法拉第

第四节 忘我地进行实验

　　岁月如梭，在不断的探索和发现中，又一个10年过去了。这10年间，法拉第的电学实验研究成就辉煌。

　　法拉第的成就，已经超过了同时代许多著名的科学家，包括他的导师戴维和法国的安培。因此，有人把法拉第称为“先知先觉”，甚至说他“可以闻出真理来”。

　　法拉第听到这些过誉之词，只不过摇头一笑。凡是他的同事和最亲近的人都知道，法拉第的每一项发现后面，凝结了他多少心血，耗费了他多少艰苦的劳动啊！

　　法拉第工作起来有一种决不后退的劲头，有时近于疯狂。特别是在做实验的时候，法拉第可以忘掉一切。

　　只要站在实验桌旁，法拉第就像射手站在靶场上一样兴奋不已，永远不知道疲倦。而且每一次实验，他都要做详尽的记录。那一本本厚重的实验日记，为后世留下了宝贵的科学财富。

　　法拉第不爱金钱，对时间却十分珍惜。在他看来，世界上一切财富中，最宝贵的财富就是时间。

　　为了专心于实验研究，法拉第谢绝了几乎一切社交活动。凡是与实验无关的事，诸如什么皇家酒宴、名人采访、剪彩等，他一概推辞，婉言谢绝。

　　法拉第去剧场的次数也明显减少了，朋友间的应酬，也减少到最低限度，他把每一分钟都用在了工作上。

　　法拉第这种不知疲倦的拼命精神，常常使他夫人担忧。虽然作为铁匠的儿子，他有着相当良好的体质，但是长期在阴湿的地下实验室紧张地工作，由于操劳过度，法拉第患了风湿病和严重的神经衰弱症，腰背酸痛，头发晕，终于病倒了。

　　1841年夏天，在医生的一再敦促下，法拉第在夫人莎拉的陪同下离开英国到瑞士休养。

　　法拉第的内弟乔治夫妇也陪同前往，乔治这时已成为一名颇有才华的画家，20年前他曾亲眼观看过法拉第的电磁转动实验。

　　这已经是法拉第第三次出国旅行了。六年前他曾到瑞士作短期休假，见到许多老朋友。第一次出国是28年前随戴维的欧洲之旅。

　　欧洲大陆沿途的自然风光，仍如当年一样，使他心旷神怡。他们这次旅程取道德国的科隆，再换乘轮船沿莱茵河溯流而上。两岸景色宜人。

　　法拉第情绪颇佳，信手写下一些随笔，记下自己的感怀。在休养期间，法拉第还特别喜欢登山远足。

　　这次疗养，对法拉第恢复健康有明显的好处。但10年的积劳，他实在太累了。保健医生不允许他恢复工作，法拉第的研究中断了整整四年。

　　1845年春天，法拉第的身体已经完全康复，重新回到了他心爱的实验室工作，这时他已经是54岁的老将了。

　　按照一般说法，一个科学家最能够出成果的年龄在25岁至45岁之间，其人生的黄金时代似乎已经过去了。

　　然而事实正好相反，法拉第一生最重要的贡献，就是在这个时期完成的。年龄并不是科学发明的决定因素，最关键的是在于永远保持旺盛的斗志和孜孜不倦的探索精神。

　　法拉第克服了由于年龄带来的衰弱，精神越来越好，他向着最高峰继续攀登。

　　法拉第很早就抱定一种想法，认为光和电磁现象有内在联系。那个时候电磁理论还没有建立起来，能够有这样天才的设想，的确使人大为惊异。

　　这大概要归功于法拉第的科学信念和哲学思想。法拉第有一个十分坚定的信念，他确信世界是统一、和谐的，无论是电、磁、光、热还是引力，都应当存在着密切的联系。

　　电磁的统一已经证实这一信念，那神奇的光呢？

　　当年法拉第跟随戴维游历意大利时，观看过一位名叫莫里契尼的意大利科学家做的实验。

　　莫里契尼用一个硕大的凸透镜，把阳光聚焦到一枚钢针上，想借助阳光的力量使钢针磁化。

　　实验最后失败了。然而，这位名气虽然不大的莫里契尼却给青年法拉第留下了深刻的印象。时隔30年，此事仍然历历在目。

　　法拉第决心寻找电磁现象和光的关系。他采用的是他最拿手的办法，实验。

　　首先，法拉第用电解质即酸、碱、盐的水溶液来实验。法拉第把这些透明导电的电解质放在两个电极之间，给电极加上很高的电压，然后让一束偏振光通过这个电解质。

　　结果对偏振光并没有产生什么影响，实验失败了。法拉第把导电的电解质换成不导电的电解质，诸如松脂、水晶、冰洲石等，他一一试过，全都失败了。

　　实际上，电场对光的影响是存在的。或许是因为法拉第的实验条件没有到位，所以没有检测出来。他所预言的效应，30年后由英国物理学家克尔发现。

　　法拉第并不因这些失败而气馁。他另辟蹊径，决定改用磁场做实验，试图证实磁对光的影响。如此就能证明莫里契尼未能实现的推断：光和磁有联系。

　　法拉第把一块玻璃放在电磁铁的两极间，然后用一束偏振光沿着磁力作用的方向透过玻璃，可惜的是，并未发现磁场对透过玻璃的偏振光有什么影响。

　　法拉第把玻璃换成许多种其他透明体来试，也同样没有什么结果。

　　“这是为什么，也许需要另一种东西。”法拉第思忖着。

　　他在实验室内来回地踱着步，思考着，无意中他发现屋角搁着一块长方形重玻璃。这块玻璃是他15年前试制的产品，闲置至今，从来没有用过。

　　随之，法拉第把这块重玻璃放在电磁铁的两极之间，然后用一束偏振光沿着磁力作用的方向透过玻璃，光线在磁力的作用下，它的振动面果然偏转了一个角度！

　　由于重玻璃的折射率大，这种偏转终于被检测出来。法拉第多次进行了同样的试验，都得到了同样的结果，磁力越强，偏转角度越大。这就是有名的磁致旋光效应，是法拉第对电磁学又一大功劳。

　　这个发现的时间是1845年9月13日。

　　法拉第在实验日记里写道：如此一来，磁力和光有相互关系就得到了证明！这一事实对于这两种状态的自然力的研究，很可能具有巨大的价值，由此也可能产生极其丰硕的成果。

　　法拉第的这一成功对他有很大的启发。他又回过头来，把几年以前研究过的各种介质放进两个电磁之间，做同样的实验。

　　他的设想是：可能其他物质也应该和玻璃有相同的反应。他使用的是一个比以前强大得多的电磁铁。

　　出乎法拉第意料的是，在实验过程中，法拉第发现了一个新奇的现象。他把一根玻璃棒放进磁铁两极间，玻璃棒居然表现出对磁力作用的反抗，停在同磁力垂直的方向上。

　　这就是说：磁不但对磁性金属有作用，对其他材料也有作用，不同的只是前者顺着磁力方向，后者却正好相反。

　　法拉第又惊又喜，他立即用一根钢棒做实验，铜棒也停在同磁力垂直的方向上，纹丝不动。

　　法拉第又用木块代替铜棒，都是同样结果，他把身边所有的东西全都放进两个磁极之间，一一进行试验。发现全部物质对磁力都有反应，其中大多数都表现为抗磁性。

　　法拉第全神贯注地做着实验，把吃晚饭的时间也忘记了。妻子莎拉只好把晚饭给他送到实验室来。

　　当莎拉推开实验室的门，发现法拉第正埋头在一堆乱物中忙着，眼里不由流露出温和的责备，催促他赶快吃饭。

　　法拉第见妻子从篮子里拿出一块面包和牛排，十分高兴。莎拉还没有反应过来，法拉第已经把面包用一根细线悬挂起来，把面包放进两个磁极之间。

　　面包犹如受过专门训练一样，一动不动地停立在磁力交叉的方向上。法拉第朝着妻子眨眨眼睛，笑了笑，接着又用牛排做试验，取得同样的结果。

　　法拉第夫人看着他的表演，简直哭笑不得。实际上根据法拉第当时的心情，如果不是因为磁铁不够大，恐怕连他夫人也会被吊起来，送进磁极之间去作一番检验，因为他确信人体也是反磁体。

　　由于磁致旋光效应和抗磁性这两项重大发现，1846年法拉第荣获伦福德奖章和皇家奖章。

　　在英国皇家学会的历史上，很少有人同时得到这两枚奖章，即使戴维也没有获得过如此殊荣。

　　法拉第的天才和伟绩，给他带来了十分高的荣誉。然而他关心的并非荣誉，而是科学的理想。