物理学界发生了一件大事:丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应,第一次揭示出电和磁的密切联系。这件事刷新了电学史,也改变了法拉第的研究方向。

  奥斯特是个化学家兼外科制药专家,也是金属铝的发现者之一。他在一次实验中意外发现,把通电的导线放在磁针上方,磁针竟会发生偏转!这个发现在1820年7月21日公布以后,立刻引起整个物理学界的轰动。29岁的法拉第同样被这个重大发现所吸引。他以极大的兴趣重复了奥斯特的实验。果然,南北指向的磁针在通电导线下面会转成东西方向。这是为什么呢?怀着极大的兴趣,在戴维的鼓励下,法拉第毅然决然闯进了电磁学这个未知的领地,沿着化学家奥斯特的发现继续深入探索。

  年轻的法拉第专门设计了一套装置进行电磁研究。他将两个紧密耦合而又互相绝缘的组合线圈与开关、电瓶和电流计分别连接,试图反其道而行之,使初级线圈接通电流后,次级线圈能够感应出电流来。但是事与愿违,法拉第的实验重复了无数次,却每次都在希望中开始,在失望中结束。时间像江河一样流逝,法拉第成功的信念毫不动摇,他不断加大电池组,不断以各种材料改进实验仪器,坚忍不拔地探索着科学的奥秘。

  “锲而不舍,金石可镂”。经过反复不断的改进、实验和百折不挠的努力,法拉第终于在1831年的秋天迎来了他一生中最难忘的一年。在他的实验室里,法拉第解开了一直为大家所困扰的谜:磁铁和初级线圈一样穿过次级线圈环,电流计的指针也随着磁铁的运动而摆动。原来是通过次级线圈的磁通量的变化引起了感应电流。换句话说,正是运动的磁产生了电流,法拉第酝酿和追求了10年的理想终于实现啦!这就是著名的电磁感应现象!它继奥斯特等人的实验之后,进一步揭示出电和磁互相转化的辩证关系,为近代电磁学奠定了基础。也正是在这个基础上,法拉第制造出世界上第一台感应发电机。

  为了定量表述电磁感应规律,法拉第设想一种曲线,它的任意一点的切线方向都与磁力在这一点上的方向一致,这种曲线就是磁力线,磁力线可以充满整个空间。他于1837年又进一步提出了“场”的全新概念,但是这一学说在当时遇到了极大的阻力,不被人理解。因为当时牛顿力学是物理学的主宰,“超距作用”观念不但支配了天体力学,也影响到电磁学。人们普遍认为力的传递(包括电力和磁力)是即时而超距的。而法拉第不随波逐流,他从大量的实验事实出发,对“超距观念”提出了怀疑。他相信“物质到处存在,没有不被物质占有的中空地带”,因此电力和磁力不能凭空传递。法拉第经过十几年的酝酿,终于找到了杰出的“力线”概念,认为导线中感应电流的大小完全取决于导线截割磁力线的数目。用这种全新眼光来观察,电荷或磁极周围布满了向各个方向散发出去的力线,电荷或磁极就是力线的起点。从这一事实出发,法拉第首次提出“场”的概念。他把布满磁力线的空间称为磁场,磁力就是通过连续的场传递的。这样,法拉第“场”理论动摇了牛顿力学的神圣殿堂。但这一观点只能以直观形式表达,缺乏严谨的体系和精确的数学语言,因而他这些卓越的思想被粗糙的表现形式所掩盖。这一缺憾是后来由数学家出身的麦克斯韦来弥补的。当麦克斯韦方程以简洁的形式表现出“场”的状态和电磁光的统一关系时,人们才清晰地看到了法拉第电磁观点耀眼的光辉。
一专多能

  虽然法拉第的杰出贡献是在物理学方面,但他最初的成就却是在应用化学上。

  早在1816年,25岁的法拉第就在《科学季刊》上发表了第一篇化学论文。1818年,他写了一篇关于火焰的学术报告,大胆指出了名家理论的谬误。这篇论文标志着法拉第科学上的准备时期已经结束。“名师出高徒”,他在戴维的引导下,经过刻苦钻研,勤奋工作,终于成为一名年轻有为的化学家。1820年起,法拉第开始把化学分析应用于社会和生活,他曾为东印度公司化验硝酸钠,为英国海军部化验食物和海水样品。他用实验发明了液化气体的方法,发现了苯这种有机物,从而为有机化学做出了杰出的贡献。

  1834年,法拉第在电化学领域做出了卓越的贡献。他在戴维多年工作的基础上,发现了著名的电解定律。这个定律找出了电解的时候

上一页  [1] [2] [3] 下一页