中外科学家发明家丛书:法拉第_2-第6部分

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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　


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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。　

　　　　　在物理学史上，新思想、新理论不断出现。但能够称得上伟大的新思想、　

新理论，而且这种思想的树立必须打破传统思想的统治，却是为数不多的。　

法拉第关于场的思想，就是那为数不多的伟大思想之一。然而，恰恰由于它　

的“新”，才遭到了来自传统思想的反对及各种冷嘲热讽。　

　　　　　的确，法拉第关于场和力线的概念还比较粗糙，由于他没有学过高等数　

学，也就没有能力对这些概念进行数学的概括与分析，只能作出种种感性的　

描述，而无法在理论上加以进一步提高。法拉第赋予力线和场的种种神奇的　

性质，却没能指出严格的推导和证明。由于存在这些问题，对于牛顿学派那　

些受到过严格数学训练的物理学家来说是无法接受的。　

　　　　　由于受当时条件和能力的制约，场论的最后胜利，还要靠后来人。　

　　　　　首先是英国著名学者，比法拉第小40岁的麦克斯韦继承了法拉第开创的　

事业。麦克斯韦出生于1831年11月13日，这恰好是在法拉第发现电磁感应　

后不久。他们两人的出身、所受的教育程度、特长、性格等方面是迥异的：　

一个来自社会最底层，一个出身名门；一个小学没有毕业，一个则是牛津大　

学的高材生；一个擅长实验，一个精通数学；一个善于运用直觉把握住各种　

现象的本质、设计合理的实验进行观察与总结；一个能够建立理论模型运用　

数学技能，进行证明与提高。这么多能力侧重点的不同，并没有妨碍他们物　

理想象上的一致性：他们都坚信场的物质性，反对牛顿的“超距”学说；他　

们的目标是一致的——建立一个全新的、不从属于牛顿自然哲学体系的电磁　

学理论。　

　　　　　麦克斯韦大学毕业后，就致力于电磁学的研究，他十分推崇法拉第的研　

究成果。当年法拉第发现的电磁感应现象可以归纳为一句话：变化的磁场能　

够激发电场。而反过米，变化的电场能否激发磁场呢？这个问题许多年一直　

得不到解决。1861年和1862年，麦克斯韦发表了四篇论文，在论文中，他　

以充足的理论数据、严谨的推理证明，找到了问题的答案——变化的电场也　

能激发磁场。在40年前，奥斯特和安培的实验证明电流能够激发磁场，他们　

使用的电流，能使导线发热、能使化合物电解，这种电流叫做传导电流。而　


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变化的电场虽具有电流的某些性质，但是并不明显，叫做位移电流。　

　　　　　法拉第发现电磁感应——变化的磁场激发电场，完全是通过实验得以证　

实，他亲眼目睹了激发出来的电场效应；麦克斯韦提出位移电流——变化的　

电场激发磁场，则是依靠理论分析。这两个发现可以说是理论加实践的最佳　

产物，它们就如同电磁场理论的双腿，缺一不可。正是因为有了这两者，场　

论才最终站立起来，阔步前进了。　

　　　　　然而，韦克斯韦的位移电流理论没有得到准确实验的印证，所以场论还　

不能称为是一套完整的理论。　

　　　　　历史是要留给科学的继承者来写的。　

　　　　　1887年的一天，在一间蒙得漆黑的实验室里，德国青年物理学家赫兹正　

在用实验验证麦克斯韦的电磁场理论。他在两个金属小球上接通高压交流　

电，“嗞——嗞——”，小球中间跳过了电火花。如果麦克斯韦的位移电流　

理论是正确的，那么这时就该有电磁波辐射产生。赫兹全神贯注，眼睛盯住　

实验室另一头的电磁波接收器——那也是用铜丝联接的两个金属小球。忽然　

　“嗞——嗞——”，接收器的两个小球之间也跳过了一个很小的蓝色火花。　

能量跃过了空间，位移电流产生了，这是波！电磁波就这样诞生了。赫兹测　

定了电磁波的频率与波长，算出它的传播速度：每秒30万公里——与光速一　

样，这与麦克斯韦的预言相符。场论胜利了。　

　　　　　法拉第——麦克斯韦——赫兹，实验——理论——再实验，这是场论发　

展的道路，也是场论之所以成功的原因。赫兹的实验轰动了全世界，它预示　

着人类将获得新的技能。1901年，意大利的马可尼与俄国的波波夫分别实现　

了利用电磁波进行无线电传播。无线电报、无线电广播、无线电话、电视、　

雷达……数不尽的无线电技术，在人类社会蓬勃发展起来。所有这一切，都　

是源于法拉第的场论思想。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　八、尘世中的伟人　天堂里的圣人　



　　　　　光阴茬苒，年华消逝。对于法拉第来说，过度的辛劳，长期的紧张和全　

身投入的科学研究生涯使他过早地进入了衰老期。　

　　　　　如今法拉第已是两鬓染霜的老人了，他在静静地回忆自己走过的道路，　

默数着他逝去的岁月。　

　　　　　他走过了一条坎坷不平、艰辛备至的曲折道路。从他的孩提时代起，就　

在艰难困苦的环境中为生活而终日忙碌。订书铺里8年的紧张工作与油灯下　

的刻苦自学，他最初的实验……又历历在目。生活的压迫，使他失去了进学　

校受更高教育的机会；得不到老师的教导，只能靠自己刻苦自学，书籍成了　

他最好的老师。　

　　　　　特殊的生活环境使他深感时间的珍贵。为探索科学，追求科学的真谛，　

他终日沉浸在书本、实验、公式、定律和概念之中，永不停息地寻求问题的　

答案，从不白白浪费时间。　

　　　　　然而，对他来说要真正走上科学的道路，几乎近于幻想，因为他不过是　

一个没有受过多少教育的订书匠。但是，功夫不负有心人。1813年3月，机　

遇向他垂青，奇迹出现了，他被戴维推荐到著名的英国皇家学院，担任实验　

室助手。从此，他踏上了科学之旅，开始了他向往已久的科学生涯。其实，　

能够走上科学的道路，并非偶然的机遇，也不是命运的奇迹与恩赐；而是智　

慧、勤奋，能力发挥、发展的必然结果，是多年来他献出全部精力而创造出　


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来的奇迹。路，是他自己走出来的。　

　　　　　但是，人生道路的这个良好转折并不意味着从此以后的一切都是那么美　

好、灿烂。贫困、凌辱、压制与失败还时时袭击着他。然而为了科学、为了　

他钟爱的事业，对于这些艰辛他都不屑一顾。萦绕在他脑海中的，是没有穷　

尽的实验题目；等待着他的，将是永无止境的科学研究。　

　　　　　他进皇家学院不久，就与戴维一起发明了矿井用安全灯。他的才华显示　

出来，商人们也逐渐包围着他，希望他替他们解决工商业方面需要解决的科　

学技术问题。但法拉第毫不犹豫地拒绝了。因为他的志向是从事真正的科学　

研究和理论探索，并非为了个人获利。在当时，从事与商业有关的科学技术　

工作，尤其像他这样有才华的人，是可以赚大钱的。但法拉第不愿因为赚钱