打开电力时代的大门——关于科学的演讲经典篇目

绿萝 2025-06-19 09:52 浏览次

迈克尔·法拉第(1791-1867)，是英国著名的物理学家、化学家，也是一位著名的自学成才的科学家。1831年，法拉第的经典电磁理论是:次关键性的突破，其意义在于永远改变了人类文明。“拼命去取得成功，但不要期望一定会成功。

物理学界在1820年发生了一件大事:电流的磁效应被丹麦的科学家奥斯特第一次发现，电和磁的密切联系由此被揭示出来。这次事件刷新了电学史，法拉第在此基础上也改变了研究方向。

奥斯特是一名化学家并兼任外科制药专家，同时还是金属铝的发现者之一。在一次实验中奥斯特意外发现，在磁针上方放上通电的导线竟然发生了磁针偏转的现象!1820年7月21日奥斯特公布了这一发现以后，整个物理学界都被轰动了。当时29岁的法拉第同样被这个重大发现所吸引。法拉第带着浓厚的兴趣反复做奥斯特的这个实验。他发现在通电导线下面南北指向的磁针会转成东西方向，这一现象挑起了他极大的兴趣，由此法拉第开始毅然决然地闯进电磁学这个自己未知的领地，他沿着化学家奥斯特的发现，开始了深入的科学探索。为了进行电磁研究，年轻的法拉第专门设计了一套装置。他把开关、电瓶和电流计分别连接在两个互相绝缘但紧密耦合的组合线圈上想要和奥斯特反其道而行之，希望使初级线圈在接通电流以后，次级线圈就能够感应出相应的电流来。可是令法拉第没想到的是实验重复了无数次都事与愿违，每次都是在希望中开始，却在失望中结束。时间慢慢流逝而去，法拉第成功的信念却完全没有动摇，他坚忍不拔地探索着科学的奥秘，不断地加大电池组，不断地用各种各样的材料改进实验用的仪器，经过无数次的改进、实验，加上他锲而不舍百折不挠的努力，在1831年的秋天，法拉第终于迎来了人生当中最难忘的一年。法拉第在自己的实验室里，解开了困扰大家许久的谜团:与初级线圈一样磁铁穿过次级线圈环，随着磁铁的运动电流计的指针也开始摆动，感应电流就是这样通过次级线圈的磁通量的变化引起的。换言之，运动的磁产生了电流。这就是著名的电磁感应现象!法拉第追寻了整整10年的伟大理想终于实现了，继奥斯特等人的实验之后，法拉第发现的电磁感应现象，进一步揭示出了电和磁两者互相转化的一种辩证关系，为近代电磁学奠定了坚实的基础。也正是以此为基础，法拉第才制造出了世界上第一台的感应发电机。

为了能够定量地表述电磁感应规律的现象，法拉第设想了一种曲线，其磁力在这一点上的方向与磁力任意一点的切线方向都是一样的，这种曲线被称为磁力线，磁力线能够充满在整个空间当中。在1837年法拉第又进一步提出了全新概念“场”，可是在当时这一学说遇到了极大的阻力，没有得到认同。原因是那时物理学的主宰是牛顿力学，天体力学受到超距作用观念的支配，电磁学也受到影响。当时人们均认为力的传递是即时并且是超距的。但是法拉第没有人云亦云，而是以大量的实验为依据，对超距观念提出质疑。他认为物质无处不在，没有不被物质占有的中空地带，所以不能凭空传递电力和磁力。在经过十几年的酝酿后，法拉第终于寻找到了力线概念，导线截割磁力线的数目能够决定导线中感应电流的大小。依此眼光去观察的话，向各个方向散发出去的力线布满在电荷或磁极周围，力线的起点就是电荷或磁极。从此结论出发，“场”的概念被法拉第首次提出。布满磁力线的空间被法拉第称为磁场，通过连续的场传递形成了磁力。于是，牛顿力学的神圣殿堂被法拉第“场”理论动摇了。不过可惜的是，此观点只能用直观的形式去表达，由于缺乏较为严谨的体系和精确的数学语言，法拉第这些卓越的思想没有彰显出来。所幸这一缺憾在后期被数学家出身的麦克斯韦弥补了。麦克斯韦用一种较为简洁的麦克斯韦方程的形式表现出了“场的状态与电磁光的统一关系，于是法拉第电磁观点耀眼的光辉才被人们清晰地发现。