法拉第

第五节 敢于提出新学说

　　磁致旋光效应和抗磁性的发现，使法拉第受到很大启发，一个崭新的思想终于脱颖而出。

　　当时，“超距作用”的观念十分流行。牛顿曾经为超距观念苦恼过，但是最终他还是采用了超距的说法。

　　100多年来，牛顿力学成了物理学的权威。“超距作用”观念不但支配了天体力学，也使电磁学受到很大影响。

　　牛顿的影响实在太大了。科学家们普遍认为，力的传递是即时而超距的，也就是说不管传递多远都不需要时间，一个电荷或者磁极周围的空间，除了距离以外，一无所有，连法国的电学大师安培、库仑，也持同样观点。

　　库仑曾于1784年发现电荷相互作用的定律，这一定律后来被称做库仑定律，其形式和牛顿万有引力公式完全一样：与电量大小成正比，与距离平方成反比。

　　因而从一开始，电学就理所当然地被纳入牛顿力学的轨道。“超距作用”的观念自然成为流行的观念。

　　法拉第并不随波逐流，他对法国同行们的成功十分的佩服，但对他们的思路却不愿盲目信从。

　　法拉第从自己的大量实验事实出发，对“超距观念”提出了怀疑。他相信物质到处存在，没有不被物质占有的中空地带，因此电力和磁力不能凭空随意传递。

　　这个思想，法拉第酝酿了十几年，在没有找到充分的实验证据以前，他不愿意草率匆忙地把自己的科学假设公布于众。

　　摧毁旧学说，需要新的武器，法拉第现在终于找到了这种武器，那就是杰出的“力线”概念。

　　法拉第把铁粉撒在磁铁周围，铁粉立刻呈现出有规则的曲线，从一个磁极到另一个磁极，接连不断，他把这种曲线称为力线。

　　法拉第进一步用实验证明，这种力线不单单具有几何的性质，同时具有物理性质，导线里感应电流的大小，完全取决于导线截割磁力线的数目，而同导线的移动位置丝毫不相关联。换句话说，磁力线越密的地方，磁的强度越大。

　　用这种全新的眼光来观察，电荷或者磁极周围的空间不再是一无所有，而是布满了向各个方向散发出去的力线，电荷或者磁极便是力线的起点。

　　从这一事实出发，法拉第在物理学上第一次提出“场”的概念。他把布满磁力线的空间称做磁场，而磁力便是通过连续的场传递的。牛顿力学“超距作用”的神圣殿堂就如此被动摇了。

　　法拉第力线观念的建立，看起来不像发现电磁感应那样富于戏剧性，然而它在电磁学上的意义却是深远的。

　　这是深思熟虑的硕果。早在1832年，也就是法拉第发现电磁感应的第二年，他在写给皇家学会的名为《新观点》的一封密封函里就阐述了这一天才的思想。

　　法拉第写道：

　　磁作用的传播需要时间，也就是当一块磁铁作用于另一块远处的磁铁或者一块铁时，产生作用的原因是逐渐地从磁体传播开去的。

　　我认为可以把它叫做磁场。这种传播需要一定的时间，而这个时间显然是非常短的。

　　我还认为，电感应也是这样传播的，磁力从磁极向外传播类似于起波纹的水面的振动，或者像声音传播的空气振动。

　　也就是说，我倾向于认为，振动理论可以用于电和磁的现象，正像它适用于声音，同时也很可能适用于光。

　　法拉第的这封密信，在皇家学会的文件柜里沉睡了100多年，直到1938年才被后人发现启封。

　　在这封信中他预言了电感应和磁感应以波的形式向外传播，暗示了电磁波存在的可能，还以非凡的洞察力预见了光可能是一种电磁振动的传播。

　　这实在是天才的预言！它犹如一颗耀眼闪光的钻石，即使封在尘埃里也无法遮住那夺目的光芒。

　　连法拉第本人也感觉到这一点。谨慎地沉默了14年后，他再也忍不住了，密封信里的“新观点”终于脱颖而出。

　　1846年，法拉第根据力线这一崭新的思想，明确提出了光的电磁学。他在《哲学杂志》上发表了论文《关于辐射线振动的思考》。

　　这是法拉第全部科学著作中的瑰宝，其光彩直到若干年以后才被人们发现。

　　在这篇论文里，法拉第定性地提出，电力线和磁力线的振动，就可以产生光和其他辐射现象。一个革命性的、使人耳目一新的学说，就如此产生了。

　　§§第八章 影响深远