法拉第

第四節 獲得新的突破

　　以法拉第當時的助理身份，是沒有資格涉足導師的研究領域的，然而他無法抵擋住真理的誘惑，毅然決然地一頭闖進了電磁學這個充滿著未知和神秘的領域。

　　在英國皇家學院的科學家中，除戴維外，還有一位名叫威廉·沃拉斯頓的科學家對電和磁抱有極大的興趣。

　　沃拉斯頓知識淵博，而且是皇家學院院士、戴維的好友，1903年因發現金屬元素鈀和銠而聞名國內外科壇，另外還發明了氣壓表、測微計、天平激碼等多種儀器。

　　沃拉斯頓為人豁達，多才多藝，據說能在玻璃上刻出蠅頭小字，其微細程度，隻有用顯微鏡才能看清。

　　幾個月前，英國皇家學會會長班克斯爵士病逝，繼任會長人選，沃拉斯頓和戴維呼聲最高，但沃拉斯頓不願和朋友競爭，因此謝絕了提名，後來戴維當上了皇家學會會長。

　　在法拉第同莎拉舉行婚禮前兩個月，也即1821年4月的一天，沃拉斯頓興衝衝地到皇家學院實驗室來找戴維。

　　“老朋友，我設計了一個絕妙的實驗，可以讓通電導線自己轉起來！”55歲的沃拉斯頓滿臉紅光，像孩子一般興奮。

　　說著，他從口袋裏掏出一張草圖，向戴維解釋起來。根據沃拉斯頓的設計，在兩個金屬碗中間夾一根導線，給導線通上電流，然後拿一根磁棒移近導線，導線就會繞著自己的軸轉起來。

　　戴維看完草圖，意味深長地點了點頭。用一塊磁鐵使一根通電的導線沿著自身的軸轉動，這的確是絕妙的奇想！奧斯特發現了電能影響磁，而沃拉斯頓卻從反麵去實驗，要證明電也能被磁影響。

　　沃拉斯頓要求戴維立即為他安排實驗。法拉第當時恰好不在實驗室裏，戴維隻好親自動手，為沃拉斯頓當幫手。

　　一切準備妥當，戴維給導線通上電，可是他們期待的那一刻沒有出現：導線並沒有轉動。

　　接著，他們又重複實驗了幾次，結果導線仍沒動。這是什麽原因呢？沃拉斯頓失望地聳了聳肩。戴維俯下身去，仔細地查看每一個環節，結果沒什麽差錯。

　　“也許，上帝知道其中的原因！”戴維無奈地說了句玩笑話。

　　當法拉第來到實驗室時，他們兩個已做完實驗，正在收拾儀器。他們一麵收拾殘局，一麵討論通電導線不會轉動的緣故。

　　奧斯特的實驗證明了，通電導線能使磁針發生偏轉。按照作用與反作用的原理，磁體也應該使通電導線發生轉動，這是符合邏輯的。

　　可到底為什麽沃拉斯頓的通電導線轉不起來呢？法拉第仔細地聽著兩位大師的討論，他沒有做聲。

　　法拉第不是皇家學會成員，他隻是學院的一名助理。如果自己想獨自進行電磁實驗是需要勇氣的。

　　根據皇家學院當時的規矩，假使一個科學題目已經由一位著名的科學家進行研究，比他地位低的人就不能進行同樣課題的研究。換句話說，他沒有資格“侵入”老師的研究領地。

　　法拉第早就對電感興趣，十幾年前在利博先生鋪子的閣樓上就擺弄起電機、萊頓瓶。到了皇家學院以後，法拉第整天忙著做化學實驗，反而把電的研究擱在一邊。

　　戴維和沃拉斯頓的討論，像幾粒火星落到一堆幹柴上，點燃了一場熊熊烈火。

　　電和磁對法拉第的吸引實在太大了，他情不自禁地越過了雷池。既然現有的理論無法解釋新現象，法拉第決定從實踐中尋求答案。

　　法拉第把收集到的有關電磁現象的資料，仔細地進行比較研究，並且一一用實驗來重新檢驗。

　　經過一番對比和思考，法拉第突然意識到：沃拉斯頓的實驗失敗了，並不意味著沃拉斯頓思路無法行得通，假如用另一種方法來進行實驗呢？

　　婚禮的第二天，法拉第就投入了新的嚐試。他采用了很多方法進行實驗，都沒有成功，但他一點兒也不氣餒，繼續設計新的方案。

　　9月3日，這位天才的實驗家終於想出一個妙法：他把一根磁棒直立在一個玻璃缸中，磁棒底端用蠟固定於缸底，然後在缸中盛滿水銀，隻使磁棒的北極頂部露出於水銀麵。

　　接著，法拉第用一根粗鋼絲穿過軟木塞，讓它浮在水銀液麵上。粗鋼絲的上端通過一根細銅線連在伏打電堆的一個極上，粗鋼絲的下端浸於水銀液裏。

　　然後，法拉第又用一根導線連在伏打電堆的另一個極上，隻要把這根導線浸到水銀液裏，便會形成一個閉合回路。

　　法拉第的實驗設計關鍵是采用水銀，它既導電，又將轉動的阻力減到最小。穿過鋼絲的軟木塞浮在水銀液麵上，稍有一點扭動都可以發現。

　　法拉第把電源接上，使他驚喜異常的是，軟木塞上的那根鋼絲果真繞著磁棒轉起來了。

　　“轉起來了！轉起來了！喬治，你快看！”法拉第欣喜若狂，叫喊起來。

　　喬治是莎拉的弟弟，這天來這兒做客，恰好在場觀看法拉第的實驗。小夥子仔細觀看，那插在軟木塞上的導線，像被一種神奇的魔力所牽引的桅杆，顫巍巍地擺動著，在小小的水銀液麵上移動。

　　這實在是神了！喬治睜大眼睛，說不出話來。法拉第卻快活得手舞足蹈起來，他跑上樓去，硬把新婚三個月的妻子莎拉拽下來，看他的實驗，共享實驗成功的喜悅。

　　法拉第猜想，假使把磁棒的北極固定在缸底，銅線會繞著磁棒的南極，向相反方向旋轉。他把磁棒倒過來，再做實驗，果然和他預料的一樣。

　　莎拉的臉上露出驚喜的笑容，喬治則“啪啪”地鼓起掌來。

　　法拉第確實是一個實驗迷，而且從來不知疲倦。他並不滿足取得的初步成功，又進一步做了一個實驗。

　　法拉第把那根粗鋼絲固定在盛滿水銀的玻璃缸中，然後讓磁棒直立地漂浮在水銀中，使其中一頭露出液麵。當他接通電源時，磁棒就繞著通電的銅絲轉動起來。

　　就這樣，法拉第製成了科學史上第一個電動機。當時他並沒有想到這個粗糙、原始的玩意兒，有一天會代替蒸汽機。

　　然而法拉第十分清楚，自己獲得了又一有力證據，證明通電導體在自身周圍形成一個磁場。他想象電和磁就像銅幣的圖案和字樣，是同一事物的兩麵。既然電流可以產生磁，那麽磁就一定能夠產生電流。

　　法拉第在日記裏寫下了一個閃光的設想：“把磁轉變成電！”

　　為了表示祝賀，當天晚上，法拉第帶著莎拉和喬治，一起去大劇場看馬戲。莎拉和弟弟不斷為小醜的滑稽表演喝彩，法拉第卻還沉浸在成功的實驗裏。

　　艾斯利馬戲場裏，鼓點敲得又密又緊，號角吹得又響亮又花哨，那一匹匹裝扮得花花綠綠的小馬，一溜小跑進場了。法拉第跟著大家一起鼓掌。

　　小馬跑著圈兒，越跑越快，觀眾的掌聲越來越熱烈，法拉第的思想卻回到了實驗室。

　　法拉第在想，明天該做些什麽實驗呢？應該在實驗日記上補一個儀器草圖，應該再做一個實驗，讓磁鐵繞著通電導線轉，既然導線能夠繞著磁鐵旋轉，那麽磁鐵當然也應該能夠繞著導線旋轉。

　　法拉第隱約地預感到，這是一個不同尋常的結果。奧斯特也好，尊敬的安培也好，都隻發現了磁力的存在，而自己今天卻證明了這種磁力能使通電導線不停地轉動。

　　也許這是又一次突破，沃拉斯頓和戴維都沒有成功，而自己這樣一個無名小卒卻成功了。戴維和沃拉斯頓知道後，會怎麽想呢？法拉第把自己的實驗結果寫了一篇報告。

　　法拉第原本不計劃立刻發表論文的，他需要先將實驗結果向沃拉斯頓和戴維報告，先得到兩位前輩的認可。

　　於是，法拉第寫了一篇報告，報道自己的實驗結果。他想在報告裏提一下沃拉斯頓的工作，還想說明一下沃拉斯頓的電磁轉動實驗和他自己的電磁轉動實驗有什麽區別。

　　法拉第帶著報告手稿跑去找沃拉斯頓博士。不巧，博士出去旅行了，戴維爵士也不在倫敦，他們都不在。

　　不征得他們本人的同意，貿然引用他們失敗了的實驗，這樣做是不是有些不妥當？法拉第對沃拉斯頓十分敬重，經過慎重考慮，他決計還是不提沃拉斯頓的失敗的實驗為佳。

　　此時，《科學季刊》的編輯正好向法拉第征稿，他有些猶豫。然而朋友們都鼓勵他發表自己的實驗報告。加上《科學季刊》是三個月才發一次稿，機會難得，法拉第最終將報告寄給了編輯部。

　　§§第六章 取得成果