正文 第13章 物理篇(2)(1 / 3)

經過10年探索,曆經多次失敗後,他終於獲得成功。這次實驗因為是用伏打電池在給一組線圈通電(或斷電)的瞬間,在另一組線圈獲得的感生電流,他稱之為“伏打電感應”。1831年10月,他完成了在磁體與閉合線圈相對運動時在閉合線圈中激發電流的實驗,他稱之為“磁電感應”。經過大量實驗後,他終於實現了“磁生電”的夙願,宣告了電氣時代的到來。

法拉第並不滿足於現象的發現,還力求探索現象後麵隱藏著的本質。他既十分重視實驗研究,又格外重視理論思維的作用。為了解釋電磁感應現象,他提出“電致緊張態”與“磁力線”等新概念,同時對當時盛行的超距作用說產生了強烈的懷疑:“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法拉第個物體,這種說法對我來說,尤其荒謬。”他開始向長期盤踞在物理學陣地的超距說宣戰。與此同時,他還向另一種形而上學觀點——流體說進行挑戰。

1833年,他總結了前人與自己的大量研究成果,證實當時所知摩擦電、伏打電、電磁感應電、溫差電和動物電等5種不同來源的電的同一性。一段時間之後,他發現了電解定律,開創了電化學這一新的學科領域。

法拉第將人類文明提高到空前高度,將文明進程提前幾十幾百年,他創造的大量術語沿用至今。後人選擇了法拉作為電容的國際單位,以紀念這位物理學大師。

78.愛做實驗的焦耳

18世紀,科學家對熱的本質的研究走上了一條彎路,“熱質說”在物理學史上統治了一百多年。雖然曾有一些科學家對這種錯誤理論產生過懷疑,但一直沒有辦法解決熱和功的關係的問題。最終為解決這一問題指出了道路的人就是——詹姆斯·普雷斯科特·焦耳。

焦耳從小就很喜愛物理學,他常常自己動手做一些關於電、熱之類的實驗。有一年放假,焦耳和哥哥一起到郊外旅遊。他找了一匹瘸腿的馬,由他哥哥牽著,自己悄悄躲在後麵,用伏達電池將電流通到馬身上,想試一試動物在受到電流刺激後的反應。結果,他想看到的反應出現了,馬收到電擊後狂跳起來,差一點將哥哥踢傷。

盡管已經出現了危險,但這絲毫沒有影響到愛做實驗的焦耳的情緒。他和哥哥又劃著船來到群山環繞的湖上,焦耳想在這裏試一試回聲有多大。他們在火槍裏塞滿了火藥,然後扣動扳機。誰知“砰”的一聲,從槍口裏噴出一條長長的火苗,燒光了焦耳的眉毛,還險些把哥哥嚇得掉進湖裏。

沒過多久,天空濃雲密布、電閃雷鳴,剛想上岸躲雨的焦耳發現,每次閃電過後好一會兒才能聽見轟隆的雷聲,這是怎麼回事?焦耳顧不得躲雨,拉著哥哥爬上一個山頭,用懷表認真記錄下去每次閃電到雷鳴之間相隔的時間。

開學後,焦耳迫不及待地將自己做的實驗都告訴了老師,並向老師請教。老師望著勤學好問的焦耳笑了,耐心地為他講解:“光和聲的傳播速度是不一樣的,光速快而聲速慢,所以人們總是想見閃電再聽到雷聲,而實際上閃電雷鳴是同時發生的。”焦耳聽了恍然大悟。

從此,焦耳對學習科學知識更加入迷。長大後,通過不斷地學習和認真地觀察計算,他發現了熱功當量,在熱學、電學和熱力學方麵做出了很多貢獻。為了紀念他,熱量和做功的單位都是以他的名字命名的。

79.湯姆生征服大西洋

1866年6月,第一條大西洋海底電纜鋪設成功,這是人類通訊史上一座新的裏程碑。這個工程的成功離不開一個人的貢獻——科學家威廉·湯姆生。

1854年,一個叫克拉克的科技人員發現了信號延遲現象,也就是信號通過海底電纜的時候,收報比發報要滯後一定時間。他不能解釋這種現象。湯姆生知道這件事情以後,懷著極大的興趣進行了研究。他意識到這個問題是鋪設長距離海底電纜成敗的關鍵。因為電纜越長,信號延遲時間越長,而且衰減和失真(從脈衝波變成鍾形波)也就越厲害,甚至會不能正常傳遞電報。

經過整整一年的係統研究,湯姆生提出了關於海底電纜信號傳遞衰減的理論,解決了鋪設長距離海底電纜的重大理論問題。這使他在還沒有肩負鋪設大西洋海底電纜重任以前,就已經成了這個工程的奠基人。