法拉第

第五節 敢於提出新學說

　　磁致旋光效應和抗磁性的發現，使法拉第受到很大啟發，一個嶄新的思想終於脫穎而出。

　　當時，“超距作用”的觀念十分流行。牛頓曾經為超距觀念苦惱過，但是最終他還是采用了超距的說法。

　　100多年來，牛頓力學成了物理學的權威。“超距作用”觀念不但支配了天體力學，也使電磁學受到很大影響。

　　牛頓的影響實在太大了。科學家們普遍認為，力的傳遞是即時而超距的，也就是說不管傳遞多遠都不需要時間，一個電荷或者磁極周圍的空間，除了距離以外，一無所有，連法國的電學大師安培、庫侖，也持同樣觀點。

　　庫侖曾於1784年發現電荷相互作用的定律，這一定律後來被稱做庫侖定律，其形式和牛頓萬有引力公式完全一樣：與電量大小成正比，與距離平方成反比。

　　因而從一開始，電學就理所當然地被納入牛頓力學的軌道。“超距作用”的觀念自然成為流行的觀念。

　　法拉第並不隨波逐流，他對法國同行們的成功十分的佩服，但對他們的思路卻不願盲目信從。

　　法拉第從自己的大量實驗事實出發，對“超距觀念”提出了懷疑。他相信物質到處存在，沒有不被物質占有的中空地帶，因此電力和磁力不能憑空隨意傳遞。

　　這個思想，法拉第醞釀了十幾年，在沒有找到充分的實驗證據以前，他不願意草率匆忙地把自己的科學假設公布於眾。

　　摧毀舊學說，需要新的武器，法拉第現在終於找到了這種武器，那就是傑出的“力線”概念。

　　法拉第把鐵粉撒在磁鐵周圍，鐵粉立刻呈現出有規則的曲線，從一個磁極到另一個磁極，接連不斷，他把這種曲線稱為力線。

　　法拉第進一步用實驗證明，這種力線不單單具有幾何的性質，同時具有物理性質，導線裏感應電流的大小，完全取決於導線截割磁力線的數目，而同導線的移動位置絲毫不相關聯。換句話說，磁力線越密的地方，磁的強度越大。

　　用這種全新的眼光來觀察，電荷或者磁極周圍的空間不再是一無所有，而是布滿了向各個方向散發出去的力線，電荷或者磁極便是力線的起點。

　　從這一事實出發，法拉第在物理學上第一次提出“場”的概念。他把布滿磁力線的空間稱做磁場，而磁力便是通過連續的場傳遞的。牛頓力學“超距作用”的神聖殿堂就如此被動搖了。

　　法拉第力線觀念的建立，看起來不像發現電磁感應那樣富於戲劇性，然而它在電磁學上的意義卻是深遠的。

　　這是深思熟慮的碩果。早在1832年，也就是法拉第發現電磁感應的第二年，他在寫給皇家學會的名為《新觀點》的一封密封函裏就闡述了這一天才的思想。

　　法拉第寫道：

　　磁作用的傳播需要時間，也就是當一塊磁鐵作用於另一塊遠處的磁鐵或者一塊鐵時，產生作用的原因是逐漸地從磁體傳播開去的。

　　我認為可以把它叫做磁場。這種傳播需要一定的時間，而這個時間顯然是非常短的。

　　我還認為，電感應也是這樣傳播的，磁力從磁極向外傳播類似於起波紋的水麵的振動，或者像聲音傳播的空氣振動。

　　也就是說，我傾向於認為，振動理論可以用於電和磁的現象，正像它適用於聲音，同時也很可能適用於光。

　　法拉第的這封密信，在皇家學會的文件櫃裏沉睡了100多年，直到1938年才被後人發現啟封。

　　在這封信中他預言了電感應和磁感應以波的形式向外傳播，暗示了電磁波存在的可能，還以非凡的洞察力預見了光可能是一種電磁振動的傳播。

　　這實在是天才的預言！它猶如一顆耀眼閃光的鑽石，即使封在塵埃裏也無法遮住那奪目的光芒。

　　連法拉第本人也感覺到這一點。謹慎地沉默了14年後，他再也忍不住了，密封信裏的“新觀點”終於脫穎而出。

　　1846年，法拉第根據力線這一嶄新的思想，明確提出了光的電磁學。他在《哲學雜誌》上發表了論文《關於輻射線振動的思考》。

　　這是法拉第全部科學著作中的瑰寶，其光彩直到若幹年以後才被人們發現。

　　在這篇論文裏，法拉第定性地提出，電力線和磁力線的振動，就可以產生光和其他輻射現象。一個革命性的、使人耳目一新的學說，就如此產生了。

　　§§第八章 影響深遠