一个伟大的预言

4.一个伟大的预言

法拉第被称为多产发明家。正在他准备向皇家学会作发现磁极旋光现象的报告时,他又有了物质抗磁性的新发现,这对法拉第来说,真有说不出的喜悦。

过了知天命年龄的法拉第,他的重大发现仍然是接二连三,层出不穷。他为了让在瑞士的老朋友物理学家德拉里弗(1801—1873)分享他的欢乐,特意在54岁的时候给这位物理学家写了一封长信,汇报了自己的诸多发现。记得30年前,法拉第作为戴维爵士的听差,背着猎枪跟在他的后面在山上打猎时,是德拉里弗的父亲坚持把他当做与戴维一样的科学家平等看待。从此以后,他和德拉里弗教授就成了好朋友,始终保持通信联系,后来又和教授的儿子经常通信,他在这封信里写道:

近来我整天关在实验室里工作,其他什么事情也不管。后来我才知道,你的兄弟前些日子来看过我,却被人挡驾了,我现在仍旧忙着寻找新发现,连吃饭的时间也没有。

在这封信里,法拉第把如何发现抗磁性的经过告诉了德拉里弗。经过是这样的,法拉第用一根细线把自己发明的那种重玻璃吊在巨型电磁铁的两个磁极中间。接通电源以后,那块长方形重玻璃就转动起来。奇怪的是,它并不像铁棒那样,经过磁化,两头指向南北磁极,重玻璃棒好像“厌恶”、“抗拒”磁性,横在两个极中间。抗磁性就这样被发现了。

法拉第像以前每次做出一个新发现时那样,从这一偶然发现中继续研究抗磁性是否普遍存在。他把身边能找到的东西全部拿来做实验。法拉第用的东西可谓应有尽有,盐、铅黄、硫黄、蜡、木头、牛肉、苹果、卷成筒形的纸张、装在试管里的液体,他全都试验过了。在这些物质中,只有少数物质有顺磁性,多数物质都具有抗磁性(现代一般把磁介质分成顺磁质、抗磁质和铁磁质三类)。顺磁质和抗磁质在外磁场中呈现微弱的磁性,前者磁化方向相同,后者方向相反,磁导率很大。在外磁场中重现出很强磁性的物质称作铁磁质。法拉第在自己的《电的实验研究》第十篇论文中,列举了具有抗磁性的50种物质。物质普遍具有抗磁性的科学结论,再一次证实了法拉第关于自然界中各种现象都是相互有关系的自然哲学命题。

法拉第的发明受到了世界科学家的关注。他发现磁极旋光效应和抗磁现象后的第二年,就获得了伦德福奖章和皇家学会奖章。翻开皇家学会的历史,把两枚最高奖章授予同一个人,这是从来没有过的。此时称法拉第为天才的、勤奋的物理学家,他是当之无愧的。

1846年,科学界传遍了法拉第救驾英国物理学家惠斯通(1802—1875)讲演自己新发明的电磁计时器的故事。

在当时的英国,有这样一条规矩,凡是有了新的发明创造,都可以申请到皇家学院演讲。按照日程,惠斯通的演讲时间到了,可他怕讲不好,临阵脱逃了。当时皇家学院的演讲大厅里已经坐了几百名听众在等候。

这时法拉第心急火燎,不得不顶替惠斯通作演讲。说来也巧,法拉第的老朋友菲利浦斯也在场听演讲。后来他把自己整理的法拉第的演讲记录发表了,题目叫《关于光振动的想法》,后被收入到《电学实验研究》第三卷中。在阅读法拉第《电学实验研究》第三卷的时候,其他篇目记录的都是他在实验时确确实实观察到的记录,唯独这篇关于《光振动的想法》记录的是他的一些“不成熟的想法”:

所以,我斗胆提出的观点是:把(光的)辐射看做一种在力线中所做的高级振动。我们知道,物质的粒子就是靠这些力线联系在一起的,物质的质量也靠它们联系。我的观点并不排除振动。我相信,只有这种振动才能解释奇异、美妙、变异多端的偏振现象。这样(光的)振动同扰动的水面上所产生的振动,同气体、液体中的波动是不一样的。因为后面这种振动是直接的,是向着或者离开作用中心的。而前者却是横向的。

法拉第这篇“不成熟的想法”不失为一篇伟大的预言。有人这样评论,后来几十年的光的电磁理论的发展方向——“光的力线振动”理论是由法拉第提出来的。1866年麦克斯韦(1831—1879)从理论上推出了这个结论,1888年德国物理学家赫拉(1857—1894)用实验证明了这个理论,此理论1935年也在爱因斯坦(1879—1955)的相对论中得到了实现。