法拉第(28)_虚阁网

二八

　　法拉第的场的概念，和过去遵循牛顿力学的思想发展起来的势场概念，有着本质区别。牛顿式的场是虚设的，而法拉第的场却是实有的。把太阳周围的空间，把一个静止点电荷周围的空间叫做场，不过是为了使用形象化的语言，为了数学计算的方便。不用场的概念，照样可以计算行星绕太阳运行的轨道，照样可以计算电荷的分布。在牛顿式的场中画上一条条力线，不过是为了指示力的方向；但是实际上，这个力归根结底仍旧是两个天体或者两个电荷之间的超距作用，和场无关。把力线取消，牛顿式的场也就恢复了它的本来面目——一无所有的真空。所以，牛顿派的物理学家一般不用力线和场这些名词。

　　然而，法拉第引进场的概念，却不单是为了寻求形象化的语言和方便的数学工具。法拉第的场不是可有可无的，它已经不是一无所有的真空。在他的场中，力线是实实在在的东西，就像蜘蛛网似的布满了空间，它们不仅表示力的方向、大小，而且就像真实的橡皮线、棉线、丝线一样，可以变形、运动，可以被切割，切割的时候还会产生阻力。这些力线虽然看不见，摸不着，但是人们可以用间接的办法证实它们的存在。只要拿一根导线在磁场中运动，叫它切割磁力线，这时不仅在导线所构成的闭合电路中会有感生电流产生，而且手上会感到阻力存在，就像在水里运动的时候感到阻力一样。法拉第的力线有这么丰富的物理内容，当然不能随意取消；力线所在的空间——场当然也就有必要存在了。

　　在牛顿的场中，力线相对于场源是静止不动的，而在法拉第的场中，力线相对于场源是可以运动的。

　　牛顿式的场，无论是引力场还是静电场，力线固定在场源上，就像自行车轮子的辐条固定在轮毂上那样，力线随着场源运动，就像辐条随着轮毂运动；如果轮子是刚性的，那么轮毂运动所引起的辐条运动是即时传递，一点时间也不耽误。引力的传递，静电力的传递，都是超距作用。比如太阳和地球相距15000万公里，光从太阳传播到地球还需要八分多钟，可是引力的传递却是即时的。

　　法拉第对牛顿的超距作用深感怀疑。他经常引用牛顿本人怀疑超距作用所说过的那一段话。法拉第无论如何不能相信一无所有的真空能够用无限大的速度传递力。在法拉第的场中，力线不是固定在场源物质上的。如果把场源比做一只湖上的小船，那么它的力线就像湖上的水波。人们坐在小船上，把双桨插在水里，用力一划，小船就劈开湖水向前滑去，这时水面上的波纹，由近及远，逐渐向远方传播开来。在法拉第的场中，力的传递就像水波的行进那样，是具有一定速度，需要一定时间的。

　　虽然牛顿本人曾经怀疑超距作用，但是牛顿的追随者们已经自觉、不自觉地把牛顿力学的科学理论演化成绝对真理，他们的思想已经被禁锢，他们听不得反对牛顿的意见。物质周围的空间不是真空，而是一个“场”；物质之间的相互作用力——包括万有引力、库仑力、磁力不是超距作用，即时传递的，而是借助于“场”用一定速度传播的；这些思想太大胆，太革命了，他们无论如何不能同意。

　　至于场力的传递问题，法拉第回答不了。对电磁场的探索刚开始不久，了解还很不够，他的数学水平也不够高，不可能算出电磁场传播速度。他是个实验家，只能用实验证实自己的推断，但是他知道，这个实验很难做，所以他写了一份文件，题名是《新观点》，存放在皇家学会。他说：“最近我用《电的实验研究》这个题目，向皇家学会宣读了两篇论文。把这两篇论文的某些结果以及由此产生的一些观点，同其他想法和实验联系在一起考虑，使我相信磁的作用是渐进的，是需要时间的；也就是说，当一块磁铁对远处的磁铁或铁块发生作用的时候，作用力的起因逐渐从磁性物体向外传，它的传播需要时间；将来或许会发现，这样的推断是很合理的。

　　我也想，有理由假设，电（压）的感应也是用类似的渐进方式进行的。

　　我倾向于把磁力的从磁极向外散布，比做受扰动的水面的振动，或者比做声音现象中空气的振动；也就是说，我倾向于认为振动理论将适用于电和磁的现象，正像它适用于声音，同时又很可能适用于光那样。

　　这些想法我希望能用实验实现：但是由于我的许多时间是用在实验上，这些实验可能拖延时日，在实验进行的过程中，这些现象可能被他人首先观察到：我希望，通过把本件存放在皇家学会的文件柜里，那么如果将来我的观点被实验证实我就有权声明，在某一个确定的日期，我已经有了这样的观点。就我所知，在目前除我本人以外，没有人知道这些观点，也没有人能说自己已经有了这样的观点。”

　　为了保障自己的发现权和发明权，过去波意耳和拉瓦锡也写过这类东西；现在法拉第写下这份文件封存起来，不但是为了维护自己的权益，也是因为十年前的那一桩“剽窃公案”记忆犹新。也多亏法拉第写了这一份《新观点》，人们才能了解他对于牛顿超距作用的反对，对于场力传递规律的正确推断。

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