法拉第

第四節 忘我地進行實驗

　　歲月如梭，在不斷的探索和發現中，又一個10年過去了。這10年間，法拉第的電學實驗研究成就輝煌。

　　法拉第的成就，已經超過了同時代許多著名的科學家，包括他的導師戴維和法國的安培。因此，有人把法拉第稱為“先知先覺”，甚至說他“可以聞出真理來”。

　　法拉第聽到這些過譽之詞，隻不過搖頭一笑。凡是他的同事和最親近的人都知道，法拉第的每一項發現後麵，凝結了他多少心血，耗費了他多少艱苦的勞動啊！

　　法拉第工作起來有一種決不後退的勁頭，有時近於瘋狂。特別是在做實驗的時候，法拉第可以忘掉一切。

　　隻要站在實驗桌旁，法拉第就像射手站在靶場上一樣興奮不已，永遠不知道疲倦。而且每一次實驗，他都要做詳盡的記錄。那一本本厚重的實驗日記，為後世留下了寶貴的科學財富。

　　法拉第不愛金錢，對時間卻十分珍惜。在他看來，世界上一切財富中，最寶貴的財富就是時間。

　　為了專心於實驗研究，法拉第謝絕了幾乎一切社交活動。凡是與實驗無關的事，諸如什麽皇家酒宴、名人采訪、剪彩等，他一概推辭，婉言謝絕。

　　法拉第去劇場的次數也明顯減少了，朋友間的應酬，也減少到最低限度，他把每一分鍾都用在了工作上。

　　法拉第這種不知疲倦的拚命精神，常常使他夫人擔憂。雖然作為鐵匠的兒子，他有著相當良好的體質，但是長期在陰濕的地下實驗室緊張地工作，由於操勞過度，法拉第患了風濕病和嚴重的神經衰弱症，腰背酸痛，頭發暈，終於病倒了。

　　1841年夏天，在醫生的一再敦促下，法拉第在夫人莎拉的陪同下離開英國到瑞士休養。

　　法拉第的內弟喬治夫婦也陪同前往，喬治這時已成為一名頗有才華的畫家，20年前他曾親眼觀看過法拉第的電磁轉動實驗。

　　這已經是法拉第第三次出國旅行了。六年前他曾到瑞士作短期休假，見到許多老朋友。第一次出國是28年前隨戴維的歐洲之旅。

　　歐洲大陸沿途的自然風光，仍如當年一樣，使他心曠神怡。他們這次旅程取道德國的科隆，再換乘輪船沿萊茵河溯流而上。兩岸景色宜人。

　　法拉第情緒頗佳，信手寫下一些隨筆，記下自己的感懷。在休養期間，法拉第還特別喜歡登山遠足。

　　這次療養，對法拉第恢複健康有明顯的好處。但10年的積勞，他實在太累了。保健醫生不允許他恢複工作，法拉第的研究中斷了整整四年。

　　1845年春天，法拉第的身體已經完全康複，重新回到了他心愛的實驗室工作，這時他已經是54歲的老將了。

　　按照一般說法，一個科學家最能夠出成果的年齡在25歲至45歲之間，其人生的黃金時代似乎已經過去了。

　　然而事實正好相反，法拉第一生最重要的貢獻，就是在這個時期完成的。年齡並不是科學發明的決定因素，最關鍵的是在於永遠保持旺盛的鬥誌和孜孜不倦的探索精神。

　　法拉第克服了由於年齡帶來的衰弱，精神越來越好，他向著最高峰繼續攀登。

　　法拉第很早就抱定一種想法，認為光和電磁現象有內在聯係。那個時候電磁理論還沒有建立起來，能夠有這樣天才的設想，的確使人大為驚異。

　　這大概要歸功於法拉第的科學信念和哲學思想。法拉第有一個十分堅定的信念，他確信世界是統一、和諧的，無論是電、磁、光、熱還是引力，都應當存在著密切的聯係。

　　電磁的統一已經證實這一信念，那神奇的光呢？

　　當年法拉第跟隨戴維遊曆意大利時，觀看過一位名叫莫裏契尼的意大利科學家做的實驗。

　　莫裏契尼用一個碩大的凸透鏡，把陽光聚焦到一枚鋼針上，想借助陽光的力量使鋼針磁化。

　　實驗最後失敗了。然而，這位名氣雖然不大的莫裏契尼卻給青年法拉第留下了深刻的印象。時隔30年，此事仍然曆曆在目。

　　法拉第決心尋找電磁現象和光的關係。他采用的是他最拿手的辦法，實驗。

　　首先，法拉第用電解質即酸、堿、鹽的水溶液來實驗。法拉第把這些透明導電的電解質放在兩個電極之間，給電極加上很高的電壓，然後讓一束偏振光通過這個電解質。

　　結果對偏振光並沒有產生什麽影響，實驗失敗了。法拉第把導電的電解質換成不導電的電解質，諸如鬆脂、水晶、冰洲石等，他一一試過，全都失敗了。

　　實際上，電場對光的影響是存在的。或許是因為法拉第的實驗條件沒有到位，所以沒有檢測出來。他所預言的效應，30年後由英國物理學家克爾發現。

　　法拉第並不因這些失敗而氣餒。他另辟蹊徑，決定改用磁場做實驗，試圖證實磁對光的影響。如此就能證明莫裏契尼未能實現的推斷：光和磁有聯係。

　　法拉第把一塊玻璃放在電磁鐵的兩極間，然後用一束偏振光沿著磁力作用的方向透過玻璃，可惜的是，並未發現磁場對透過玻璃的偏振光有什麽影響。

　　法拉第把玻璃換成許多種其他透明體來試，也同樣沒有什麽結果。

　　“這是為什麽，也許需要另一種東西。”法拉第思忖著。

　　他在實驗室內來回地踱著步，思考著，無意中他發現屋角擱著一塊長方形重玻璃。這塊玻璃是他15年前試製的產品，閑置至今，從來沒有用過。

　　隨之，法拉第把這塊重玻璃放在電磁鐵的兩極之間，然後用一束偏振光沿著磁力作用的方向透過玻璃，光線在磁力的作用下，它的振動麵果然偏轉了一個角度！

　　由於重玻璃的折射率大，這種偏轉終於被檢測出來。法拉第多次進行了同樣的試驗，都得到了同樣的結果，磁力越強，偏轉角度越大。這就是有名的磁致旋光效應，是法拉第對電磁學又一大功勞。

　　這個發現的時間是1845年9月13日。

　　法拉第在實驗日記裏寫道：如此一來，磁力和光有相互關係就得到了證明！這一事實對於這兩種狀態的自然力的研究，很可能具有巨大的價值，由此也可能產生極其豐碩的成果。

　　法拉第的這一成功對他有很大的啟發。他又回過頭來，把幾年以前研究過的各種介質放進兩個電磁之間，做同樣的實驗。

　　他的設想是：可能其他物質也應該和玻璃有相同的反應。他使用的是一個比以前強大得多的電磁鐵。

　　出乎法拉第意料的是，在實驗過程中，法拉第發現了一個新奇的現象。他把一根玻璃棒放進磁鐵兩極間，玻璃棒居然表現出對磁力作用的反抗，停在同磁力垂直的方向上。

　　這就是說：磁不但對磁性金屬有作用，對其他材料也有作用，不同的隻是前者順著磁力方向，後者卻正好相反。

　　法拉第又驚又喜，他立即用一根鋼棒做實驗，銅棒也停在同磁力垂直的方向上，紋絲不動。

　　法拉第又用木塊代替銅棒，都是同樣結果，他把身邊所有的東西全都放進兩個磁極之間，一一進行試驗。發現全部物質對磁力都有反應，其中大多數都表現為抗磁性。

　　法拉第全神貫注地做著實驗，把吃晚飯的時間也忘記了。妻子莎拉隻好把晚飯給他送到實驗室來。

　　當莎拉推開實驗室的門，發現法拉第正埋頭在一堆亂物中忙著，眼裏不由流露出溫和的責備，催促他趕快吃飯。

　　法拉第見妻子從籃子裏拿出一塊麵包和牛排，十分高興。莎拉還沒有反應過來，法拉第已經把麵包用一根細線懸掛起來，把麵包放進兩個磁極之間。

　　麵包猶如受過專門訓練一樣，一動不動地停立在磁力交叉的方向上。法拉第朝著妻子眨眨眼睛，笑了笑，接著又用牛排做試驗，取得同樣的結果。

　　法拉第夫人看著他的表演，簡直哭笑不得。實際上根據法拉第當時的心情，如果不是因為磁鐵不夠大，恐怕連他夫人也會被吊起來，送進磁極之間去作一番檢驗，因為他確信人體也是反磁體。

　　由於磁致旋光效應和抗磁性這兩項重大發現，1846年法拉第榮獲倫福德獎章和皇家獎章。

　　在英國皇家學會的曆史上，很少有人同時得到這兩枚獎章，即使戴維也沒有獲得過如此殊榮。

　　法拉第的天才和偉績，給他帶來了十分高的榮譽。然而他關心的並非榮譽，而是科學的理想。