法拉第(28)_學達書庫

二八

　　法拉第的場的概念，和過去遵循牛頓力學的思想發展起來的勢場概念，有著本質區別。牛頓式的場是虛設的，而法拉第的場卻是實有的。把太陽周圍的空間，把一個靜止點電荷周圍的空間叫做場，不過是為了使用形象化的語言，為了數學計算的方便。不用場的概念，照樣可以計算行星繞太陽運行的軌道，照樣可以計算電荷的分佈。在牛頓式的場中畫上一條條力線，不過是為了指示力的方向；但是實際上，這個力歸根結底仍舊是兩個天體或者兩個電荷之間的超距作用，和場無關。把力線取消，牛頓式的場也就恢復了它的本來面目——一無所有的真空。所以，牛頓派的物理學家一般不用力線和場這些名詞。

　　然而，法拉第引進場的概念，卻不單是為了尋求形象化的語言和方便的數學工具。法拉第的場不是可有可無的，它已經不是一無所有的真空。在他的場中，力線是實實在在的東西，就像蜘蛛網似的佈滿了空間，它們不僅表示力的方向、大小，而且就像真實的橡皮線、棉線、絲線一樣，可以變形、運動，可以被切割，切割的時候還會產生阻力。這些力線雖然看不見，摸不著，但是人們可以用間接的辦法證實它們的存在。只要拿一根導線在磁場中運動，叫它切割磁力線，這時不僅在導線所構成的閉合電路中會有感生電流產生，而且手上會感到阻力存在，就像在水裡運動的時候感到阻力一樣。法拉第的力線有這麼豐富的物理內容，當然不能隨意取消；力線所在的空間——場當然也就有必要存在了。

　　在牛頓的場中，力線相對於場源是靜止不動的，而在法拉第的場中，力線相對於場源是可以運動的。

　　牛頓式的場，無論是引力場還是靜電場，力線固定在場源上，就像自行車輪子的輻條固定在輪轂上那樣，力線隨著場源運動，就像輻條隨著輪轂運動；如果輪子是剛性的，那麼輪轂運動所引起的輻條運動是即時傳遞，一點時間也不耽誤。引力的傳遞，靜電力的傳遞，都是超距作用。比如太陽和地球相距15000萬公里，光從太陽傳播到地球還需要八分多鐘，可是引力的傳遞卻是即時的。

　　法拉第對牛頓的超距作用深感懷疑。他經常引用牛頓本人懷疑超距作用所說過的那一段話。法拉第無論如何不能相信一無所有的真空能夠用無限大的速度傳遞力。在法拉第的場中，力線不是固定在場源物質上的。如果把場源比做一隻湖上的小船，那麼它的力線就像湖上的水波。人們坐在小船上，把雙槳插在水裡，用力一劃，小船就劈開湖水向前滑去，這時水面上的波紋，由近及遠，逐漸向遠方傳播開來。在法拉第的場中，力的傳遞就像水波的行進那樣，是具有一定速度，需要一定時間的。

　　雖然牛頓本人曾經懷疑超距作用，但是牛頓的追隨者們已經自覺、不自覺地把牛頓力學的科學理論演化成絕對真理，他們的思想已經被禁錮，他們聽不得反對牛頓的意見。物質周圍的空間不是真空，而是一個「場」；物質之間的相互作用力——包括萬有引力、庫侖力、磁力不是超距作用，即時傳遞的，而是借助於「場」用一定速度傳播的；這些思想太大膽，太革命了，他們無論如何不能同意。

　　至於場力的傳遞問題，法拉第回答不了。對電磁場的探索剛開始不久，瞭解還很不夠，他的數學水平也不夠高，不可能算出電磁場傳播速度。他是個實驗家，只能用實驗證實自己的推斷，但是他知道，這個實驗很難做，所以他寫了一份文件，題名是《新觀點》，存放在皇家學會。他說：「最近我用《電的實驗研究》這個題目，向皇家學會宣讀了兩篇論文。把這兩篇論文的某些結果以及由此產生的一些觀點，同其他想法和實驗聯繫在一起考慮，使我相信磁的作用是漸進的，是需要時間的；也就是說，當一塊磁鐵對遠處的磁鐵或鐵塊發生作用的時候，作用力的起因逐漸從磁性物體向外傳，它的傳播需要時間；將來或許會發現，這樣的推斷是很合理的。

　　我也想，有理由假設，電（壓）的感應也是用類似的漸進方式進行的。

　　我傾向於把磁力的從磁極向外散佈，比做受擾動的水面的振動，或者比做聲音現象中空氣的振動；也就是說，我傾向于認為振動理論將適用於電和磁的現象，正像它適用於聲音，同時又很可能適用於光那樣。

　　這些想法我希望能用實驗實現：但是由於我的許多時間是用在實驗上，這些實驗可能拖延時日，在實驗進行的過程中，這些現象可能被他人首先觀察到：我希望，通過把本件存放在皇家學會的文件櫃裡，那麼如果將來我的觀點被實驗證實我就有權聲明，在某一個確定的日期，我已經有了這樣的觀點。就我所知，在目前除我本人以外，沒有人知道這些觀點，也沒有人能說自己已經有了這樣的觀點。」

　　為了保障自己的發現權和發明權，過去波意耳和拉瓦錫也寫過這類東西；現在法拉第寫下這份文件封存起來，不但是為了維護自己的權益，也是因為十年前的那一樁「剽竊公案」記憶猶新。也多虧法拉第寫了這一份《新觀點》，人們才能瞭解他對於牛頓超距作用的反對，對於場力傳遞規律的正確推斷。

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