• 《法拉第的故事》继续前进 第四节 忘我地进行实验

  • 发布时间:2015-11-27 14:05 浏览:加载中
  •   岁月如梭,在不断的探索和发现中,又一个10年过去了。这10年间,法拉第的电学实验研究成就辉煌。

      法拉第的成就,已经超过了同时代许多著名的科学家,包括他的导师戴维和法国的安培。因此,有人把法拉第称为“先知先觉”,甚至说他“可以闻出真理来”。

      法拉第听到这些过誉之词,只不过摇头一笑。凡是他的同事和最亲近的人都知道,法拉第的每一项发现后面,凝结了他多少心血,耗费了他多少艰苦的劳动啊!

      法拉第工作起来有一种决不后退的劲头,有时近于疯狂。特别是在做实验的时候,法拉第可以忘掉一切。

      只要站在实验桌旁,法拉第就像射手站在靶场上一样兴奋不已,永远不知道疲倦。而且每一次实验,他都要做详尽的记录。那一本本厚重的实验日记,为后世留下了宝贵的科学财富。

      法拉第不爱金钱,对时间却十分珍惜。在他看来,世界上一切财富中,最宝贵的财富就是时间。

      为了专心于实验研究,法拉第谢绝了几乎一切社交活动。凡是与实验无关的事,诸如什么皇家酒宴、名人采访、剪彩等,他一概推辞,婉言谢绝。

      法拉第去剧场的次数也明显减少了,朋友间的应酬,也减少到最低限度,他把每一分钟都用在了工作上。

      法拉第这种不知疲倦的拼命精神,常常使他夫人担忧。虽然作为铁匠的儿子,他有着相当良好的体质,但是长期在阴湿的地下实验室紧张地工作,由于操劳过度,法拉第患了风湿病和严重的神经衰弱症,腰背酸痛,头发晕,终于病倒了。

      1841年夏天,在医生的一再敦促下,法拉第在夫人莎拉的陪同下离开英国到瑞士休养。

      法拉第的内弟乔治夫妇也陪同前往,乔治这时已成为一名颇有才华的画家,20年前他曾亲眼观看过法拉第的电磁转动实验。

      这已经是法拉第第三次出国旅行了。六年前他曾到瑞士作短期休假,见到许多老朋友。第一次出国是28年前随戴维的欧洲之旅。

      欧洲大陆沿途的自然风光,仍如当年一样,使他心旷神怡。他们这次旅程取道德国的科隆,再换乘轮船沿莱茵河溯流而上。两岸景色宜人。

      法拉第情绪颇佳,信手写下一些随笔,记下自己的感怀。在休养期间,法拉第还特别喜欢登山远足。

      这次疗养,对法拉第恢复健康有明显的好处。但10年的积劳,他实在太累了。保健医生不允许他恢复工作,法拉第的研究中断了整整四年。

      1845年春天,法拉第的身体已经完全康复,重新回到了他心爱的实验室工作,这时他已经是54岁的老将了。

      按照一般说法,一个科学家最能够出成果的年龄在25岁至45岁之间,其人生的黄金时代似乎已经过去了。

      然而事实正好相反,法拉第一生最重要的贡献,就是在这个时期完成的。年龄并不是科学发明的决定因素,最关键的是在于永远保持旺盛的斗志和孜孜不倦的探索精神。

      法拉第克服了由于年龄带来的衰弱,精神越来越好,他向着最高峰继续攀登。

      法拉第很早就抱定一种想法,认为光和电磁现象有内在联系。那个时候电磁理论还没有建立起来,能够有这样天才的设想,的确使人大为惊异。

      这大概要归功于法拉第的科学信念和哲学思想。法拉第有一个十分坚定的信念,他确信世界是统一、和谐的,无论是电、磁、光、热还是引力,都应当存在着密切的联系。

      电磁的统一已经证实这一信念,那神奇的光呢?

      当年法拉第跟随戴维游历意大利时,观看过一位名叫莫里契尼的意大利科学家做的实验。

      莫里契尼用一个硕大的凸透镜,把阳光聚焦到一枚钢针上,想借助阳光的力量使钢针磁化。

      实验最后失败了。然而,这位名气虽然不大的莫里契尼却给青年法拉第留下了深刻的印象。时隔30年,此事仍然历历在目。

      法拉第决心寻找电磁现象和光的关系。他采用的是他最拿手的办法,实验。

      首先,法拉第用电解质即酸、碱、盐的水溶液来实验。法拉第把这些透明导电的电解质放在两个电极之间,给电极加上很高的电压,然后让一束偏振光通过这个电解质。

      结果对偏振光并没有产生什么影响,实验失败了。法拉第把导电的电解质换成不导电的电解质,诸如松脂、水晶、冰洲石等,他一一试过,全都失败了。

      实际上,电场对光的影响是存在的。或许是因为法拉第的实验条件没有到位,所以没有检测出来。他所预言的效应,30年后由英国物理学家克尔发现。

      法拉第并不因这些失败而气馁。他另辟蹊径,决定改用磁场做实验,试图证实磁对光的影响。如此就能证明莫里契尼未能实现的推断:光和磁有联系。

      法拉第把一块玻璃放在电磁铁的两极间,然后用一束偏振光沿着磁力作用的方向透过玻璃,可惜的是,并未发现磁场对透过玻璃的偏振光有什么影响。

      法拉第把玻璃换成许多种其他透明体来试,也同样没有什么结果。

      “这是为什么,也许需要另一种东西。”法拉第思忖着。

      他在实验室内来回地踱着步,思考着,无意中他发现屋角搁着一块长方形重玻璃。这块玻璃是他15年前试制的产品,闲置至今,从来没有用过。

      随之,法拉第把这块重玻璃放在电磁铁的两极之间,然后用一束偏振光沿着磁力作用的方向透过玻璃,光线在磁力的作用下,它的振动面果然偏转了一个角度!

      由于重玻璃的折射率大,这种偏转终于被检测出来。法拉第多次进行了同样的试验,都得到了同样的结果,磁力越强,偏转角度越大。这就是有名的磁致旋光效应,是法拉第对电磁学又一大功劳。

      这个发现的时间是1845年9月13日。

      法拉第在实验日记里写道:如此一来,磁力和光有相互关系就得到了证明!这一事实对于这两种状态的自然力的研究,很可能具有巨大的价值,由此也可能产生极其丰硕的成果。

      法拉第的这一成功对他有很大的启发。他又回过头来,把几年以前研究过的各种介质放进两个电磁之间,做同样的实验。

      他的设想是:可能其他物质也应该和玻璃有相同的反应。他使用的是一个比以前强大得多的电磁铁。

      出乎法拉第意料的是,在实验过程中,法拉第发现了一个新奇的现象。他把一根玻璃棒放进磁铁两极间,玻璃棒居然表现出对磁力作用的反抗,停在同磁力垂直的方向上。

      这就是说:磁不但对磁性金属有作用,对其他材料也有作用,不同的只是前者顺着磁力方向,后者却正好相反。

      法拉第又惊又喜,他立即用一根钢棒做实验,铜棒也停在同磁力垂直的方向上,纹丝不动。

      法拉第又用木块代替铜棒,都是同样结果,他把身边所有的东西全都放进两个磁极之间,一一进行试验。发现全部物质对磁力都有反应,其中大多数都表现为抗磁性。

      法拉第全神贯注地做着实验,把吃晚饭的时间也忘记了。妻子莎拉只好把晚饭给他送到实验室来。

      当莎拉推开实验室的门,发现法拉第正埋头在一堆乱物中忙着,眼里不由流露出温和的责备,催促他赶快吃饭。

      法拉第见妻子从篮子里拿出一块面包和牛排,十分高兴。莎拉还没有反应过来,法拉第已经把面包用一根细线悬挂起来,把面包放进两个磁极之间。

      面包犹如受过专门训练一样,一动不动地停立在磁力交叉的方向上。法拉第朝着妻子眨眨眼睛,笑了笑,接着又用牛排做试验,取得同样的结果。

      法拉第夫人看着他的表演,简直哭笑不得。实际上根据法拉第当时的心情,如果不是因为磁铁不够大,恐怕连他夫人也会被吊起来,送进磁极之间去作一番检验,因为他确信人体也是反磁体。

      由于磁致旋光效应和抗磁性这两项重大发现,1846年法拉第荣获伦福德奖章和皇家奖章。

      在英国皇家学会的历史上,很少有人同时得到这两枚奖章,即使戴维也没有获得过如此殊荣。

      法拉第的天才和伟绩,给他带来了十分高的荣誉。然而他关心的并非荣誉,而是科学的理想。
  • (责任编辑:中国历史网)
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