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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(487)

  在创立电解定律的过程中,法拉第还制订了一系列新的电化学术语—— 电极、阳极、阴极、电解、电离、离子、电化当量……这些术语一直沿用到 今天。法拉第在电化学学科中取得了如此大的成绩,被公认为电化学的先驱。 两条电解定律是电化学的基础,直到今天仍在电解与电镀工业上广泛应用。

  另外,法拉第电解定律还有更深一层的意义:它的光芒照亮了半世纪后 电子论的发展道路,为发现原子的内部结构奠定了初步的理论基础。

  七、物理学的革命——场论

  物理学中的场论思想也是起源于法拉第。1831年,法拉第作出了他最伟 大的发现——电磁感应。10年研究的愿望一旦实现,他固然感到极度兴奋, 但同时也感到了震惊。因为用当时在物理学界占绝对统治地位的牛顿力学, 已经无法解释电磁感应这个新现象了。

  牛顿认为,宇宙空间除了粒子以外什么也没有,而没有粒子的地方则是 一无所有的真空。

  “真是一无所有吗?”法拉第对牛顿的说法感到了怀疑。

  直觉告诉法拉第,空间不可能真的像牛顿所说的那样,除了以超距作用 相互作用着的粒子以外,什么东西也没有。比如在一根磁棒周围撒一把铁屑, 铁屑就会描画出了一条条曲线。这是因为铁屑在磁棒周围被磁化,变成了无 数个小磁针。它们所指示的方向就是磁棒对小磁针作用力的方向,因为各点 方向不同,所以形成了曲线。法拉第把这些曲线叫做“力线”。他认为:磁 棒周围的空间存在着这种从宏观无法观测到的力线。

  古希腊哲学家亚里士多德等人,在讨论磁铁的磁性时就使用过“力线” 这个名称。他们用力线解释磁力,但是并不把它当做实有的东西,也没有给 它下一个确切的定义。而法拉第给力线下了明确的定义,它不仅表示磁力的 方向,还可以表示磁力的大小。他把力线当作实实在在的东西,用力线来思 考问题、解决问题。

  在实验中,法拉第使导线在两个磁极中间运动,由于电磁感应的存在, 导线所形成的闭合电路中就产生了感生电流。法拉第认为:如果两个磁极间 的空间真的是“一无所有”的真空,那么导线中的感生电流又是从何而来的 呢?显然,空间并不“空”。两个磁极之间的空间内充满了力线;它们是实 际存在,可以被切割的线。导线的运动如果切割了力线,导线所形成的闭合 电路中就会有感生电流出现;切割的导线越多、速度越快,感生电流就越大; 导线的运动如果不切割力线,电路中也就不会有感生电流产生。

  所以,法拉第认识到,不仅磁铁周围的空间有力线,电流周围空间也存 在着力线。磁铁与电流周围的力线指示磁针的受力方向,所以应叫磁力线; 而充满了磁力线的空间应叫磁场。

  就这样,法拉第的场论思想诞生了。他突破了牛顿力学的势框,开创了 一项完全不同于以往思想的新的分支学科。牛顿认为,宇宙空间就是一无所 有的真空;法拉第却认为,宇宙空间内充满了场,其中有磁力线、电力线, 如果再考虑到光、热、引力……那场的性质就更加丰富了。牛顿认为,物质 只有一种形态——实物,而实物则是由无数个弹性小球式的粒子构成的;法 拉第则认为,所谓的实物粒子就是力场的中心奇点。牛顿认为,空间与物质 无关;法拉第却“把物质化为‘力的中心’,又把物质有运动倾向的方向性 质化为 ‘物理上实有的力线’。”牛顿学派认为,万有引力、电力、磁力都 是超距作用;法拉第则认为,这些力量以物场为中介,像波一般传递的。牛 顿学派认为,有一种力的存在,就会对应着一种物质,各种力之间没有关系; 法拉第却认为,各种力是统一的,电、磁、光、热、引力都相互联系,可以 在场中相互作用,相互转化。

  如果把苍茫的宇宙比做一场戏,那么牛顿所描述的宇宙就是一场古代戏 剧,表演是在空荡荡的广场上进行的,物质在空间运动就如同演员在广场上 表演,演员与广场彼此间不发生任何关系;而法拉第所描述的宇宙却是一场 近代戏剧,表演是在有背景与道具的舞台上进行的,物质在空间运动就像演 员在舞台上表演,演员的各种表演要与场景的变化交相呼应、融为一体。

  然而,限于当时的科技发展水平与理论水平,法拉第关于“场”的许多 观念仍处在萌芽状态,带有推断、猜测的性质,以致有错误的成分。法拉第 把磁力线、电力线当做实际存在的东西,这是正确的;但他没有突破机械论 的框框,把力线当做机械的、有弹性的细线,如同棉线那样,这就是错误的 了。他没有认识到除了实物这种实在以外,还可以有场的实在,因此完全不 必把场纳入机械式的实物范畴之中。法拉第认为,力的作用是以场为中介, 渐进地传递的,这是很正确的;然而他将场的现象看做一种假想的连续媒质 中的应力的表现,这就不正确了。他没有看到,场与实物一样,也是有质量、 能量与动量的,是和实物有同等地位的物质存在形态,而不必把场归结为某 种假想的实物的应力。

  在一个新理论萌芽、发展的过程中,这些缺点和错误都是在所难免的, 是有待于后继者去进行改进、提高的。但是,有一点却是肯定的——法拉第 要求改变物理学中的不足,要求对牛顿的经典力学加以改进。这是具有划时 代意义的,是物理学史上的又一次伟大的革命。


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