小磁鍼。它們所指示的方向就是磁棒對磁鍼的作用力的方向，因為各點方向不同，所以形成曲線。法拉第把這些曲線叫做「力線」，他認為磁棒周圍的空間存在著力線。

　　過去亞裡士多德派的哲學家在討論磁鐵的磁性的時候就使用過力線這個名稱。他們用力線解釋磁力，但是並不把它當做實有的東西，也沒有給它下一確切的定義。法拉第給力線下了明確的定義，它不僅表示磁力的方向，還可以表示磁力的大小。他把力線當做實實在在的東西，用力線來思考問題，解決問題法拉第使導線在兩個磁極中間運動，由於所謂的「磁電感應」，導線所形成的閉合電路中產生了感生電流。如果兩個磁極之間的空間真是「一無所有」的真空，那麼導線中的感生電流是從哪裡來的呢？顯然，空間並不真是空的。兩個磁極之間的空間充滿了力線。

　　它們是實實在在的，可以被切割的線。導線的運動如果切割了那一根根力線，導線所形成的閉合電路中就會有感生電流出現。切割的力線越多，切割得越快，感生電流就越大，導線的運動如果不切割力線，電路中就不會有感生電流產生。不僅磁鐵周圍的空間有力線，電流周圍也有力線。奧斯特所謂有「圓形的電的衝突」，沃拉斯頓所謂「圓形的磁流體」和「圓周力「，其實講的都是同一種東西——力線。磁鐵和電流周圍的力線指示磁鍼的受力方向，所以叫磁力線，充滿磁力線的空間叫磁場。

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