[物理学]

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我们已经看到[43],机械运动、活力消失的形式有两种。第一种是它转化为机械的位能,例如,通过提升一个重物。这种形式的特点是:这种位能不仅能重新转化为机械运动,而且是同原来的机械运动具有同样活力的机械运动,并且也只能进行这种形式变换。机械的位能决不能产生热或电,除非它事先转化为实际的机械运动。用克劳修斯的话来说,这是一个“可逆的过程”。

机械运动消失的第二种形式发生在摩擦和碰撞的场合,而这二者只是在程度上有所不同。摩擦可以看做相继和并行发生的一连串的小的碰撞,碰撞可以看做集中于一个瞬间和一个地方的摩擦。摩擦是缓慢的碰撞,碰撞是急剧的摩擦。在这里消失了的机械运动是作为机械运动本身消失的。它一时还不能自行复原。这个过程不是直接可逆的。机械运动转化为不同质的运动形式,转化为热、电——转化为分子运动的形式。

可见,摩擦和碰撞引起物体运动(力学的对象)向分子运动(物理学的对象)的转化。

当我们把物理学叫做分子运动的力学[44]时,不要忽略这样的事实:这个术语决没有涵盖现代物理学的全部领域。恰恰相反。作为光和辐射热这些现象的中介的以太振动,肯定不是今天所说的分子运动。但是以太振动在地球上的作用首先涉及分子,因为光的折射、光的偏振等等都是由相关物体的分子结构所决定的。同样,那些最著名的科学家现在几乎普遍地把电看做以太粒子的运动,而克劳修斯在谈到热的时候甚至说:

“物体内部的以太也能够参与……有重量的原子〈最好是说分子〉的运动”(《力学的热理论》第1卷第22页)。

但是,在电和热这些现象中首先要考察的确实又是分子运动,而且也不能不是这样,因为我们对于以太知之甚少。但是,一旦我们能够创立以太力学,这种力学自然就会把现在不得不归入物理学的许多东西也包括进去。

分子结构被改变甚至被破坏的种种物理过程,将在以后讨论。这些过程构成了从物理学到化学的过渡。

运动的形式变换只是由于分子运动才获得完全的自由。在力学的边界上,物体运动只能采取个别的其他形式——热或电,可是我们在这里却看到形式变换的某种完全不同的活跃状态:热在热电堆中转化为电,它在辐射的一定阶段上变得和光完全一样,并且又重新产生机械运动;电和磁像热和光一样是一对双生子,不仅可以互相转化,而且也可以转化为热和光以及机械运动。并且,这是遵循一定的量度关系的,以致每一种运动形式的一个已知量,都可以用任何其他一种形式,用千克米,用热量单位,用伏特来表示158,而每一种量度单位也都可以换算为任何其他一种。

在实践中发现机械运动可以转化为热是很古老的事情,甚至可以把这看做人类历史的发端。尽管工具和驯养动物的发明在先,但人类只是在学会摩擦取火以后,才第一次迫使一种无生命的自然力替自己服务。至今在民间还流行的迷信表明,这个具有几乎不可估量的意义的巨大进步在人类的心灵中留下了多么深刻的印象。在青铜和铁使用了很久以后,石刀这第一件工具的发明仍然受到崇敬:祭祀用的一切牲畜仍然要用石刀来处理。依据犹太传说,约书亚曾吩咐对降生在荒野上的男孩用石刀行割礼[45];凯尔特人和日耳曼人杀人祭神时也只用石刀。这一切早已湮没无闻了。摩擦取火的情形却不一样。在人们认识其他取火方法以后很久,在大多数民族中一切圣火仍须通过摩擦来取得。甚至直到今天,在大多数欧洲国家中,民间还流行着这样一种迷信:灵火(例如我们德国的祛除畜疫的火)只可用摩擦点燃。这样,直到今天,关于人类在自然面前取得的第一个伟大胜利的满怀感激之情的回忆,还有意无意地留在民间的迷信中,留在世界上最有教养的民族的残存的异教神话传说中。

可是,在摩擦取火中过程还是单方面的。这里机械运动转化为热。要使过程变得完整,它必须再反过来,必须把热转化为机械运动。这时,过程的辩证法才完满实现,过程才完成循环,至少暂时是这样。但是历史有自己的进程,不管这种进程归根到底多么合乎辩证法,辩证法往往还是要等待历史很久。在发现摩擦取火以后,不得不经历好几万年,亚历山大里亚的希罗(公元前120年前后)才发明一种机械,以其自身喷出的水蒸汽推动自身旋转。又过了差不多两千年,才产生了第一台蒸汽机,这是把热转化为真正有用的机械运动的第一部装置。

蒸汽机是第一个真正国际性的发明,而这一事实又昭示了一个巨大的历史性的进步。法国人帕潘发明了蒸汽机,而且是在德国发明的。现在我们从帕潘的书信集(由盖兰德出版)[46]中得知,汽缸和活塞的应用这一基本思路是德国人莱布尼茨提示给他的;莱布尼茨经常把自己的天才思想向周围传布,而毫不理会功绩应归于他自己还是归于别人。不久,英国人萨弗里和纽可门也发明了类似的机械;最后,他们的同胞瓦特给加上了分离的冷凝器,使蒸汽机从原理上达到了现今的水平。发明的循环在这个领域内完成了:从热到机械运动的转化实现了。以后的一切都不过是细节方面的改进而已。

这样,实践以它自己的方式解决了机械运动和热的关系问题。它先把前者转化为后者,然后再把后者转化为前者。但是理论方面的情况怎样呢?

情况真是够可怜的。虽然正是在17世纪和18世纪出现了数不胜数的游记,其中充满了关于野蛮民族的描写,说他们除了摩擦取火就不知道其他取火方法,可是物理学家们对此几乎毫不在意;他们在整个18世纪和19世纪最初几十年对蒸汽机也是同样漠不关心。他们大多满足于简单地记载各种事实。

最后,在20年代,萨迪·卡诺着手研究这个问题,而且研究得很巧妙,以致他所作的、随后由克拉佩龙以几何学方式加以表述的出色计算,直到今天还被克劳修斯和克拉克·麦克斯韦所采用,并且他差不多已经寻究到问题的根底。妨碍他完全解决这个问题的,并不是事实材料不足,而只是一种先入为主的错误理论。而且这种错误理论并不是某种邪恶的哲学强加给物理学家的,它是物理学家用他们自己的似乎比形而上学哲学思维方式高明得多的自然主义思维方式苦思冥想出来的。

在17世纪,至少是在英国,热被看做物体的一种特性,看做“一种特殊的运动”(其本质从未得到过令人满意的解释的一种特殊的运动)。

这是托·汤姆生在力学的热理论被揭示前两年对热的描述(《热学和电学概论》1840年伦敦第2版[第281页])。但是在18世纪,下述观点越来越占上风:热和光、电、磁一样,也是一种特殊的实体;所有这些独特的实体和普通物质的区别就在于它们没有重量,不可称量。

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电和热一样,也具有某种无所不在的性质,只不过方式不同而已。地球上发生的任何变化,几乎无不同时显示出电的现象。水的蒸发,火的燃烧,两块不同的或温度不同的金属相接触,或者铁和五水硫酸铜的溶液相接触等等,当这类现象发生时,除了明显的物理现象和化学现象外,同时还有电的过程发生。我们越是精细地考察千差万别的自然过程,就越多地碰到电的踪影。尽管电无所不在,尽管近半个世纪以来电越来越多地被用于工业来为人类服务,可是,在电这种运动形式的性质方面仍然笼罩着一大团迷雾。电流的发现比氧的发现大约晚25年,而前者对于电学同后者对于化学至少是一样重要的。可是直到今天,这两个领域的差别还是多么大啊!在化学中,特别是由于道尔顿发现了原子量,已经取得的成果都有序可循并有了相对的可靠性,已经能够系统地、差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻,就像有步骤地围攻一座堡垒一样。在电学中,只有一堆由陈旧的、不可靠的、既没有彻底证实也没有彻底推翻的实验拼凑成的杂乱的东西,只有许多孤立的学者在黑暗中毫无把握地摸索,从事彼此毫无联系的研究和实验,他们像一群游牧的骑手一样,分散地向未知的领域进攻。的确,在电学领域中,一个像道尔顿那样的能给整个学科提供一个中心点并为研究工作打下稳固基础的发现,现在还有待完成。电学还处于支离破碎的状态,暂时还不能建立一种无所不包的理论,从根本上说,正是这一情况使得片面的经验在这个领域中占优势。这种经验甚至竭力拒绝思维,正因为如此,它不仅错误地思维,而且也不能忠实地跟踪事实,甚至不能忠实地报告事实,结果就变成和实际经验相反的东西。

有些自然科学家先生竟在背后大骂德国自然哲学的荒诞的先验思辨,如果说对于这班先生应该奉劝他们去读一读同时代的甚至晚些时候的经验派理论物理学的著作,那么,对于电学来说,就更应该这样做了。就拿1840年出版的托马斯·汤姆生所著的《热学和电学概论》来说吧。老汤姆生在当时是一个权威;再说,他已经可以利用迄今为止最伟大的电学家法拉第的大部分著作。可是他的著作含有至少和老早以前的黑格尔自然哲学的有关章节同样荒诞的东西。例如,关于电火花的记述,可能就是从黑格尔著作的相应段落直接移植过来的。他们两人都列举了在人们还不认识电火花的真正性质和种种差别时想从电火花中发现的种种奇迹,而现在已经证明,这多半是一些特例和误解。更妙的是,汤姆生在第416页上郑重其事地叙述了戴赛尼的无稽之谈,说什么在气压上升而温度下降时,玻璃、松香、丝绸等浸入水银就发生负电,反之,在气压下降而温度上升时,就发生正电;在夏天把黄金和其他几种金属加热就发生正电,冷却就发生负电,在冬天则相反;在高气压和刮北风的时候,气温上升这些金属就产生很强的正电,气温下降就产生很强的负电,如此等等。关于汤姆生对事实的论述,就说到这里。至于先验思辨,汤姆生用来款待我们的下述关于电火花的构想,也不过是来自法拉第本人的东西:

“电火花就是放电,或者说,是许多电介质粒子因其中少数占有极小极有限空间的粒子的特殊作用而发生的极化感应状态减弱的现象。法拉第认为,发生放电现象的这少许粒子,不仅被互相推开,而且短暂间处于一种特殊的、十分活跃的〈highly exalted〉状态;就是说,它们周围的所有的力都相继投向它们,从而它们就进入一种强度也许和原子发生化学结合时的强度相当的状态;然后它们又以我们现在还不知道的某种方式把这种力放出来,就像上述原子放出自己的力一样,整个过程至此结束〈and so the end of the whole〉。最后的结果就像以金属粒子代替放电的粒子时所发生的情形一样,而且有朝一日可以证明这两种场合下的作用原理相同,似乎也不是不可能的。”161汤姆生又说:“我之所以用法拉第的原话来叙述他的这个解释,是因为我对此还不完全了解。”

在其他人那里也会发生这种情况,这就像他们在阅读黑格尔的著作时所遇到的情况一样。黑格尔说:在电火花中,

“有紧张关系的物体的特殊物质性还没有进入过程,而在其中只是以元素和灵魂的方式得到规定”,并且电是“物体固有的愤怒、固有的暴怒”,是“任何物体受到刺激时都会表现出来的”“愤怒的自我”(《自然哲学》第324节附释)。

的确,黑格尔和法拉第的基本思想是一样的。他们两人都反对那种认为电不是物质的一种状态而是某种特有的特殊物质的看法。因为在电火花中电似乎表现为独立的、自由的、脱离了一切异己的物质基础的东西,然而仍然是可以感知的东西,所以他们两人在当时的科学状况下,就必然会设想电火花是一种瞬间离开一切物质的“力”的转瞬即逝的现象形态。对我们来说,这个谜当然是已经解开了,因为我们知道,在电火花放电的时候,在两个金属电极之间确实发生了“金属粒子”的跳越,所以“有紧张关系的物体的特殊物质性”实际上“进入过程”。

大家知道,电和磁像热和光一样,最初是被看做没有重量的特殊物质。一提到电,大家知道,人们立刻就会想到两种相对立的物质、两种“流体”,一种是正的,一种是负的,这两者在正常的状态下相互中和,直到它们被所谓“电的分离力”分开为止。此外,人们可以使两个物体中的一个带正电,一个带负电;如果用第三个导电的物体把这两个物体连接起来,那么视情况不同,两个物体所带的电或者突然变成相等,或者以恒定电流为中介而变得相等。突然变得相等的现象似乎很简单而且很容易理解,但是要说明电流就困难了。有一个最简单的假说:每一次在电流中运动的要么只是正电,要么只是负电。费希纳和韦伯反对这个假说,他们认为,在闭合电路中,每一次都有一对相等的正电电流和负电电流,以相反的方向在有重量的物体分子间的通道中并行流动着,韦伯还对此作了较详细的说明。韦伯运用数学方法详细地研究了这一理论,最后得出了这样一种结果:一个函数(什么样的函数在这里无关紧要)乘以数值img,而这个img表示“电的单位和毫克的比值”(维德曼《流电说和电磁说》第2版第3册第569页)。对重量量度的比值,自然只能是重量间的比值。所以,片面的经验就这样只顾计算而忘记了思维,在这里竟让没有重量的电成为有重量的东西,并且把这一重量导入数学计算。

韦伯得出的公式只在一定的范围内才有意义,而亥姆霍兹早在几年以前就据此计算出和能量守恒原理相抵触的结果。1871年卡·诺伊曼提出另一个假说来反对韦伯关于两种电流以相反方向流动的假说,这个假说就是:在电流中运动的只是两种电中的一种,例如正电,而另一种,例如负电,则和物体的质量固结在一起。维德曼对这个假说作过下述评论:

“如果在韦伯所假定的以相反的方向流动而电量为img的两个电流上,再加上一个对外部不起作用的中性电流,它沿正电流方向流动,电量为img,那么这个假说就可以和韦伯的假说统一起来了。”(第3册第577页)

这个论断仍然带有片面经验的特征。为了使电无论如何能成为电流,就得把电分解为正电和负电。但是用这两种物质来解释电流的一切尝试,都会碰到困难;假设电流中每次只存在一种物质也好,假设两种物质同时以相反的方向流动也好,最后,假设一种物质发生流动而另一种物质静止不动也好,结果都一样。如果我们采取最后一种假设,那么,怎样来解释下面这个无法解释的想法:在发电机和莱顿瓶中本来十分活跃的负电,在电流中却和物体的质量固结在一起。很简单。我们让正电流img沿导线向右流动,让负电流img沿导线向左流动,此外再让一个中性电img的电流向右流动。我们先是假设,为了使两种电无论如何能流动起来,就得把它们分离开来;而为了解释这两种分离的电在流动时发生的现象,我们又假设它们不分离也能够流动。我们先是作出一个假设去解释某一现象,而在我们一遇到困难时,又作出正好否定前一假设的第二个假设。这班先生理当抱怨的那种哲学究竟应当是怎样的呢?

除了关于电的物质性这种观点,还立即出现了另一种观点:电只是物体的一种状态、一种“力”,或者如我们今天所说的,是运动的一种特殊形式。我们在前面已经看到,持这种观点的,前有黑格尔,后有法拉第。自从热的机械当量的发现彻底清除了关于某种独特的“热素”的观念,并证明热是一种分子运动以来,紧接着的一步就是也用新的方法来研究电,并尝试测定电的机械当量。这个尝试完全成功了。特别是焦耳、法夫尔和拉乌尔的实验,不仅确定了电流中的所谓“电动力”的热当量和机械当量,而且还证明了它和电池中通过化学过程所释放出来的能或者和电解槽中所消耗的能是完全等价的。因此,把电看做一种独特的物质流体的假设越来越站不住脚了。

但是热和电并不完全相似。电流在一些极其本质的方面和热的传导毕竟是不相同的。我们仍然不能说明,究竟是什么东西在带电的物体中运动。像在热的场合那样假设一种纯粹的分子振动,看来是不够的。从电的惊人的甚至超过光速的运动速度162来看,很难克服这样的观念:这里在物体的分子之间有某种物质的东西在运动。在这个问题上,克拉克·麦克斯韦(1864年)、汉克尔(1865年)、雷纳尔(1870年)以及埃德伦(1872年)的最新理论,都一致同意1846年法拉第凭推测首先提出的假设:电是渗透整个空间因而也渗透一切物体的弹性介质的一种运动,这种介质的分散的粒子是按照与距离平方成反比的定律互相排斥的,换句话说,电是以太粒子33的一种运动,物体的分子则参与这种运动。至于这种运动的性质,各种不同的理论就有分歧了;麦克斯韦、汉克尔和雷纳尔的理论,以对漩涡运动的最新研究为基础,依然用漩涡对这种性质作出不同方式的说明,这样一来,老笛卡儿的漩涡又重新在不断更新的领域中受到尊重。我们暂且不去更深入地研究这些理论的细节。它们彼此间的分歧是很大的,而且一定还会发生许多变化。但是在它们共同的基本观点中有一个决定性的进步:电是能穿透一切有重量物质的光以太粒子的运动,这种运动会反作用于物体的分子。这种见解调和了以前的两种见解。按照这种见解,在发生电的现象时,的确有某种与有重量物质不同的物质的东西在运动。但是这种物质的东西不是电本身,电实际上倒不如说是一种运动形式,虽然并不是有重量物质的一种直接的运动形式。以太说一方面指出一条道路,使人们摆脱关于两种对立的电流体的原始的愚蠢观念,另一方面也使人们有希望弄清楚:什么东西是电运动的真正物质基础,什么东西的运动引起电现象。

以太说已经有一个决定性的成就。大家知道,至少存在着这样一个点,在这个点上,电直接改变光的运动:它使光的偏振面旋转。克拉克·麦克斯韦根据他的前面说过的理论,计算出一个物体的电容率等于它的光折射率的平方。玻耳兹曼研究了各种非导体的介电常数,发现硫磺、树脂和石蜡的介电常数的平方根分别等于其光的折射率。最大的误差——在硫磺中——仅为百分之四。这样一来,麦克斯韦的以太说恰好就由实验证实了。

但是,要通过一系列新的实验从这些本来互相矛盾的假说中剥出一个坚实的内核来,还需要经过较长的时间和花费很多劳动。在此以前,或者在以太说也许被另一崭新的理论取代以前,电学还将处于尴尬的境地,不得不使用它本身也认为是错误的表达方法。它的一整套术语仍然是以两种电流体的观念为基础的。它仍然信口谈论“在物体中流动的电的质量”,“电在每一个分子中的分离”等等。这是一种弊病,我们已经说过,这种弊病主要是由科学目前的过渡状态所不可避免地造成的,而且在片面的经验恰好在这个研究部门中占据优势的情况下,这种弊病对于迄今为止的思想混乱的延续也起了不小的作用。

我们已经学会利用起电机产生恒定电流,反过来又利用电流产生所谓静电,并使莱顿瓶充电等等,从此,所谓静电(或称摩擦电)和动电(或称流电)之间的对立可以说是有了中介。我们在这里不谈静电的亚型,也不谈现在被当做电的一种亚型来看待的磁。对这类现象的理论上的解释,无论如何应到电流的理论中去寻找,所以我们主要谈电流的理论。

恒定电流可以由不同的方法获得。物体的机械运动最初只能直接(由摩擦)产生静电,只有耗费很大的能量,才能产生恒定电流;要使这种运动至少大部分变成电的运动,那就要以磁为中介,就像格拉姆、西门子等人的著名的磁发电机那样。热可以直接变成电流,如两种不同金属的焊接处就会发生这种情形。由化学反应释放出来的能量,在通常的环境中是以热的形式出现的,但在一定的条件下就变成电的运动。反过来,电的运动,只要具备所需要的条件,又会变成任何其他形式的运动:它可以变成物体运动(在小的规模上,可直接变成电动力学的吸引和排斥;在大的规模上,可在电磁发动机中再以磁为中介);它可以变成热(只要不导入其他变化,这在闭合电路中就处处发生);它可以变成化学能(在接上闭合电路的电解槽和伏特计中,电流在其中可以分解用其他方法所不能分解的化合物)。

在所有这些转换中,运动的一切变化在量的方面等价这一基本定律都是适用的。或者如维德曼所说的,

“依据力的守恒定律,以任何方式为产生电流所做的[机械]功,必定等于为产生各种电流作用所做的功”[第3册第472页]。

物体运动或热转变为电[48],在这里是不会有什么困难的;已经证明,所谓“电动力”,在第一种情况下等于消耗在这一运动上的功,在第二种情况下则“在热电堆的每一个焊接处和热电堆的绝对温度成正比”(维德曼,第3册第482页),就是说,和存在于每一个焊接处的以绝对单位计量的热量成正比。有人证明,这个定律事实上也适用于由化学能产生的电。但是在这里,问题并不那么简单,至少对于现在流行的理论来说是如此。所以我们就稍微深入地考察一下。

法夫尔的实验(1857—1858年),是通过伽伐尼电堆引起运动形式转化的一系列卓越的实验中的一个。163他把一个由5个电池组合起来的斯米电堆置于一个热量计中;把一部带有可随意连接的外露主轴和皮带轮的小型电磁发动机置于另一个热量计中。电堆中每产生1克氢,或每溶解32.6克锌(这是以克表示的锌的旧的化学当量,等于其现在的原子量65.2的一半),就有下列的结果:

A.热量计中的电堆处于闭合状态,不连接发动机时:产生的热是18682或18674热量单位。

B.以闭合电路把电堆和发动机连接起来,但不让发动机运转:电堆中的热是16448热量单位,发动机中的是2219热量单位,一共是18667热量单位。

C.同B,但发动机运转而不提升重物:电堆中的热是13888热量单位,发动机中的是4769热量单位,一共是18657热量单位。

D.同C,但是发动机提升重物,并且为此所做的机械功等于131.24千克米:电堆中的热是15427热量单位,发动机中的是2947热量单位,一共是18374热量单位;和前面的18682热量单位相比,损耗为308热量单位。但是作出的131.24千克米的机械功,如乘以1000(为了把化学结果的克化成千克),除以热的机械当量423.5千克米139,结果就是309热量单位,这正是前面所说的损耗,即所做的机械功的热当量。

因此,运动在它的各种变化中的等价,在电的运动上(在不可避免的误差范围内)也得到了令人信服的证明。而且同样证明了伽伐尼电池的“电动力”不过是转化为电的化学能,而电池本身不过是把释放出来的化学能转化为电的一种装置、一种器具而已,这正如一部蒸汽机把供给它的热转化为机械运动一样,在两种情况下,进行这种转化的器具都不能从自身再提供另外的能量。

可是对于传统观点来说,这里就发生了一个困难。这种观点认为,电池由于电池中液体和金属相接触而产生一种“电的分离力”,它和电动力成正比,所以它对于一定的电池就代表一定量的能。传统观点所认为的电池本身固有的、即使没有化学反应也具有的能量来源,即电的分离力,同化学反应释放出来的能量间的关系是怎样的呢?如果它是同化学反应无关而独立存在的能量来源,那么它提供的能量又是从什么地方得来的呢?

这个不大清楚的问题成了伏打所建立的接触说和随后产生的电流化学说之间争论的焦点。

接触说是从电池中金属和一种或多种液体接触,或者单纯液体和液体接触而产生的电压出发,从这些电压的均等化,或闭合电路中所产生的相分离相对立的电的电压的均等化出发,来解释电流的。对于纯粹的接触说来说,这里所发生的化学变化完全是第二位的东西。与此相反,李特尔早在1805年就主张,只有激发物在接通电路以前就互相发生化学作用,电流才能形成。维德曼曾把这种较旧的化学说总括如下(第1册第784页):按照这种理论,所谓接触电,

“只有当相互接触的物体同时发生实际的化学作用,或者当化学平衡遭到破坏(即使和化学过程没有直接联系),相互接触的物体之间出现‘化学作用的倾向’的时候,才有可能发生”。

可以看出,双方都只是间接地提出电流的能量来源的问题,这在当时也几乎是别无他法的。伏打及其后继者认为下面这一点是十分自然的:不同类的物体一接触,就会产生恒定电流,所以并不需要补偿就能做一定的功。李特尔及其追随者同样也不了解,化学反应怎么竟能使电池产生电流并做功。但是就化学说而言,这一点早就由焦耳、法夫尔、拉乌尔等人阐明了,可是就接触说而言,情况却恰恰相反。它固步自封,以致在本质上还停留在原来的出发点上。所以,在今天的电学中,那些属于早已过去的时代的观念,即和能量守恒原理直接矛盾的观念还在起作用,而在过去的那个时代,人们不得不满足于把任何结果都归之于随便找到的、浮在表面上的和似是而非的原因,而不管运动是否能从无中产生。而且,即使把这些观念的最糟糕的方面加以删除、削弱、冲淡、割除、美化,也无补于事:混乱只会更加严重。

我们知道,即使更陈旧的电流化学说,也承认电池中发生接触对于形成电流是完全必要的;它只是主张,如果不同时发生化学反应,这种接触便不能产生恒定电流。而且直到今天仍然不言而喻的是,电池的接触设备恰恰是使释放出来的化学能变为电的装置,并且化学能是否以及有多少能够真正变为电的运动,本质上取决于这些接触设备。

维德曼是一个片面的经验主义者,他力图从旧的接触说中拯救出可以拯救的东西。我们就来听听他说些什么吧。他说(第1册第799页):

“虽然化学上呈惰性的物体(例如金属)的接触作用,像人们以前所认为的那样,既不是电堆理论所必不可少的,也并不因为欧姆从这个假设中推导出自己的定律(没有这个假设这个定律也可以推导出来)并且以实验证实过这个定律的费希纳也维护过这种接触说而得到证明,但是,金属接触便产生电,这是不可否认的,至少照现有的几个实验看来是如此,即使在量的方面能够获得的结果由于不可能使互相接触的物体的表面保持绝对清洁,而总是不可避免地带有某种不可靠性。”

可以看到,接触说已经变得非常谦逊了。它承认,它对于说明电流不是必不可少的,而且既没有由欧姆在理论上,也没有由费希纳在实验上加以证明。它甚至承认,它唯一还能依靠的所谓基本实验,在量的方面总是只能够提供一些不可靠的结果,最后,它只要求我们承认电运动总是由接触引起——即使只是金属的接触!

如果接触说到此止步,那就无须再置一词来反对它了。也许应当无条件地承认,两种金属一接触就会产生电的现象,这种电可以使解剖的蛙腿痉挛,可以使验电器带电,可以引起其他各种运动。这里首先要问的只是:产生这种现象所需要的能量是从什么地方来的?

要回答这个问题,照维德曼的意见(第1册第14页),我们

大致可做如下考察:使两块不同类的金属板A和B彼此靠近到很小的距离,它们因附着力的作用就相互吸引。它们彼此一接触,就失去了这种吸引所给予它们的运动的活力。(如果我们假设金属的分子处于不断的振动之中,那么也可能发生这样的情形:如果不同类的金属一接触,不同时振动的分子就相互接触,那么分子的振动在失去活力时就会发生变化。)失去的活力大部分变成热。而其中的一小部分就消耗在以另外的方式分配先前没有分离的电上。我们在前面已经说过,可能由于对两种电的引力不同,这两个碰在一起的物体就带上了等量的正电和负电。”

接触说变得越来越谦逊了。先是承认,以后要做如此巨大的功的强大的电分离力,本身并不具有任何固有的能量,而如果没有能量从外面传给它,它就无法起作用。后来给它指定了一个很小的能量来源,即由附着作用而致的活力,这个活力只在距离小得几乎无法测量的时候才起作用,使物体移动一个小得几乎无法测量的距离。然而这是无关紧要的:它无可否认地存在着,而且同样无可否认地在接触时消失。但是这一极小的来源对于我们的目的来说仍然提供了太多的能量:大部分变成了热,只有一小部分用于引起电的分离力。虽然大家都知道,自然界中有不少由极小的碰撞产生极强的作用的实例,可是看来维德曼自己也感觉到,他那一点点能量来源在这里是很不够的,于是便去寻找第二个可能的来源,也就是假设两种金属的分子振动在接触面上发生干涉。撇开我们在这里碰到的其他种种困难不谈,格罗夫和加西奥都证明了,根本不需要真正的接触就可以产生电,正如维德曼自己在前一页上所告诉我们的那样。总之,我们对产生电的分离力的能量来源考察得越多,这个来源就越来越枯竭了。

但是直到现在我们几乎还不知道金属接触产生电的其他能量来源。按照瑙曼的意见(《普通化学和物理化学》1877年海德堡版第675页),“接触电动力把热转化为电”;他认为“下面这个假设是很自然的:电动力引起电运动的能力,是以现有的热量为基础的,或者换句话说,是温度的一个函数”,并说这也由勒鲁从实验上加以证明。在这里,我们又完全无所适从了。金属电动序定律不容许我们求助于在总是蒙着一层几乎无法去掉的薄薄的空气和非纯净水的接触面上不断发生的微小化学过程,也就是不容许我们从接触面间的不可见的主动电解质的存在来说明电的产生。电解质在闭合电路中必然产生恒定电流;相反,仅仅由金属接触所产生的电,在电路一接通时就消失了。这里我们就接触到了关键:维德曼本人起初认为“电的分离力”只是金属所具有的,并且认为不从外面供给能量就不能做功,后来又专门为其指定了一个极其微小的能量来源,可是,这个“电的分离力”,通过化学上呈惰性的物体的接触能否产生和以什么方式产生恒定电流呢?

电动序是按这样的方式来排列各种金属的:每一种金属对于前面的一种来说带负电,对于后面的一种来说带正电。所以,如果我们把金属片按这样的顺序排列起来,例如依次为锌、锡、铁、铜、铂,我们就能在两端得到电压。但是,如果我们把这一金属序列联成一个闭合电路,使锌和铂也碰在一起,那么电压就立即均等化并消失。

“所以在列入电动序的各物体所构成的闭合电路中,要形成恒定电流是不可能的。”[第1册第45页]

维德曼还以下面这种理论上的考虑来支持这个命题:

“事实上,如果在电路中出现恒定电流,它就会在金属导体本身中产生热,这种热充其量会由于金属接触处的冷却而被抵消。无论如何,总会引起热的不均衡的分布;而且一部电磁发动机如果没有从外面供给的能量,而由电流持续地发动起来并因而做功,这是不可能的,因为当金属例如通过焊接牢牢连接在一起时,在接触处也不可能再发生足以补偿这个功的任何变化。”[第1册第44—45页]

但是,维德曼并不满足于对金属的接触电不能单独产生电流这一点作出理论上的和实验上的证明,我们将看到,他还认为必须提出一个特殊的假说,以便把接触电的作用排除在外,即使是在接触电在电流中也许起作用的场合。

因此,要从接触电到达电流,我们就得寻找其他的道路。让我们和维德曼一起这样设想:

“把两种金属,例如锌棒和铜棒的一端焊接在一起,而以第三种物体把这两种金属棒各空着的一端连接起来,这一物体对两种金属都不发生起电作用,而只传导聚集于金属表面的两种相反的电,结果使这两种电在它里面互相中和,于是电的分离力总是又恢复先前的电位差,从而在电路中产生一个无须任何补偿就能做功的恒定电流。但这又是不可能的。因此,只能导电而对其他物体不发生起电作用的物体是不可能有的。”[第1册第45页]

我们并没有比以前走得更远些,不可能创造运动这一事实又堵住了我们的道路。依靠化学上呈惰性的物体的接触,即依靠本来意义的接触电,我们永远不能产生出电流来。因此,我们就再转过身来,试试维德曼给我们指出的第三条道路:

“最后,如果我们把一块锌板和一块铜板浸入含有所谓二元化合物的液体中(这种化合物能分解为化学性质不相同的完全饱和的两种成分),例如,浸入稀盐酸(H+Cl)等等中,这时,按照第27节中的说明,锌就带负电而铜则带正电。如果把这两种金属连接起来,这两种电就经过接触的地方而中和,于是正电流就经过这个地方由铜流到锌。而且,因为在这两种金属接触时出现的电的分离力使正电按同一方向流动,所以各个电的分离力的作用并没有像在金属闭合电路中那样互相抵消。因此,这里产生了一个正电恒定电流,这个电流在闭合电路中经过铜和锌的连接处由铜流到锌,再经过液体由锌流到铜。我们很快(第34节)还要回到这样一个问题上来:存在于闭合电路中的各个电的分离力,在形成电流方面实际上起了多少作用。——产生这种电流的导体组合,我们称之为伽伐尼电池,或者也叫做伽伐尼电池组。”(第1册第45页)

这样,奇迹就似乎告成了。在这里,仅仅由于接触时出现的电的分离力,恒定电流就产生了,而按照维德曼自己的说法,这种分离力如果没有从外面供给的能量,是不可能起作用的。而且,除了维德曼在前面所说的,他没有再向我们提供任何东西来对此作出说明,可见,这确实是一个十足的奇迹。在这里,关于这个过程我们学到了一些什么呢?

1.如果把锌和铜浸入含有所谓二元化合物的液体中,于是,照第27节中的说明,锌就带负电,而铜就带正电。但是在整个第27节中关于二元化合物只字未提。那里只谈到由一块锌板和一块铜板夹着一块浸过酸性溶液的布料所构成的简单的伏打电池,然后就研究由此引起的两种金属上的静电荷,而根本没有提到任何化学过程。因此,所谓二元化合物在这里是从后门偷运进来的。

2.这个二元化合物在这里究竟起什么作用,仍然是完全神秘的。它“分解为化学性质不相同的完全饱和的两种成分”(它们分解后完全饱和?!),这一情况最多也只是在它真正分解的时候,才能教给我们一点新东西。但是,关于这一点他对我们只字未提,所以我们暂时不得不假设它是不分解的,例如烷烃就是这样。

3.因此,当锌在液体中带负电,铜带正电之后,我们就让它们(在液体外)相接触。即刻,“这两种电就经过接触的地方而中和,于是正电流就经过这个地方由铜流到锌”。为什么只有“正”电流按这一方向流动,却没有“负”电流按相反的方向流动,对此我们又一无所知。直到现在还被认为和正电同样必要的负电究竟变成了什么,我们毫无所知;而电的分离力的作用恰好在于使这两种电相游离而对立。现在负电却突然被压制下去,在一定程度上被隐藏起来了,这就显得似乎只有正电存在了。

但是后来在第51页上又作了正好相反的说明,那里说,“两种电合在一个电流中”,就是说负电和正电二者都在其中流动!谁能帮助我们摆脱这种混乱呢?

4.“而且,因为在这两种金属接触时出现的电的分离力使正电按同一方向流动,所以各个电的分离力的作用并没有像在金属闭合电路中那样互相抵消。因此,这里产生了一个恒定电流”,等等。

这说得有些过分了。因为我们会看到,维德曼在几页以后(第52页)就向我们证明,

在“形成恒定电流的时候……在金属接触处的电的分离力……必定是不起作用的”;

他还证明,即使这种分离力不使正电按同一方向流动,而是朝着电流相反的方向起作用,也不仅有电流发生,而且在这种情况下,这种分离力也不能由电池的分离力的一定部分得到补偿,所以又是不起作用的。因此,既然维德曼在第52页上认为电的分离力对于保持电流是不起作用的,他又怎么能够在第45页上把电的分离力当做形成电流的必要因素,并且还为此目的专门提出了一种假说呢?

5.“因此,这里产生了一个正电恒定电流,这个电流在闭合电路中经过铜和锌的连接处由铜流到锌,再经过液体由锌流到铜。”

但是,要使这种恒定电流“在导体本身中产生热”,并且能够由它把“一部电磁发动机发动起来并因而做功”,不供给能量是不可能的。可是这种能量的供给是否可能,它从何而来,维德曼直到现在也没有向我们透露过半个字,所以到现在为止,恒定电流还是和在前面研究过的两种场合下的情形一样,是不可能有的东西。

这一点没有人比维德曼更清楚。所以他认为最好还是尽快避开这个关于电流形成的奇异解释的许多棘手之处,而塞给读者几页有关这个仍然十分神秘的电流的热效应、化学效应、磁效应以及生理效应的种种浅薄的逸闻,而且在这里甚至例外地使用了十分通俗的语调。然后他突然接着说道(第49页):

“我们现在应当研究一下,电的分离力在一个由两种金属和一种液体,例如由锌、铜和盐酸所构成的闭合电路中,是怎样起作用的。

我们知道,当电流通过的时候,液体中所含的二元化合物(HCl)的成分就分开了:一种成分(H)在铜上游离出来,另一种等当量的成分(Cl)在锌上游离出来,在这里,后一成分和等当量的锌化合成ZnCl。”

我们知道!如果说我们知道这一点,那么我们肯定不是从维德曼那里知道的,因为关于这个过程,正如我们已经看到的,至今他连半个字也没有向我们透露过。此外,如果说我们对这个过程知道一些什么,那就是它并不是像维德曼所描绘的那样。

在气体氢和气体氯形成一个HCl分子时,释放出来的能量等于22000热量单位(尤利乌斯·汤姆森)164。因此,要把氯从它和氢的化合物中分离出来,就必须从外面供给每个HCl分子以等量的能。电池从什么地方获得这一能量呢?在维德曼的叙述中并没有告诉我们,所以我们还是自己来研究一下吧。

当氯和锌化合成氯化锌的时候,释放出的能量大大多于把氯和氢分开所必需的能量,(Zn,Cl2)释放出97210热量单位,而2(H,Cl)则释放出44000热量单位(尤·汤姆森)。这样,电池中的过程就可以说明了。所以事情并不像维德曼所说的那样,氢一下子就在铜上游离出来,而氯一下子就在锌上游离出来,“在这里”,锌和氯随即偶然地化合起来了。相反,锌和氯的化合是整个过程的最重要的基本条件,而且这个化合过程如果不发生,我们就别指望铜上会有氢游离出来。

形成一个ZnCl2分子所释放出的能量,多于两个H原子从两个HC1分子中游离出来时所耗费的能量,这一多余的能量就在电池中转化为电的运动,并且提供了电路中出现的全部“电动力”。所以并不是什么神秘的“电的分离力”在没有已经指出的能量来源的情况下使氢和氯互相分开,而是电池中所发生的整个化学过程为闭合电路中的全部“电的分离力”和“电动力”提供了它们的存在所必需的能量。

这样,我们眼下可以确定,维德曼对电流的第二种解释和他的第一种解释一样,对我们是没有什么帮助的。现在我们往下再看看他还写了些什么:

“这一过程证明:二元化合物在两种金属间的作用,不再像金属的情形那样,仅仅存在于它的全部质量对这种或那种电的简单的强势吸引,在这里还出现了它的两种成分的一种特殊作用。因为Cl这一成分在正电流进入液体的地方分解出来,而H这一成分在负电流进入液体的地方分解出来,所以们就假设:HCl这一化合物中的每一个当量的氯都带有一定量的负电,而后者则制约着进入的正电对氯的吸引。这是化合物中带负电的成分。同样,每一当量的H都一定带有正电,所以是化合物中带正电的成分。这些电荷在H和Cl化合时可能呈现出锌和铜接触时所呈现出的那种情形。因为HCl这一化合物本身是不带电的,所以我们必须据此假设:其中带正电的成分的原子和带负电的成分的原子含有的正电和负电是等量的。

现在如果把一块锌板和一块铜板浸入稀盐酸中,我们就可以推测,锌对其中带负电的成分(Cl)的吸引比对带正电的成分(H)的吸引要强些。因此,和锌接触的盐酸分子将会这样配置:其中带负电的成分趋向锌,带正电的成分趋向铜。因为这样排列起来的各个成分通过自己的电吸引作用于后面的HCl分子,所以锌板和铜板之间的分子的整个序列就排列如图10:

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如果第二种金属对带正电的氢的作用也像锌对带负电的氯的作用一样,那么这就会促进这样的配置。如果它的作用方向相反,但是较弱,那么至少这个配置的方向是不会改变的。

由于靠近锌的带负电的成分Cl的负电的感应作用,电就这样分布于锌:锌板上同最临近的盐酸原子[49]中的Cl紧挨着的地方带正电,离得较远的地方带负电。同样,铜板上负电聚集在同临近的盐酸原子中的带正电的成分(H)最靠近的地方,正电则被排斥到较远的地方。

其次,锌上面的正电就和最临近的Cl原子所带的负电结合起来,而Cl原子本身就会和锌化合。先前和这个Cl原子化合在一起的带正电的H原子,就和趋向它的第二个HCl原子中的Cl原子化合,同时这些原子中所含的电也互相结合起来;同样,第二个HCl原子中的H原子和第三个HCl原子中的Cl原子会化合起来,如此类推,直到最后,就有一个H原子在铜上游离出来,而它所带的正电就和分布在铜上的负电结合起来,因而它就在不带电的状态中逸出了。”这个过程会“持续重复下去,直到聚集在金属板上的电对于趋向它们的盐酸成分所带的电的排斥力和金属对这些成分的化学吸引力相互平衡为止。但是,如果用一个导体把两块金属板连接起来,那么金属板上的游离电就互相结合,而且上述过程又会重新发生。通过这样的方式,一个恒定电流就产生了。——显然,因为移向金属的二元化合物的两个成分以一定的速度向金属运动,然后达到静止状态,或者形成一种化合物(ZnCl),或者以游离的形态(H)逸出,所以这里就不断地失去活力。”([维德曼的]注:因为Cl和H这两种成分分开时所获得的活力又被这两种成分和最临近的原子的成分结合时所失去的活力抵消了,所以这一过程的影响可以略去不提。)“失去的活力,相当于可见的化学过程中所释放出的热量,即本质上相当于一个当量的锌溶解于稀酸时所释放出的热量。其数值必定和两种电分开时所耗费的功相等。因此,如果这两种电在电流中结合起来,那么,在一个当量的锌被分解而一个当量的氢从液体中分离出来的时候,在整个闭合电路中就一定会产生功(或者是以热的形式出现,或者是以在外部做功的形式出现),而且这个功也和上述化学过程所释放出的相应的热量相当。”[第1册第49—51页]

“我们就假设——可能——我们必须假设——我们就可以推测——会这样分布——会带电”,如此等等。全是推测和假设,在这些推测和假设中确实能拿得出来的实际的表述只有三点:第一,锌和氯的化合现在已被认作氢游离出来的条件;第二,如现在我们直到最后才知道而且可以说是顺便知道的,这里所释放出的能量正是形成电流所必需的全部能量的来源,而且是唯一的来源;第三,对于电流形成的这个解释是和他前面的两个解释正相矛盾的,正如那两个解释也是相互矛盾的一样。

维德曼往下又说:

“这样,在形成恒定电流时起作用的唯有电的分离力,这种力产生于电池的激发液体中二元化合物的原子由两个金属电极所引起的不相等的吸引和极化作用;在不会发生任何机械变化的金属接触处,电的分离力反而必定不起作用。前面说过,闭合电路中的全部电的分离力(和电动力)是和前面说过的化学过程的热当量完全成正比,这证明,这个分离力,如果其作用的方向同液体对金属的电的激发作用方向相反(例如把锡和铅浸入氰化钾溶液的时候),那么它就不能由金属和液体的接触处的电的分离力中得到一定量的补偿。所以这个分离力必须以另外的方式被抵消掉。这一过程按以下假设是再简单不过了:在激发液体和金属接触的时候,电动力由两种方式产生,第一种方式,是由于液体和金属的整个质量对这种或那种电的强度不相等的吸引而产生的;第二种方式,是由于金属对液体的带相反电荷的两种成分的不相等的吸引而产生的……由于第一种方式中质量[对这种或那种电的]不相等的吸引,液体完全服从于金属电动序定律,而在闭合电路中,电的分离力(和电动力)完全抵消为零;第二种方式中的化学作用则相反,提供形成电流所必需的电的分离力以及与之相应的电动力。”(第1册第52、53页)

这样,接触说的最后残余就被顺利地排除在电流形成过程之外了,同时维德曼在第45页上提出的关于电流形成的第一个解释的最后残余也被排除了。最后毫无保留地承认:伽伐尼电池不过是把释放出来的化学能变为电的运动,变为所谓电的分离力和电动力的一种装置,正如蒸汽机是把热能变为机械运动的一种装置一样。在这两种场合下,装置只能为能量的释放和形式转化提供条件,但是本身并不提供任何能量。确定了这一点之后,我们现在还要较详细地研究一下维德曼对电流的解释的第三个方案。在这里,他是怎样描述电池的闭合电路中的能量转变的呢?

他说,显然,在电池中,“因为移向金属的二元化合物的两个成分以一定的速度向金属运动,然后达到静止状态,或者形成一种化合物(ZnCl),或者以游离的形态(H)逸出,所以这里就不断地失去活力。失去的活力,相当于可见的化学过程中所释放出的热量,即本质上相当于一个当量的锌溶解于稀酸时所释放出的热量”[第1册第51页]

首先,如果过程是纯粹地进行的,那么在电池中,当锌溶解的时候,根本不会释放出任何热量;因为释放出来的能直接变成了电,由于整个闭合电路中的电阻,电才再转变成热。

其次,活力是质量和速度平方的乘积的一半。因此,上述的命题亦可表述如下:一个当量的锌溶解于稀盐酸时所释放出的能量(=若干卡路里),也等于离子的质量和离子向金属移动的速度平方的乘积的一半。这样来表述,这个命题显然就不对了,因为离子移动时所显示出的活力在数值上远不等于由化学过程释放出来的能量[50]。如果二者相等,那么就不会有电流产生,因为这样就没有给在闭合电路其余部分中的电流留下任何能量。因此,在维德曼那里又加了个说明:离子达到静止状态,“或者形成一种化合物,或者以游离的形态逸出”。但是,如果活力的丧失也包含着这两个过程中发生的能量转变,那么我们就真是陷入困境了。既然我们在谈到释放出的全部能量时是把这两个过程一并考虑的,那么这里就根本谈不上活力的丧失,而顶多只能说活力的获得

可见,维德曼对这个命题本身显然并没有确定的理解,“活力的丧失”只不过是一种解围之神[51],使他可能作出拼死的一跃,从陈旧的接触说跳到电流化学说。事实上,“活力的丧失”现在已经完成了自己的使命并退出舞台;从此以后,电池中的化学过程无可争辩地被当做产生电流的唯一的能量来源,而我们这位作者还剩下的唯一的忧虑是,怎样才能把化学上呈惰性的物体接触生电的最后残余,也就是把两种金属接触处发生作用的分离力,从电流中体面地排除出去。

当我们读到维德曼对电流形成过程的上述解释的时候,会觉得摆在面前的不过是大约四十年前正统和半正统的神学家们为对付施特劳斯、维耳克、布鲁诺·鲍威尔等人从语言学和历史学方面对圣经的批判166而采用过的一种辩护术。他们使用的方法是完全相同的,也必然是相同的,因为在这两种场合下都是要在思维着的科学面前挽救旧的传统。那种顶多只能以数学计算形式来思维的孤傲的经验,却以为自己所使用的完全是无可争辩的事实。可是实际上,它所使用的多半是因袭下来的观念,是其前辈的多半已过时的思维产品,如正电和负电、电的分离力、接触说。这些东西成为它的无穷无尽的数学计算的基础,在这些计算中,由于数学公式的严密性,各种前提的假说性质竟被轻易地忘记了。诸如此类的经验对同时代的思维成果十分怀疑,而对其前辈的思维成果却深信不疑。甚至经实验确定的事实,对这种经验来说也渐渐变得和相关的传统的解释难以分开了;最简单的电现象在描述中也由于例如偷运两种电的理论而遭到歪曲;这种经验已经不可能再正确地描述事实了,因为传统的解释已混进到这种描述中去。一句话,在电学领域里,我们碰到了和在神学领域里所碰到的同样盛行的传统。在这两个领域里,最新研究的成果,对从前不认识的事实或有争议的事实的确认,以及由此必然得出的理论结论,都无情地打击了旧的传统,所以,这种传统的维护者就陷入极为困难的境地。他们不得不求助于各种各样的诡计、种种站不住脚的借口,求助于掩盖各种不可调和的矛盾,最终堕入矛盾的迷宫,找不到任何出路。维德曼绝望地试图把以“接触力”为根据的对电流的陈旧解释和以化学能量的释放为根据的新解释用理性主义方式加以调和,正是这种对全部陈旧的电理论的信仰,使他在这里陷入无法自拔的自相矛盾之中。

也许有人会反驳说:上面对于维德曼的电流解释的批评是咬文嚼字;即使维德曼起初在表述上有一些疏忽大意和不精确之处,可是最后他毕竟提出了正确的、合乎能量守恒定律的阐述,因此,一切都还做得不错。为了回答这种反驳,让我们在这里再来看一个例子,就是他对于由锌、稀硫酸、铜组成的电池中发生的过程所作的描写。

“如果用一根导线把两块金属板连接起来,就会产生电流……通过电解过程,在铜板上从含有稀硫酸的里分离出一个当量的氢,成为气泡逸出。在锌板上则生成一个当量的氧,它把锌氧化为氧化锌,而氧化锌又溶于周围的酸中成为硫酸氧化锌。”(第1册第[592—]593页)

为了把氢和氧从水中分离出来,每一个水分子需要相当于68924个热量单位的能量。在上述电池中从哪里得到这个能量呢?“通过电解过程”。可是,电解过程从哪里得到这个能量呢?没有任何回答。

但是维德曼后来不止一次,至少有两次告诉我们(第1册第472和614页):总的说来,“根据最新的实验,[在电解的时候]水本身并没有分解”,而在我们的例子中,是硫酸H2SO4分解了,它分解为H2和SO3+O,在分解过程中,H2和O在一定的情况下会以气态逸出。但是,这样一来,过程的整个性质改变了。H2SO4中的H2直接由两价的锌所代替而形成硫酸锌ZnSO4。一方面剩下了H2,另一方面剩下了S03+O。两种气体按照它们结合成水的比例逸出;SO3和溶液中的水H2O重新结合成H2SO4,即硫酸。但是,在形成ZnSO4时放出的能量,不仅足以用来置换和释放硫酸中的氢,而且还有相当的剩余,这些剩余在我们的例子中便消耗在电流的形成上。这样,锌也就无须等待电解过程供给它游离的氧,以便先氧化,接着再溶解于酸中。正相反,锌直接地参加到过程中来,这个过程正是由于锌的参加才得以实现。

在这里我们看到,陈腐的化学观念怎样成了陈腐的接触观念的帮手。根据最新的观点,盐是一种酸,酸中的氢被某种金属所置换。这里所研究的过程证实了这种观点:酸中的氢被锌直接置换,这充分说明了能量的转变。维德曼所遵循的旧观点认为,盐是某种金属氧化物和某种酸的化合物,因此不说硫酸锌,而说什么硫酸氧化锌。但是,为了在我们的电池中从锌和硫酸获得硫酸氧化锌,就必须首先使锌氧化。为了使锌足够迅速地氧化,就需要有游离的氧。为了获得游离的氧,我们就必须设想——因为在铜板上出现了氢——水被分解。为了分解水,我们就需要巨大的能量。怎样得到这些能量呢?仅仅是“通过电解过程”,而这个过程本身在它的最终的化学产物“硫酸氧化锌”开始形成之前又不可能进行。孩子生妈妈。

可见,维德曼在这里也把整个过程完全弄反了,颠倒了,这是因为维德曼不假思索地把主动电解和被动电解这两个直接对立的过程混为一谈,以为它们都不过是电解而已。

到现在为止,我们所研究的还只是电池里所发生的过程,也就是剩余能量通过化学反应而被释放出来,并且通过电池的装置转变为电的过程。但是大家知道,这个过程也可以反过来:电池里从化学能中得到的恒定电流的电,又可以反过来在置于闭合电路中的电解槽中转变为化学能。两个过程显然是互相对立的:如果把前者看做化学—电的过程,那么后者就是电—化学的过程。两个过程可以在具有同样物质的同一闭合电路中发生。例如,靠气体元素工作的电池组,其电流是通过氢和氧化合成水而产生的,而在以电路连起来的电解槽中又可以按照氢和氧化合成水的比例分解出氢和氧来。通常的看法是把这两种对立的过程冠以一个共同的名称——电解,而没有把主动电解和被动电解区别开来,没有把激发液体和被动电解质区别开来。例如,维德曼用133页的篇幅来探讨电解本身,后来在结尾处附加了关于“电池中的电解”的几点评述,其中关于真正的电池中所发生的过程只占这一篇17页中的一个极小的部分。在随后的“电解理论”中,电池和电解槽的这种对立甚至连提也没有提一下;谁想在接下来的《电解对导体电阻和闭合电路中电动力的影响》这一章中寻找关于闭合电路中能量转变的某种考虑,一定会大失所望。

现在让我们来看看这个不可阻挡的“电解过程”,它无需可见的能量的输入就可以把H2和O分离,而且在该书我们现在看到的篇章中,它所起的作用和先前那个神秘的“电的分离力”起过的作用是一样的。

“除了把离子分开的第一位的、纯粹的电解过程外,由于被电流所分开的离子的作用,还发生一些第二位的、同电解过程完全无关的纯粹化学的过程。离子的这种作用会发生在电极物质上和被分解的物体上,在溶液中也会发生在溶剂上。”(第1册第481页)

现在让我们回到先前谈到的由锌和铜浸在稀硫酸中形成的电池上去。在这里,用维德曼自己的话来说,被分开的离子就是水中的H2和O。因此,按照他的说法,锌的氧化和ZnSO4的形成是第二位的、同电解过程无关的纯粹化学的过程,虽然只有通过这个过程,第一位的过程才成为可能。现在我们要稍微详细地考察一下这种由于颠倒真实的过程而必然造成的混乱。

我们首先来看看电解槽中的所谓第二位的过程,维德曼给我们举了好几个这方面的例子[52](第481—482页):

1.溶于水中的硫酸钠(Na2SO4)的电解。它“分解为……一个当量的S03+O……和一个当量的Na……但是后者和溶液中的水起反应,从水中分离出一个当量的H,同时形成一个当量的苛性钠[NaOH],苛性钠又溶解于周围的水中”。

方程式是:

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在这个例子中,实际上可以把

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这个分解看做第一位的、电—化学的过程,而把进一步的转变

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看做第二位的纯粹化学的过程。但是,这个第二位的过程是直接在出现氢的那个电极上发生的;因此,这里所释放出的十分可观的能量(按照尤利乌斯·汤姆森的计算,对于Na,O,H,水来说是111810热量单位)至少大部分转变为电,只有小部分在电解槽中直接变成热。而后一种情况也可以发生在从电池中直接或首先释放出来的化学能量上。但是,这样获得并且转变为电的能量,应当从电流所供给的用来不断分解Na2SO4的能量中减去。如果钠转变为氢氧化物在整个过程的第一个瞬间是第二位的过程,那么,从第二个瞬间起,它就成为整个过程的根本因素,因此就不再是第二位的了。

但是,在这个电解槽中还有第三种过程发生:如果SO3没有和正极的金属化合,同时又释放出能量的话,那它就和H2O化合成H2SO4,即硫酸。但是,这个转变并不一定要直接在电极上进行,因此,这里所释放出的能量(按照尤·汤姆森的计算,等于21320热量单位)就全部或绝大部分在电解槽本身中转换为热,顶多只有极小一部分以电的形式提供给电流。由此可见,在这个电解槽中所发生的唯一的真正第二位的过程,维德曼一点也没有提到。

2.“如果把五水硫酸铜[CuSO4+5H2O]溶液置于正铜极和负铂极之间电解,那么,在同一电路中,在硫酸溶液被分解的同时,每有一个当量的水被分解,就有一个当量的铜在负铂极上分离出来;在正极上则应当有一个当量的SO4出现,但是它和电极上的铜化合成一个当量的CuSO4,并溶解于被电解的溶液的水中。”[第1册第481页]

因此,如果用现代化学的说法来描述,我们可以把这个过程设想如下:Cu在铂上沉积下来;释放出来的S04因为本身不能独立存在,便分解为SO3+O,而O则以游离的形态逸出;SO3从溶剂中获得H2O而形成H2SO4,H2SO4又重新和电极上的铜化合而成CuSO4,H2则被释放出去。严格说来,在这里有三个过程:(1)Cu和SO4的分离;(2)SO3+O+H2O=H2SO4+O;(3)H2SO4+Cu=H2+CuSO4。显然可以把第一个过程看做第一位的,而把其余两个看做第二位的。但是,如果我们提出能量转变的问题,我们便会看到,第一个过程完全被第三个过程的一部分补偿了:铜和SO4的分离被两者在另一个电极上的重新结合所补偿了。如果我们撇开把铜从一个电极推向另一个电极所必需的能量不算,又撇开电池中由于能转变为热所无法避免的能量损失不算,那么,我们在这里便发现了这样一个情况:所谓第一位的过程并不从电流中取得任何能量。电流供给的能量仅仅使H2和O的分离(而且还是间接的)成为可能,这个分离是整个过程的真正的化学的结果——这就是说,仅仅实现某种第二位的或者甚至是第三位的过程。

然而,在上面的两个例子中,和在其他场合下一样,第一位过程和第二位过程的区分无疑具有某种相对的合理性。例如,在这两种场合下,除了其他过程,看来也发生了水的分解,而且水的成分分别在相反的电极上分离出来。根据最新的实验,绝对纯的水极其接近理想的非导体,因而也极其接近理想的非电解质,因此,证明下面这一点是很重要的:在这些以及这一类场合下,并不是水直接以电化学的方式被分解,而是水的成分从酸中分离出来,当然,在这里酸的形成也一定要有溶液中的水参加。

3.“如果盐酸[HCl+8H20]……同时在两个U形管中被电解……在一只管中用的是正锌极,另一只管中用的是正铜极,那么,在第一只管中有32.53的锌溶解,而在第二只管中则有2×31.7的铜溶解。”[第1册第482页]

我们暂时撇开铜不谈,单来看锌。按照维德曼的说法,在这里,HC1的分解是第一位的过程,Zn的溶解是第二位的过程。

所以,根据这个观点,电流是从外面供给电解槽分离H和Cl所必需的能量;在这种分离完成以后,Cl和Zn化合,同时释放出一定的能量,这一能量应当从分离H和Cl所必需的能量中减去;这样一来,电流只须供给两个能量间的差数就够了。看来一切都极其完满;但是,如果我们更进一步来观察一下这两个能量,就会发现,形成ZnCl2时所释放出的能量大于分离2HC1所消耗的能量;因而电流不仅无须供给能量,反而获得能量。现在,我们所碰到的根本不再是被动的电解质,而是激发液体,不是电解槽,而是给产生电流的电池组添加一个新单元的电池;本该看做第二位的过程,成为绝对第一位的了,成为整个过程的能量来源并使这个过程不用靠电池组提供电流了。

在这里,我们清楚地看到,维德曼的理论说明中全部的、到处出现的混乱的根源是什么。维德曼从电解出发,却不管这是主动的电解还是被动的电解,是电池还是电解槽,反正都无所谓,正像一个老少校对“一年制志愿兵”哲学博士所说的那样:“外科医生就是外科医生”167。因为在电解槽中研究电解比在电池中研究电解要简单得多,所以他实际上是从电解槽出发,把电解槽中所发生的过程,把这些过程被分为第一位和第二位这种部分合理的区分,作为衡量电池中完全相反的过程的尺度,同时却一点也没有注意到,电解槽在他手里变成电池了。因此,他可以提出这样的命题:

“分离出来的物质对于电极的化学亲和性,对电解过程本身不发生任何影响”(第1册第471页)。

这个以如此绝对的形式表达出来的命题,正如我们所看到的,是完全错误的。所以,他关于电流形成的三重理论就是:第一,以纯粹的接触为中介的陈旧的传统的理论;第二,以理解得更加抽象的电的分离力为中介的理论,这种分离力以一种无法说明的方式供给自身或“电解过程”以能量,使电池中的H和Cl互相分开,并且还产生电流;最后,是现代的化学—电的理论,这个理论证明,上述能量的来源是电池中一切化学反应的代数和。他没有注意到第二种解释推翻了第一种解释,同样,他也没有觉察到第三种解释又推翻了第二种解释。相反,能量守恒定律纯粹是从外部加到从惯常经验中沿袭下来的旧理论之上的,这就像把一个新的几何定理加到以前的定理上去一样。他不知道,这个定律使得自然科学的这一领域以及其他一切领域的全部传统观点都不得不加以修正。因此,维德曼只是在解释电流时简单地确认这个定律,然后就悄悄地把它放在一边,只是在书的最末尾,在说明电流做功的那一章中才又找了出来。甚至在接触生电理论中(第1册第781页及以下几页),能量守恒在论述主要问题时也根本没有派上用场,只是在说明次要问题时偶尔提到;能量守恒始终是“第二位的过程”。

现在我们回头来看一下前面的第三个例子。在那里,两个U形管中的盐酸被同一个电流所电解,不过在一个管中锌是正极,在另一个管中铜是正极。按照法拉第的电解基本定律,同一个电流,在每一个电解槽中能分解等当量的电解质,而在两个电极上分离出的物质的量,也与它们的当量成正比(第1册第470页)。于是,可以看到,在上面这个例子中,第一只管中溶解了32.53的锌,第二只管中溶解了2×31.7的铜。

“可是,”——维德曼继续往下说——“这并不能证明这两个值相当。它们只是在电流很弱的情况下,当一方面……形成了氯化锌,而另一方面……形成了氯化铜的时候,才被观察到的。当电流较强时,在形成的氯化物的量不断增大的情况下,溶解的铜的量可能……降到31.7,而这时溶解的锌的量不变。”

大家知道,锌只能形成一种氯化物——氯化锌ZnCl2,铜则可以形成两种:氯化铜CuCl2和氯化亚铜Cu2Cl2。过程是这样的:弱电流给每两个氯原子从电极上夺下两个铜原子,这两个铜原子仍然以自己的两个化学键之中的一个互相联结着,同时,它们的两个空出来的化学键则和那两个氯原子结合:

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而如果电流较强,那么它就把两个铜原子完全互相分开,每一个铜原子单独地和两个氯原子结合:

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当电流为中等强度的时候,两种化合物相并形成。这样,两种化合物中形成这一种或那一种,仅仅由电流强度来决定,因此,从本质上来说,整个过程是—化学的过程,如果“电—化学”这个词还具有某种意义的话。尽管如此,维德曼仍断然把这一过程说成是第二位的过程,即不是电化学的过程,而是纯粹化学的过程。

上述的实验是雷诺(1867年)做的,它是一系列类似的实验之一,在这些实验中,同一个电流在U形管里由食盐溶液(以锌为正极)传导,而在另一个电解槽中,由一些可变换的电解质(以一些不同的金属为正极)传导。这里,每溶解一个当量的锌,其他金属溶解的数量有很大的差异,而维德曼引用了这一系列实验的结果,这些结果大部分在化学上都是不言而喻的,而且决不可能是另外一种样子。例如,每溶解一个当量的锌,只有img个当量的金溶解于盐酸中。这个事实只有在下述情况下才会显得奇怪,即像维德曼那样,死守旧的当最,用ZnCl来表示氯化锌,从而使氯和锌一样,在氯化物中只显示出一个化学键。实际上,在这里每一个锌原子和两个氯原子化合(ZnCl2),一旦知道这个分子式,我们就可以立即看到,在确定上述的当量时,应当以氯原子为单位,而不应当以锌原子为单位。氯化金的分子式是AuCl3,这就可以明显地看出,3ZnCl2中所含的氯和2AnCl3中所含的氯恰恰相等,因此,电池或电解槽中把一个当量的锌变为氯化锌的全部过程(第一位的、第二位的、第三位的),也能不多不少把img个当量的金变为氯化金。绝对会是这样的,除非用通电的办法也能制取AuCl这种化合物;在这种情况下每溶解一个当量的锌,甚至应当有两个当量的金溶解,而且视电流强度的情况,还可能发生和前面所说的铜和氯的例子里类似的变化。雷诺的实验的价值就在于:它们显示出,法拉第定律怎样被一些似乎和它相矛盾的事实所证明。但是,这些实验对于解释电解时的第二位过程会有什么意义,却看不出来。

维德曼的第三个例子又把我们从电解槽引到电池。而实际上,如果联系所发生的能量转变来研究电解过程,电池是极有趣味的。例如,我们常常碰到这样的电池,其中化学—电过程似乎和能量守恒定律直接矛盾,似乎违背了化学亲和性定律。

根据波根道夫的测定168,由锌、浓食盐溶液和铂组成的电池提供的电流强度为134.6。这样,我们在这里就有了十分可观的电量,比丹聂耳电池中的电量大img这里以电的形式表现出来的能量来源于哪里呢?“第一位的”过程是锌从氯化物中置换钠。可是,在通常的化学中,不是锌从氯化物或其他化合物中置换钠,而相反是钠置换锌。“第一位的”过程决不可能供给电流以上述能量,恰恰相反,这个过程本身还需要从外面输入能量才能发生。可见,仅仅有“第一位的”过程,我们仍然不能前进一步。那就让我们来看看实际的过程。这时我们发现,这里所发生的转变不是

Zn+2NaCl=ZnCl2+2Na,

而是

Zn+2NaCl+2H2O=ZnCl2+2NaOH+H2

换句话说,钠并不是以游离的形式在负极上分离出来,而是被氧化,正如上面例一中的情形一样(第[481]页)。[53]

为了计算这里所发生的能量转变,尤利乌斯·汤姆森的测定至少给我们提供一些根据。根据这些测定,化合时所释放出的能量是:

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从这里减去分解时消耗的能量:

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释放出来的能量的剩余=6720热量单位。

这个数量,对于波根道夫所得到的电流强度说来,显然是很小的,但足以用来一方面解释钠同氯的分离,另一方面解释电流的形成。

这里,我们得到一个确凿的例子,它说明了第一位过程和第二位过程的区分完全是相对的,一旦被看做是绝对的,就会把我们引向荒诞的地步。单独地看,第一位的电解过程不但不能产生电流,而且它本身也不可能发生。正是第二位的、所谓纯粹化学的过程,才使第一位的过程成为可能,并且还提供全部的剩余能量来形成电流。因此,实际上它成了第一位的过程,而原来第一位的过程倒成了第二位的过程。当黑格尔把形而上学者和形而上学地思维的自然科学家所想象的固定不变的差别和对立辩证地转变为同它们相反的东西时,人们也许会说黑格尔有意歪曲了他们的话。可是,如果自然界也像老黑格尔那样对待这些差别和对立,那就确实该稍微仔细地研究一下这个问题了。

我们有更多的理由可以把下述这样一些过程看做第二位的过程,这些过程虽然是由于电池中的化学—电的过程或电解槽中的电化学的过程才发生的,但是并不依赖于这些化学—电和电化学过程并和它们是分开的,就是说,这些过程发生在离电极有一段距离的地方。因此,这一类第二位的过程发生时所完成的能量转变也并不加入到电的过程中来;它们既不直接从电的过程中取走能量,也不直接给电的过程提供能量。这样的过程在电解槽中屡见不鲜;前面在例一中,在电解硫酸钠形成硫酸时,我们看到的就是这样的情形。可是,在电解槽中,它们是没有多大意义的。不过,它们在电池中的出现却具有重要得多的实际意义。因为它们即使不直接给化学—电的过程提供能量或从中取走能量,也改变了电池中存在的可供使用的能量的总和,因而间接地对化学—电的过程起了作用。

除了后来发生的通常形式的化学变化,还有一种现象也属于这一类,这就是当离子以不同于它们通常以游离状态出现的情况而在电极上分离出来时以及当这些离子离开电极后才过渡到通常的游离状态时所发生的现象。在这些情况下,离子可以有另外的密度,或者采取另外的聚集状态。但是,离子还可能在它们的分子结构方面发生很大的变化,而这正是最值得注意的情况。在所有这些情况下,与离子在离开电极一定距离的地方发生的第二位的化学变化或物理变化相适应,会发生一种类似的热的变化;大多数情况下热被释放出,个别情况下热被消耗掉。这种热的变化,自然首先局限于有热发生的地方:电池或电解槽中的液体变热了或者冷却了,而闭合电路的其余部分则不受这一变化的影响。因此这种热称为局部热。这样看来,释放出来转换为电的化学能量,会按电池中产生的这个正的或负的局部热的当量减少或增加。据法夫尔说,在含有过氧化氢和盐酸的电池中,释放出来的全部能量的img是以局部热的形式消耗掉了;格罗夫电池却正好相反,在线路闭合以后明显冷却,因而还要通过吸收热量从外面供给电路以能量。于是,我们看到,这些第二位的过程也反作用于第一位的过程。我们尽可以任意处置,但第一位的过程和第二位的过程的区分始终是纯粹相对的,并总是在二者的相互作用中又被消除。169如果忘记这一点,如果把这种相对的对立看成绝对的,那么,最后就会像我们在前面已经看到的那样,陷入矛盾而无法自拔。

大家知道,当用电解法分离气体的时候,金属电极上覆盖了薄薄的一层气体;因此,在电极上的气体达到饱和之前,电流强度会降低,在达到饱和之后,减弱了的电流又重新达到恒定。法夫尔和济伯曼证明:在这一类电解槽中也产生局部热,这种局部热的产生,仅仅是由于气体不是以其通常出现的状态在电极上释放出来,而是在离开电极以后,通过一个与放热相联系的进一步的过程才进入其通常的状态。那么,气体在电极上到底是以怎样的状态分离出来的呢?谈到这个问题,没有谁比维德曼更加小心翼翼的了。他把这种状态称为“一定的”、“同素异形的”、“活性的”状态,最后,要是氧的话,有时也称之为“臭氧化的”状态。要是氢的话,那就说得更加神秘。有时候还出现这样的观点:臭氧和过氧化氢就是这种“活性的”状态借以实现的形式。在这里,臭氧总是纠缠着我们的作者,使他甚至于用某些过氧化物“可能以臭氧化的状态含有一部分氧”(第1册第57页)来解释这些过氧化物的极度的负电属性。在发生所谓水分解的时候,无疑会形成臭氧和过氧化氢,但是量很少。没有任何根据可以假定,在我们所研究的例子中,局部热是由于较大量的上述两种化合物先形成然后又分解而产生的。由游离的氧原子形成臭氧(O3)的生成热是多少,我们不知道。由H2O(液态)+O形成过氧化氢的生成热,按拜特洛的说法170,等于-21480;因此,这种化合物如果比较大量地产生的话,就要求补充大量的能量(大约等于分离H2和O所需要的能量的百分之三十),而这种能量必然是显眼的和可以证明的。最后,臭氧和过氧化氢只能解释氧(如果我们撇开电流方向变换不管,在电流发生方向变换时两种气体会在同一个电极上相遇),并不能解释氢。然而,氢也以“活性的”状态逸出,例如,在硝酸钾溶液介于铂电极之间这一装置中,氢就和由酸中分离出来的氮直接化合为氨。

实际上,所有这些困难和疑虑都是不存在的。把物体“以活性的状态”分离出来,并非电解过程所独有。每一种化学分解中都会发生这种情形。化学分解使释放出来的化学元素首先以游离原子的形式分离出来,如O,H,N等等,这些原子只是在它们被释放出来以后,才能化合成为02,H2,N2等等分子,并且在化合的时候,还释放出至今尚未确定下来的、以热的形式表现出来的一定量的能。但是,在原子处于游离状态的那一瞬间,它们是它们可以取得的全部能量的载体;当它们拥有自己的最大限度的能量时,就能够自由地参与所面临的任何化合。因此,它们对于02,H2,N2这些分子来说是“处于活性状态”,而这些分子已经释放出上述能量的一部分,并且,如果不从外面重新获得它们释放出的能量,就不能和其他元素化合。因此,我们根本用不着还要去求助于臭氧和过氧化氢,它们本身也无非是这种活性状态的产物。例如,我们也可以不用电池,单用化学的方法来实现刚刚提到的电解硝酸钾时所实现的氨的生成,办法是把硝酸或某种硝酸盐溶液加到一种通过化学过程可释放出氢的液体中去。氢的活性状态在两种情况下都是一样的。可是,在电解过程中,有趣的是游离原子的瞬息存在可以说是一清二楚的。过程在这里分为两步:电解在电极上分离出游离原子,而游离原子在离电极一段距离的地方化合为分子。不管这段距离从物体的尺寸来看是多么微不足道,它却足以阻止形成分子时释放出来的能量应用于电的过程(至少在很大程度上加以阻止),从而使得这些能转换为热,即电池中的局部热。而这证明:元素以游离原子的形式分离出来,并在一瞬间以游离原子的形式存在于电池中。这个事实,我们在纯粹的化学中只能通过理论的推断来确定,在这里却通过实验得到了证明,因为这无需对原子和分子本身的感性知觉就可以做到。电池中的所谓局部热的巨大的科学意义就在于此。

关于化学能通过电池转换为电的过程,我们几乎一无所知,也许,只有当我们更好地认识了电运动本身的作用方式的时候,才能知道一些更详细的情况。

电池被硬说成具有一种“电的分离力”,而这种力对于每一特定的电池来说是特定的。我们一开始就看到,维德曼已承认这种电的分离力并不是能的一种特定形式。相反,它首先不过是一个电池在单位时间内把一定量的释放出来的化学能转换为电的能力和特性。这一化学能本身在整个过程中从来没有采取“电的分离力”的形式,相反,它立即而且直接地采取所谓“电动力”即电的运动的形式。如果说,当人们在日常生活中谈到一台蒸汽机的力的时候,是指它有能力在单位时间内把一定量的热转换为物体的运动,那么,这一点决不能成为把这种概念上的混乱也搬到科学中来的理由。同样,我们也可以说手枪、马枪、滑膛枪和来复枪有不同的力,因为它们用同样多的火药和同样重的弹丸,却可以有不同的射程。但是,在这里,这种说法的错误是一目了然的。谁都知道,推动子弹前进的是火药的起爆,至于武器射程的远近则仅仅取决于耗费能量的多少,而后者则随枪筒的长度、弹丸的运动空隙[54]和形式而定。蒸汽力和电的分离力的情况也是一样。有两台蒸汽机,别的条件都相同,就是说,假定两者在同一段时间内释放出同样数量的能,或者有两个电池,条件也是这样,那么它们在做功方面的区别仅仅在于其内部发生的能量消耗的大小。如果说,一切军队里的火器技术到今天已经成熟,已无须再设想火器具有某种特殊射击力,那么,在电学上还设想存在一种和火器的射击力相似的“电的分离力”,也就是存在一种绝对没有能量、因而本身也不能做出哪怕是百万分之一毫克·毫米功的力,那就完全不可原谅了。

关于这种“分离力”的第二种形式,即亥姆霍兹提到的“金属的电的接触力”,情形也是一样。它无非是金属的这样一种特性,即在相互接触时把现有的其他形式的能量转换为电。这就是说,它同样也是一种本身并不包含任何一点能量的力。让我们和维德曼一样假定,接触电的能量来源在于附着运动的活力;在这种情况下,这种能量首先以这种物体运动的形式存在,而当这种物体运动消失时就立即转换为电的运动,连一瞬间也没有采取“电的接触力”的形式。

除此以外,人们还让我们确信:电动力,即作为电的运动重新表现出来的化学能,同这种本身不仅不包含而且按其概念来说也根本不可能包含任何能量的“电的分离力”是成比例的!非能量和能量之间的这种比例关系,显然属于奢谈“电的单位和毫克的比值”[55]的那种数学的范围。但是,在这种只是由于把简单的特性看做某种神秘的力才存在的荒谬形式的背后,隐藏着一种极为简单的同义反复:一个特定的电池把释放出来的化学能转换为电这样一种能力是可以量度的,——用什么来量度?就是用闭合电路中以电的形式再现的能同电池中所消耗的化学能的比值来量度。如此而已。

为了得出某种电的分离力,人们不得不郑重其事地采用两种电流体的权宜说法。为了把这两种流体从中性状态转变到极性状态,也就是为了把它们互相分开,就要消耗一定量的能——电的分离力。这两种电一旦互相分开,那么,当它们重新结合时,就能重新释放出同样数量的能——电动力。但是,在今天,再也没有人(包括维德曼在内)把这两种电看做真实存在的东西了,因此,再来啰唆地谈论这种观点,那就是为死去的读者写文章了。

接触说的基本错误就在于,它无法摆脱把接触力或电的分离力当做某种能量来源的观念。当人们把某种装置可促成能量转换的简单特性看做是一种以后,摆脱这种观念确实是困难的,因为正好应该是能的某种特定形式。虽然维德曼不得不同时接受能量不可消灭不可创造的现代观念,但是,因为他无法摆脱关于力的这种不明确的观念,所以就采用关于电流的上述第一种毫无意义的解释,并且陷入后来所指明的各种矛盾之中。

如果“电的分离力”的说法简直是荒谬的,那么另一个说法“电动力”至少是多余的。我们在有电动机以前很久就有了热动机,而热的理论没有特别的热动力也发展得很好。热这个简单的词可包罗属于这种能量形式的一切运动现象,同样电这个词也可包罗其领域内的一切运动现象。此外,还有许许多多电的作用形式完全不带有直接的“动”的性质,如铁的磁化、化学分解、向热的转化。最后,在自然科学的任何部门中,甚至在力学中,每当人们在什么地方摆脱了力这个字眼的时候,都是一次进步。

我们已经看到,维德曼接受关于电池中的过程的化学解释是有些勉强的。这种勉强的态度不断纠缠着他;凡是在他对所谓化学说可以说三道四的地方,都一定是这样。例如,他说:

“电动力和化学反应的强度成比例的说法,是毫无根据的。”(第1册第791页)

这种比例性的确不是在一切场合都存在。但是,在不存在这种比例性的地方,只能证明电池设计得很差,其中浪费了能。因此,同一位维德曼做得非常正确:他在理论推断中完全不考虑那些会破坏过程的纯粹性的附带情况,而直截了当地断言,一个电池的电动力等于电池中在单位时间内和单位电流强度下所发生的化学反应的机械当量。

在另外一个地方我们读到:

“还有,在由酸和碱构成的电池中,酸和碱的化合并不是产生电流的原因,这是根据第61节〈柏克勒尔和费希纳〉、第260节〈杜布瓦-雷蒙〉和第261节〈沃姆-弥勒〉的实验得出来的,这些实验证明,在某些情况下,当酸和碱各以等当量存在时,不会出现任何电流,而且这也是根据第62节引证的实验〈亨利齐〉得出来的,这个实验证明,在苛性钾溶液和硝酸之间加入或不加入硝酸钾溶液,电动力出现的情况都是一样的。”(第1册第791页)

酸和碱化合是不是产生电流的原因这个问题,使得我们的作者认真思考。以这样的形式提出问题,回答可以是很简单的。酸和碱的化合首先是形成的原因,同时释放出能量。这个能量是全部还是部分地采取电的形式,取决于释放这个能量时的情况。例如,在硝酸和苛性钾溶液置于两个铂电极之间而组成的电池中,至少会部分地产生电,而且酸和碱之间加不加硝酸钾溶液,对于电流的产生都是无关紧要的,因为这顶多只能延缓,但不能阻止盐的形成。但是,如果选取一个像维德曼常常引用的沃姆-弥勒式电池,酸和碱溶液位于中间,它们的盐溶液位于两端,其浓度和电池中所形成的溶液的浓度相同,那就不言而喻,任何电流也不可能发生,原因是,由于这两端环节的缘故——由于到处都形成了同样的物体——任何离子都不可能产生。所以在这里我们便直接阻止了释放出来的能量转变为电,这就仿佛我们根本没有把电路闭合一样;因此,在这里得不到电流,就没有什么可奇怪的。但是,酸和碱毕竟可以产生电流,这由碳、硫酸(一分对十分水)、苛性钾(一分对十分水)、碳所组成的电池证明了,根据拉乌尔的说法,其电流强度为73[56];而且,只要电池装配得当,酸和碱就可以提供与它们化合时所释放出的大量的能相匹配的电流强度,可以证明这一点的是,已知的最强电池几乎都是以碱金属盐的生成为基础的。例如,惠斯通电池,由铂、氯化铂、钾汞齐组成,电流强度是230;由二氧化铅、稀硫酸、钾汞齐组成,电流强度是326;用二氧化锰代替二氧化铅,电流强度是280;而且,每一次用锌汞齐代替钾汞齐,电流强度就几乎丝毫不差地降低100。同样,贝茨在由固体二氧化锰、高锰酸钾溶液、苛性钾溶液、钾组成的电池中得到电流强度是302;还有,由铂、稀硫酸、钾组成的电池,电流强度是293.8;焦耳电池:铂、硝酸、苛性钾溶液、钾汞齐,电流强度是302。这些异常强的电流形成的“原因”无疑是酸和碱的化合,或者酸和碱金属的化合,以及化合时释放出的大量的能。171

几页以后,我们又读到:

“但是,应当注意,不能直接把出现在不同类物体接触之处的全部化学反应的功当量当做闭合电路的电动力的量度。例如,在由酸和碱组成的柏克勒尔电池中〈又是克里斯平172!〉,这两种物质化合起来;在由铂、熔融的硝酸钾、碳组成的电池中,碳烧尽了;在由铜、不纯的锌、稀硫酸组成的普通电池中,在形成局部电流的情况下锌很快地溶解了。在这些化学过程中所产生的功〈应当说:释放出来的能〉有很大一部分转换为热,从而对整个电路来说是损耗掉了。”(第1册第798页)

所有这些过程都归结为电池中能量的损耗;它们并没有牵涉到电运动产生于转换了的化学能这一事实,而只是牵涉到转换了的能的数量。

电学家们花费了无尽的时间和精力来装配各式各样的电池并量度它们的“电动力”。由此积累起来的实验材料包含许多很有价值的东西,但其中更多的东西无疑是没有价值的。例如,那些用“水”做电解质的实验有什么科学价值呢?现在弗·柯尔劳施已证明,水是最差的导体、因而也是最差的电解质,[57]所以在这一实验中促使过程发生的不是水,而是水中我们所不知道的某些杂质。可是,例如,费希纳的全部实验差不多有一半是像这样用水来做的,甚至包括他的“十字实验”173,而他是想借此在化学说的废墟上牢固地建立起接触说。从这里已经可以看出,差不多在所有的实验里,除了少数例外,几乎都忽略了电池里的化学过程,而这些过程正是所谓电动力的真正源泉。可是有许多电池,从它们的化学式来看,根本不可能对电路闭合以后电池中发生的化学变化作出任何可靠的结论。恰恰相反,正如维德曼所说的(第1册第797页),

“不能否认,我们还远不能在一切情况下都观察到电池中的化学吸引”。

因此,从越来越重要的化学方面来看,所有这些实验,只要它们还不能在上述过程受控制的情况下重复进行,都是没有价值的。

在这些实验中,注意到电池中发生的能量转变的只是罕见的例外。许多实验是在自然科学承认运动等价定律以前做的,它们通常未经检验和补正而被从一本教科书搬到另一本教科书中。如果从前人们说,电没有惯性(这个说法就好比说速度没有比重),那么,关于电的学说现在无论如何不能这样说了。

到现在为止,我们是把伽伐尼电池看做一种通过建立接触关系而使化学能——以一种现在还不知道的方式——释放出来并转换为电的装置。同样,我们把电解槽描述为这样一种装置:其中发生相反的过程,即电运动转变为化学能并作为化学能被消耗掉。在这里,我们曾不得不把电学家们如此忽视的这个过程的化学方面提到首位,因为只有这样才能摆脱由陈旧的接触说和关于两种电流体的学说所遗留下来的各种观念造成的混乱。这一点解决了以后,就要转向下面这个问题:电池中的化学过程是在和电池外相同的条件下发生的,还是在这里出现了特殊的、以电的激发为转移的现象?

在任何一门科学中,不正确的观念,如果抛开观察的错误不讲,归根到底都是对于正确事实的不正确的观念。即使我们已经证明观念是错误的,事实依旧是事实。即使我们抛弃了陈旧的接触说,这种理论试图加以解释的那些已经确定的事实仍然存在。我们现在就来考察一下这些事实,从而考察一下电池中的过程所固有的电的方面。

当不同类物体接触时,不管有没有发生化学变化,总是出现电的激发,这可以用验电器或电流计显示出来,关于这一点是没有争论的了。在个别情况下,正如我们一开始看到的,很难确定这些本身极为微弱的运动现象的能量来源;只要普遍承认存在着这样一种外在的来源就够了。

柯尔劳施在1850—1853年间公布了一系列的实验,在这些实验里,他把一个电池的各个组件成对地连接起来,测定每一种情况下可证实的静电压;而电池的电动力就应当由这些电压的代数和构成。以Zn/Cu的电压为100,他所算出的丹聂耳电池和格罗夫电池的相对强度如下:

丹聂耳电池:

Zn/Cu+amalg.Zn/H2SO4+Cu/SO4Cu=100+149-21=228;

格罗夫电池:

Zn/Pt+amalg.Zn/H2SO4+Pt/HNO3=107+149+149=405,

这和直接量度这些电池的电流强度所得的结果相近。但是这些结果根本不可靠。第一,维德曼本人已经注意到,柯尔劳施仅仅列出了最后的结果,

“可惜,没有列出各次实验结果的数据”[第1册第104页]。

第二,维德曼本人不止一次地承认,从量方面测定金属相接触、特别是金属和液体相接触时所发生的电的激发的一切实验,由于存在着许多无法避免的误差源,至少是很不可靠的。尽管如此,他仍然多次运用柯尔劳施的数字进行计算,在这方面我们最好不效仿他,何况还存在着另一种不致受到这类非议的测定方法。

如果把一个电池的两块激电板浸入液体中,并把它们同电流计的两端连接起来构成闭合电路,那么,据维德曼说,

“电流计磁针的最初偏转度,在化学变化还未变更电的激发强度之前,是闭合电路中电动力总和的量度”[第1册第62页]。

于是,不同强度的电池显示出不同的最初偏转度,而这些最初偏转度的数值是和相关电池的电流强度成正比的。

看来,我们在这里似乎是清楚地见到了那种不依靠任何化学反应而能引起运动的“电的分离力”、“接触力”。整个接触说实际上就是这个意思。而真正摆在面前的是电的激发和化学反应之间的关系,这种关系我们在前面还没有研究过。为了回过来研究这种关系,我们先要稍微详细地考察一下所谓电动力定律;从中我们将会看到,就是在这方面,传统的接触观念不仅没有提供任何解释,反而直接堵塞了解释的道路。

如果在一个由两种金属和一种液体组成的电池,例如由锌、稀盐酸和铜组成的电池中,置入任何第三种金属,例如铂板,但不用导线把后者和外部闭合电路连接起来,那么,电流计的最初偏转度就会和没有置入铂板时完全一样。因而,铂板对于电的激发没有影响。但是,这一点用电动力说的语言来表达却没有那么简单。书中写道:

“现在,锌和铂与铂和铜的电动力的总和代替了锌和铜在液体中的电动力。因为插进铂板并没有明显地改变电路,所以,从电流计在两种情况下示数相等这个事实中,我们可以得出结论:锌和铜在液体中的电动力,等于同一液体中锌和铂的电动力加上铂和铜的电动力。这和伏打提出的金属之间自己激发生电的理论相符合。这一结果适用于任何液体和金属,可以表述如下:

金属当其被液体电动激发的时候,遵循电动序定律。这个定律也叫电动力定律。”(维德曼,第1册第62页)

如果人们说,铂在这一组合中根本不起激发生电的作用,那么,这是说出了简单的事实。如果人们说,铂的确起激发生电的作用,但是按两个相反的方向以同样的强度起作用,以致其作用抵消掉了,那么,这仅仅是为了给“电动力”留点面子而把事实变为假说。在这两种情况下,铂都不过是扮演了稻草人的角色。

在电流计的磁针最初偏转时,还不存在闭合电路。酸在没有分解时,是不导电的;它只能借离子导电。如果第三种金属对最初的偏转不起作用,那不过是因为它还是被绝缘的。

但是,在恒定电流产生以后以及在它持续期间,这第三种金属怎样起作用呢?

在大多数液体中,按金属电动序排列,锌位于碱金属之后,差不多都在正极一端,铂在负极一端,而铜则在两者之间。因此,如果像上面所说的那样把铂置于铜和锌之间,那么铂对两者来说都是负的。液体中的电流,如果铂确实起作用的话,应当是从锌和铜向铂流动,也就是说,从两个电极向未连接的铂流动,而这里就出现了形容语的矛盾[Contradictio in adjecto][58]。多种金属在电池中起作用的基本条件正在于:它们向外互相连接成一条闭合电路。电池中某种未连接的、多余的金属扮演了非导体的角色;它既不生成离子,也不让离子通过,而离开离子,就谈不上电解质的传导性。因此,这种金属不只是稻草人,甚至还是一种障碍,因为它迫使离子绕它而行。

如果我们把锌和铂连接起来,而把铜放在中间,不加连接,情形也是一样。在这里,如果铜确实起作用的话,它就会引起从锌到铜的一股电流和从铜到铂的另一股电流;因而,它会成为一种中间电极,并在朝向锌极的那一面上分离出氢,而这又是不可能的。

如果我们抛开关于电动力的传统说法,情形就显得异常简单了。正如我们已经看到的,伽伐尼电池是一种把化学能释放出来并把它转换为电的装置。它通常是由一种或几种液体和两种用做电极的金属组成的,这两种金属一定要在液体之外用导线连接起来。这种装置就是这样组成的。不管我们还把什么东西不加连接地浸入激发液体中,只要它不使液体发生化学变化,那么,不管它是金属,是玻璃,是松香,还是别的什么,都不可能参与电池中发生的化学—电过程,就是说,不能参与电流的形成;它顶多只能干扰这个过程。不管浸入的第三种金属对液体和对电池的一个或两个电极的激电能力如何,只要这种金属没有在液体之外和闭合电路连接起来,它的激电能力是不会起作用的。

从这里我们看到,不仅维德曼对所谓电动力定律的上述推论是错误的,而且他赋予这个定律的含义也是错误的。既不能说什么未加连接的金属具有一种自行补偿的电动作用,因为这种作用可以实现的唯一条件一开始就被剥夺了;也不能从所谓电动力定律范围之外的事实中推论出这个定律。

波根道夫在1845年公布了一系列的实验,在这些实验中,他测量了各种不同的电池的电动力,就是说,测量了每一种电池在单位时间内供给的电量。在这些实验中,前面27个具有特别的价值,在其中的每一个实验中,三种特定的金属在同一激发液体里依次两两相连从而组成三个不同的电池,他从这些电池所供给的电量方面对这些电池进行了研究,并互相做了比较。作为正统的接触说电学家,波根道夫每一次都把第三种金属不加连接地一起放入电池里,并且满意地确认:在全部81个电池中,这个“联盟中的第三者”174纯粹是个稻草人。但是,这些实验的意义完全不在这里,而在于证实和确定了所谓电动力定律的正确含义。

我们来看看上面说过的锌、铜、铂在稀盐酸里两两相连的一系列的电池。如果以丹聂耳电池的强度为100,波根道夫在这里所得到的电量如下:

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可见,锌和铂直接相连提供的电量,几乎正好等于锌—铜提供的电量加铜—铂提供的电量。在所有其他电池中,无论使用的是什么液体和金属,情形都是一样。如果把一系列金属放到同一激发液体中,并按照它们在该液体中的电动序排列出第二、第三、第四种金属等等,把每一种金属依次作为前面金属的负极和后面金属的正极两两组成电池,那么,所有这些电池所提供的电量总和,等于直接由整个金属序列两端的两种金属所组成的电池所提供的电量。按照这一道理,例如在稀盐酸中,锌—锡、锡—铁、铁—铜、铜—银、银—铂这些电池所提供的电量的总和,就等于锌—铂电池所提供的电量;由上述一系列电池所组成的电池组,在其他条件相同时,会恰好被一个电流方向相反的锌—铂电池所中和。

这样理解的所谓电动力定律具有巨大的实际意义。它揭示了化学反应和电的作用之间的相互联系的新的一面。在这以前,在主要研究电流的能量来源的时候,化学转变这个来源表现为过程的主动方面;电由它产生,因而电最初表现为被动的。现在,关系反过来了。由电池中互相接触的不同类物体的性质所决定的电的激发,既不能给化学反应添加能,也不能从那里取走能(除非把释放出来的能转变为电);但是,根据电池结构的不同,电的激发却可以加速或减缓这种反应。如果说,由锌—稀盐酸—铜组成的电池在单位时间内提供给电流的电,仅仅等于由锌—稀盐酸—铂组成的电池所提供的一半,那么,用化学的术语来表示就是,前一个电池在单位时间内提供的氯化锌和氢,只有后一个电池所提供的一半。可见,虽然纯粹的化学条件是相同的,化学反应却增强一倍。电的激发变成了化学反应的调节器;电的激发现在表现为整个过程的主动方面,而化学反应则变成被动方面了。

这样看来,过去被看做纯粹化学过程的一系列过程,现在被描述为电化学过程,是可以理解的了。化学上纯粹的锌,即使受稀酸腐蚀,那也是很微弱的;而市上出售的普通的锌却会迅速溶解于稀酸中,形成盐并释放出氢;它含有其他金属和碳这样一些杂质,它们不均匀地分布在其表面的各个部分上。在酸中,在这些杂质和锌本身之间形成局部电流,其中锌所在的地方形成正极,其他的金属形成负极,氢气泡就在负极上逸出。浸在五水硫酸铜溶液中的铁在表面上覆盖一层铜,这一现象现在也同样被看做一种电化学的现象,也就是说,这个现象被看做是由铁表面各异质点之间产生的电流所决定的。

由此我们又发现,液体中的金属电动序和金属从它们的卤化物和酸根化合物中被互相置换的顺序大体上是一致的。在电动序的负极的最外端,我们所见到的通常总是金族金属:金、铂、钯、铑,它们很难氧化,酸对它们几乎没有或者完全没有腐蚀作用,它们很容易从自己的盐中被别的金属置换出来。在正极的最外端是碱金属,它们的活动情况恰恰相反:即使耗费极大的能量,也很难使它们从它们的氧化物中分离出来;它们几乎只以盐的形式出现在自然界,并且在所有的金属中,它们对于卤素和酸根具有最大的亲和性。其他金属排列于两者之间,其顺序会发生些许变动,但整个说来,它们的电的和化学的活动情况是相互一致的。各个金属的顺序随液体的不同而有所变动,并且即使就单独一种液体来说,这种顺序也未必是一成不变的。就某一种液体来说,究竟存在不存在这样一种绝对的金属电动序,甚至是值得怀疑的。两块同样的金属,在适宜的电池和电解槽里,可用做正极,又可用做负极,就是说,同一种金属就自身而言可以既是阳性的,又是阴性的。在把热变为电的热电偶中,当两个接点上的温差太大时,电流方向会发生突变:原先为正极的金属会变成负极,而负极则变成正极。同样,金属在它们的某些特定的卤化物或酸根化合物中互相置换时,也不存在绝对的顺序;本来适用于常温的顺序,通过供给热能,在许多情况下几乎可以任意加以改变和颠倒。

于是,我们在这里看到了化学反应和电之间的一种特有的相互作用。电池中的化学反应给电提供形成电流所必需的全部能量,这种化学反应本身在许多情况下又由电池中产生的电压所引起,而且在一切情况下在量上都由这些电压加以调节。如果说电池中的过程先前在我们面前表现为化学—电的过程,那么现在我们看到,它们也同样是电化学过程。从产生恒定电流的角度来看,化学反应是第一位的;从激发电流的角度来看,它又是第二位的、附带的。相互作用消除了一切绝对的第一位和第二位;可是,同时它又是一个两面的过程,按其本性来说可以从两个不同的角度来考察;为了把它作为一个整体来理解,甚至必须分别从两个角度逐一加以研究,然后才能概括出总的结果。但是,如果我们片面地抓住一个角度,认为它对另一个角度来说是绝对的,或者,如果我们为了眼前的推理需要而任意地从一个角度跳到另一个角度,那我们就会陷入形而上学思维的片面性;我们把握不住两者的联系,就会陷入一个接一个的矛盾之中。

我们在前面已经看到,在维德曼看来,当激电板刚刚浸入电池的液体并且在化学变化改变电的激发强度之前,电流计的最初偏转度

“是闭合电路中电动力总和的量度”。

迄今为止,我们知道所谓电动力是一种能的形式,在我们的这个场合,它从化学能中以等当量产生出来,而在进一步的过程中又转变为等当量的热、物体运动等等。现在,我们突然得知,“闭合电路中电动力的总和”在化学变化释放出这种能量以前就已经存在,换句话说,电动力无非是一定的电池在单位时间内释放出一定量的化学能并把它转换为电运动的能力。和先前的电的分离力一样,电动力在这里也表现为一种不含有任何一点能量的力。这就是说,维德曼把“电动力”理解为两种截然不同的东西:一方面是电池释放出一定量的已有的化学能并把它转换为电运动的能力,另一方面是所产生的电运动量本身。它们互成正比,互为量度,但这并未消除它们之间的差别。电池中的化学反应、产生的电量以及由电量在闭合电路中产生的热(如果除此以外再没有做功的话),不止是互成正比,它们甚至是等价的;但这也并不妨碍它们彼此之间有差别。一台装配有一定直径的汽缸和具有一定活塞冲程的蒸汽机,能够从供给它的热中产生一定量的机械运动,不管这种能力同这种机械运动如何成正比,它和这种机械运动本身还是有很大差别的。如果说这种说法在自然科学提出能量守恒以前的时代里是可以容忍的,那么很显然,在这个基本规律得到承认以后,就再也不允许把某种形式的实际的活生生的能和某种装置赋予释放出来的能以这种形式的能力混为一谈了。这种混淆是在谈到电的分离力时把力和能混淆起来的必然结果;这两种混淆就是维德曼把电流的三种完全互相矛盾的解释糅合在一起的原因,而且归根到底就是维德曼关于所谓“电动力”的一切谬误和混乱的基础。

除了上面已经考察过的化学反应和电之间的特有的相互作用外,它们之间还存在另一共同性,这一共同性也表明这两种运动形式具有较紧密的亲缘关系。两者的存在都只能是转瞬即逝的。化学过程对于介入该过程的每一原子团来说是突然完成的。只是由于存在着可以不断进入过程的新物质,过程才能延续下去。电运动的情形也是一样。它刚刚从另一种运动形式中产生出来,就已经又向第三种运动形式转化了;只有不断地提供可用的能量,恒定电流才能形成,在恒定电流中,每一瞬间都有新的运动量采取电的形式,并且随即又失去这一形式。

理解了化学反应与电的作用的紧密联系以及电的作用与化学反应的紧密联系,就会在这两个研究领域中获致巨大的成果。这种理解已经日益普遍。在化学家中间,洛塔尔·迈耶尔和随后的凯库勒都明白地说过:电化学理论正在以一种年轻的面目复活。在电学家中间,特别是像弗·柯尔劳施最近的著作所表明的,看来终于也有意传播这样一种信念:只有精确观察电池中和电解槽中的化学过程,才能帮助他们的科学研究走出旧传统的死胡同。

事实上,除了精确地观察和确定能量转变并把关于电的一切传统的理论观念暂时搁置一旁,在此前提下用化学方法对一切传统的、未经验证的、依据已被克服的学术观点所进行的实验作一次缜密的普遍的修正,看不出还有什么其他方法能为流电的学说,其次也为磁和静电的学说奠定坚固的基础。