10 發現馬達的那一天
舉凡蘋果從樹上落下來,到宇宙間星球的運轉,
牛頓的運動定律都可以解釋,
卻無法說明電、磁、光、熱的現象。
自然界仍在扔出一些人類看不懂的牌。
電(Electricity),這個字來自古老的琥珀(Electrum)——
一種已成化石的樹脂。
因為摩擦琥珀時,琥珀竟然可以吸附一些東西,
不過玩琥珀只變成一種有趣的把戲,這樣吸吸,那樣吸吸。
即使來吉伯特(William Gilbert)提出有些材料也有帶電的習性,
富蘭克林(Benjamin Franklin)提出電有正負電荷特性,
庫倫(Charles Coulomb)發現電荷之間的力與距離平方成反比,
安培(Andre-Marie Ampere)以數學導出電流與電位差有關,
奧斯特提出電流產生的周圍,會產生一種磁力。
但解開這自然之謎仍有待,
法拉第電磁轉動的實驗,
看啊!電磁學已逐漸步上
科學界最炫人的舞臺。
小樓閣就滿足
一八二一年五月,皇家學會宣布法拉第升任為事務與實驗室主任(Superintendent of the house and laboratory)。薪水還是一樣,不過成為主任後,法拉第有權利帶著家庭住進皇家學院的頂樓,這樣他照顧學院裡的一切實驗也比較方便。工作增多、責任加重,薪水卻一樣,這樣是很不合理的,但是為了有家住,為了方便做實驗,法拉第認為皇家學院對他已經夠好了。
法拉第在皇家學院的頂樓小屋裡一共住了四十二年,當他在一八五八年六月二十日,至皇家學院退休時,仍然一貧如洗,沒有自己的屋子。退休當天,兩個好夫婦提著皮箱下樓,他們一出皇家學院的大門,就要露宿街頭了。
沒想到走出大門,迎接著他們的是整齊的英國皇家儀隊,還有英國維多利亞女皇(Queen Victoria)在外,等著這對貢獻全人類的貧窮夫婦。「請搬到漢普頓院(Hampton Court)旁的皇家別墅吧!」法拉第婉拒,因為他付不出租金,女皇說:「不用付租金的。」法拉第還是拒絕,他說:「房子太大,付不出修繕費。」女皇說:「這個費用皇室也包了。」法拉第才接受邀請。
法拉第最可愛的地方,就是他的單純,法拉第最偉大的地方,就是不知道自己有多偉大。踏出電磁學的第一步
一八二○年九月,戴維與歐勒斯頓從電磁實驗時,法拉第並沒有在場,法拉第那時從事合金的研究——四氯化碳的合成,與對撒拉小姐的追求。
不過,當戴維與歐勒斯頓實驗失敗時,他告訴法拉第。法拉第眼中一亮,他從小就喜歡電學實驗,只是為了化學分析,他放掉電學已經十年了,恰巧一八二○年十二月,他的好友菲力浦已經擔任《哲學年報》(Annuals of Philosophy)的編輯,菲力浦向法拉第邀稿,希望他寫一篇有關歷史上電磁學發展的回顧。法拉第答應朋友的邀請,開始有系統的閱讀過去的研究報告,為了徹底瞭解各種理論,他還要重做每個關鍵的實驗。
一八二一年七月,法拉第交出〈電磁學歷史概述〉(Historical Sketch of Electromagnetism)一文。法拉第一邊閱讀,一邊做實驗時,開始對電磁學產生自己的看法。他知道當奧斯特發現通過電流的導線使磁針偏轉,已經證明通電的導線會產生磁場,但是奧斯特沒有解釋磁場是怎麼產生的。
奧地利的科學家普列特勒(Johann Joseph Prechtl, 1778-1854)提出的解釋是,當電流通過導線時,會在電線的一端形成正極,另一端形成負極,才會讓旁邊的磁針轉向。
安培反對這種看法,他由電的互吸與互斥,解釋磁針偏轉。皇家學院的歐勒斯頓教授接受安培的互吸與互斥論,但認為電流不是沿著直線前進而是以螺旋狀繞著導線前進,因此預測磁鐵接近導線時,磁鐵上面的電與導線上的電,會產生連續性的互吸與互斥,使得導線產生自轉,但是全歐勒斯頓的實驗中,導線並未如預期產生自轉。
電磁轉動
經過仔細地閱讀與實驗後,法拉第想到,磁力如果是一種旋轉的力(circular force),通電的導線應該會繞著磁極轉動,磁極也繞著導線轉動,兩力抵銷就無法轉動。為檢定這種想法,他進行了一個非常有名的實驗。他在玻璃瓶的中間放一支磁力很強的磁鐵,磁鐵的一端以蠟黏在玻璃瓶上,玻璃瓶中倒入水銀,並使磁鐵的一端露出水銀面,水銀面放一個軟木塞,軟木塞上面夾一支銅線接伏特電極的另一端,並把這支電線也置於水銀中,造成一個通電迴路。
一八二一年九月三日晚上,法拉第把實驗裝置好,把銅線的一端拿在手中,他心裡激動地怦怦跳,他嘴中喃喃道:「應該會吧!應該會動吧!」他的好友伯納爾站在一邊。伯納爾是來這裡吃火雞大餐的,隨後要請法拉第去看賽馬,沒想到他的妹夫,神經兮兮地站在一個杯子前面自言自語。
法拉第把銅線放入水銀液體中;忽然,彷彿有一根看不見的線,拉著小木塞,使小木塞在水銀表面像一艘帆船開始移動。法拉第睜大眼睛,看著小木塞繞著磁棒為中心轉動。「動了!動了!」法拉第跳起來大叫,隨後法拉第呼喚正在烤火雞的妻子也來看,撒拉不知道這是人類歷史上偉大的一刻,電磁轉動(Electromagnetic Rotations)被發現了,不過她知道這是丈夫生命裡偉大的一刻,她讓那隻大火雞焦掉了。
賽馬場邊的分心人
夜裡,裝飾得五彩繽紛的賽馬,在群眾的喧嘩聲中衝刺。在忘情吼叫的群眾中,法拉第顯得有點麻木,他還在想繞著磁棒轉的小木塞。隔天,法拉第改變實驗裝置,這一次把通電的導線固定住,結果磁棒繞著導線轉。法拉第趕快去向歐勒斯頓報告,不巧歐勒斯頓出去旅行,戴維也出國了。法拉第把實驗發現,寄給《科學季刊》(Quarterly Journal of Science),再帶著妻子去海邊度蜜月了。他沒有想到這一篇〈在磁理論上最新的一些電―磁運動)(On some new Electro-Magnetical Motions,and on the Theory of Magnetism)會給他個人帶來深沉地打擊。
舉凡蘋果從樹上落下來,到宇宙間星球的運轉,
牛頓的運動定律都可以解釋,
卻無法說明電、磁、光、熱的現象。
自然界仍在扔出一些人類看不懂的牌。
電(Electricity),這個字來自古老的琥珀(Electrum)——
一種已成化石的樹脂。
因為摩擦琥珀時,琥珀竟然可以吸附一些東西,
不過玩琥珀只變成一種有趣的把戲,這樣吸吸,那樣吸吸。
即使來吉伯特(William Gilbert)提出有些材料也有帶電的習性,
富蘭克林(Benjamin Franklin)提出電有正負電荷特性,
庫倫(Charles Coulomb)發現電荷之間的力與距離平方成反比,
安培(Andre-Marie Ampere)以數學導出電流與電位差有關,
奧斯特提出電流產生的周圍,會產生一種磁力。
但解開這自然之謎仍有待,
法拉第電磁轉動的實驗,
看啊!電磁學已逐漸步上
科學界最炫人的舞臺。
小樓閣就滿足
一八二一年五月,皇家學會宣布法拉第升任為事務與實驗室主任(Superintendent of the house and laboratory)。薪水還是一樣,不過成為主任後,法拉第有權利帶著家庭住進皇家學院的頂樓,這樣他照顧學院裡的一切實驗也比較方便。工作增多、責任加重,薪水卻一樣,這樣是很不合理的,但是為了有家住,為了方便做實驗,法拉第認為皇家學院對他已經夠好了。
法拉第在皇家學院的頂樓小屋裡一共住了四十二年,當他在一八五八年六月二十日,至皇家學院退休時,仍然一貧如洗,沒有自己的屋子。退休當天,兩個好夫婦提著皮箱下樓,他們一出皇家學院的大門,就要露宿街頭了。
沒想到走出大門,迎接著他們的是整齊的英國皇家儀隊,還有英國維多利亞女皇(Queen Victoria)在外,等著這對貢獻全人類的貧窮夫婦。「請搬到漢普頓院(Hampton Court)旁的皇家別墅吧!」法拉第婉拒,因為他付不出租金,女皇說:「不用付租金的。」法拉第還是拒絕,他說:「房子太大,付不出修繕費。」女皇說:「這個費用皇室也包了。」法拉第才接受邀請。
法拉第最可愛的地方,就是他的單純,法拉第最偉大的地方,就是不知道自己有多偉大。踏出電磁學的第一步
一八二○年九月,戴維與歐勒斯頓從電磁實驗時,法拉第並沒有在場,法拉第那時從事合金的研究——四氯化碳的合成,與對撒拉小姐的追求。
不過,當戴維與歐勒斯頓實驗失敗時,他告訴法拉第。法拉第眼中一亮,他從小就喜歡電學實驗,只是為了化學分析,他放掉電學已經十年了,恰巧一八二○年十二月,他的好友菲力浦已經擔任《哲學年報》(Annuals of Philosophy)的編輯,菲力浦向法拉第邀稿,希望他寫一篇有關歷史上電磁學發展的回顧。法拉第答應朋友的邀請,開始有系統的閱讀過去的研究報告,為了徹底瞭解各種理論,他還要重做每個關鍵的實驗。
一八二一年七月,法拉第交出〈電磁學歷史概述〉(Historical Sketch of Electromagnetism)一文。法拉第一邊閱讀,一邊做實驗時,開始對電磁學產生自己的看法。他知道當奧斯特發現通過電流的導線使磁針偏轉,已經證明通電的導線會產生磁場,但是奧斯特沒有解釋磁場是怎麼產生的。
奧地利的科學家普列特勒(Johann Joseph Prechtl, 1778-1854)提出的解釋是,當電流通過導線時,會在電線的一端形成正極,另一端形成負極,才會讓旁邊的磁針轉向。
安培反對這種看法,他由電的互吸與互斥,解釋磁針偏轉。皇家學院的歐勒斯頓教授接受安培的互吸與互斥論,但認為電流不是沿著直線前進而是以螺旋狀繞著導線前進,因此預測磁鐵接近導線時,磁鐵上面的電與導線上的電,會產生連續性的互吸與互斥,使得導線產生自轉,但是全歐勒斯頓的實驗中,導線並未如預期產生自轉。
電磁轉動
經過仔細地閱讀與實驗後,法拉第想到,磁力如果是一種旋轉的力(circular force),通電的導線應該會繞著磁極轉動,磁極也繞著導線轉動,兩力抵銷就無法轉動。為檢定這種想法,他進行了一個非常有名的實驗。他在玻璃瓶的中間放一支磁力很強的磁鐵,磁鐵的一端以蠟黏在玻璃瓶上,玻璃瓶中倒入水銀,並使磁鐵的一端露出水銀面,水銀面放一個軟木塞,軟木塞上面夾一支銅線接伏特電極的另一端,並把這支電線也置於水銀中,造成一個通電迴路。
一八二一年九月三日晚上,法拉第把實驗裝置好,把銅線的一端拿在手中,他心裡激動地怦怦跳,他嘴中喃喃道:「應該會吧!應該會動吧!」他的好友伯納爾站在一邊。伯納爾是來這裡吃火雞大餐的,隨後要請法拉第去看賽馬,沒想到他的妹夫,神經兮兮地站在一個杯子前面自言自語。
法拉第把銅線放入水銀液體中;忽然,彷彿有一根看不見的線,拉著小木塞,使小木塞在水銀表面像一艘帆船開始移動。法拉第睜大眼睛,看著小木塞繞著磁棒為中心轉動。「動了!動了!」法拉第跳起來大叫,隨後法拉第呼喚正在烤火雞的妻子也來看,撒拉不知道這是人類歷史上偉大的一刻,電磁轉動(Electromagnetic Rotations)被發現了,不過她知道這是丈夫生命裡偉大的一刻,她讓那隻大火雞焦掉了。
賽馬場邊的分心人
夜裡,裝飾得五彩繽紛的賽馬,在群眾的喧嘩聲中衝刺。在忘情吼叫的群眾中,法拉第顯得有點麻木,他還在想繞著磁棒轉的小木塞。隔天,法拉第改變實驗裝置,這一次把通電的導線固定住,結果磁棒繞著導線轉。法拉第趕快去向歐勒斯頓報告,不巧歐勒斯頓出去旅行,戴維也出國了。法拉第把實驗發現,寄給《科學季刊》(Quarterly Journal of Science),再帶著妻子去海邊度蜜月了。他沒有想到這一篇〈在磁理論上最新的一些電―磁運動)(On some new Electro-Magnetical Motions,and on the Theory of Magnetism)會給他個人帶來深沉地打擊。