电磁感应的发现

1807年11月19日，著名化学家大卫在皇家学院做了一份报告。在展示钠和钾的新元素的实验报告中，他突然晕倒并被送往医院。在他恢复知觉之前，他尽力自救。尽管他救了他的命，但他还是遇到了大麻烦。他病得很重，在医院躺了很多天，不能说话，也不能翻身。似乎是时候去见上帝了。许多崇拜者络绎不绝地前来探望，使医院无法这样做。他们不得不每天在门口张贴一个告示，宣布他们生病了。在那之后，他离开了医院，呆在家里，一年都不能做实验或做报告。只要大卫不上台，就没有人会听他的。与前一年相比，1808年皇家学院的收入下降了3/4。大卫当时的影响是显而易见的。

自从大卫这次变弱后，他就没有像以前那样活跃了。有时他做实验，有时他呆在家里。这一天是圣诞节的前一天。早上，他用早餐，拿了一本杂志，在沙发上休息娱乐。突然，仆人送来了一封信，还有一本368页厚的书，书的封面上印得很漂亮:大卫爵士的演讲，时间和地点。他从沙发上跳起来喊道:“哪个出版社敢以我的名义秘密出版书籍？”他又翻了一遍内页。300多页充满了美丽的笔迹和许多精美的插图。这不像机器印刷。然而，这种装订是一种普通的精装布，书脊上有镀金的字符。大卫莫名其妙地陷入了五英里的雾中。他又看了看短信。它最初是由一个名叫迈克尔·法拉第(1791 ~ 1867)的年轻人写的，大意是我是一个刚刚开始工作的订购书籍的学徒。我非常喜欢化学。我很荣幸听了你的四次演讲，并整理了这张便条，现在作为圣诞礼物送给你。如果你能帮助我改变目前的处境，我将不胜感激。

大卫把信读了两遍，手里拿着书，来回抚摸着，不知道这是惊喜，是酸的还是甜的。他记得在过去的几年里，在上流社会，他要么嫁给了一个大腹便便的绅士，要么嫁给了一个香喷喷的女人。他们随意扔了很多英镑，整桌人都吃了一整夜。餐馆的老板，贾茜，要求我说话和行动，但是有没有人真正理解我的发现和了解我的知识？这些人只是附庸风雅，追逐科学时尚。然而，一个订购书店的学徒对我的想法有如此深刻的理解，以至于看插图比我真正做的实验还要清晰。我不能相信这样的天才藏在街上。他又一次想到，他一开始并不是一个捕鸟捕蛇的人，他接受过任何正规的教育。多亏了拉姆福德伯爵的支持，他进入了这所皇家学院，现在是一名爵士。然而，年轻的博彩公司仍在与自己的命运抗争。想到这里，大卫教授动了恻隐之心，爱的含义。他提到鹅毛写了一封信:

先生:

谢谢你给我们寄来你的杰作。读完之后我非常高兴。它显示了你极大的热情、记忆力和注意力。最近我不得不离开伦敦，直到一月底才会回来。那我就在你方便的时候见你。

我很乐意帮助你。我希望这是我能做的。

亨利·大卫

1812年12月24日

果然，一个月后，大卫亲自在家接待了法拉第，并安排他在皇家学院实验室做助理。

1812年3月，法拉第正式去皇家学院工作。他原本是个学徒，工作很细心。虽然他是一个在实验室里刷瓶子和移动仪器的杂工，但他能理解实验的内容，并且总是能方便地与他人合作。所以没过多久，实验室里的上上下下都没有人说法拉第的好话。大卫更自豪的是，他引进了一个优秀的人才。

今年秋天，大卫和他的妻子将前往欧洲大陆。说起这位女士，真是不寻常。她依靠漂亮的脸蛋，甚至是高贵的家庭，所以她总是在家里佩戴珠宝，出门时必须有一个仆人跟着。如果不是因为一个爵士贵族和一个地位很高的人，她可以转身假装没看见。到别人家吃饭，只要她一进门，主人也就成了她的仆人，通常在家里有点不高兴的碗碗，只要在街上看到谁家的女人穿着豪华的衣服，他就立刻强迫大卫给她买套西装。人们常说爱是给予和牺牲，而大卫和他妻子的结合正好相反，那就是想要和利用彼此。他想要她的美貌和金钱，她想要他的骑士身份和科学家的声誉。大卫，一个出身贫寒的穷小子，对这样一个美丽而高贵的女人很满意，所以他愿意抱抱这个孩子。现在他们要去欧洲旅行，他们的第一站是熙熙攘攘的巴黎，这是大卫夫人一直想看到的。然而，他们选择的时机是不幸的，因为英国和法国处于战争状态。铁腕的拿破仑皇帝威胁要吞并整个欧洲。所以大卫的两个私人仆人突然改变主意，在离开前拒绝跟随他。他们害怕被当作间谍杀死。那位女士不能没有仆人。所以大卫就将法拉第充当了，法拉第也想借此机会去欧洲大陆看看世界，双方谈一谈，法拉第暂时作为私人秘书和仆人，一到法国就雇用另一个。

10月13日，大卫和他的团队上路了。他们首先乘马车去朴茨茅斯，然后穿过英吉利海峡，于10月29日抵达巴黎。我在这里呆了两个多月，然后穿过威尼斯，穿过阿尔卑斯山到达意大利，然后去了瑞士。法拉第看到了汹涌的海浪、浩瀚的山脉、维苏威火山上的烟雾以及沿途罗马万神殿的柱子。这真是令人大开眼界。我还在巴黎遇到了安培，在米兰遇到了伏打，在日内瓦遇到了丽芙，他们都是当时著名的欧洲科学家。法拉第可以在附近听他们的谈话。他的兴奋几乎和第一次在皇家学院听大卫的报告一样。但只有一件事让他失望，那就是大卫难缠的妻子。人们最初一致认为，人们一过了海就被雇佣，但是当他们到达巴黎时，大卫再也没有提起这件事。法拉第会照看他随身携带的仪器，准备实验，安排访客，或者照看他妻子的衣服、帽子、鞋子、袜子、粉末和珠宝。大卫夫人在巴黎逗留的第一天，脱下了鞋子，说道:“请帮我把鞋子洗干净，明天早上再穿。”法拉第哪能受得了这种气体。他也没有说话，转头看看那些箱子里的设备。这位女士立刻变成了一个泼妇，尽管酒店里人很多，她还是放声大哭，大声喊道:“大卫伯爵接受了你这个忘恩负义的东西。一个订书的人也想玩一些仪器和安装科学家。我想你要转身了……”大卫把她推回卧室。这一夜，我只听到里面的哭声。没有和平。法拉第知道，如果大卫明天不自己擦鞋子，祖母就不会出去。当他想到这一点时，他悄悄地把扔在门外的鞋子拿到自己的房间去擦眼睛。他嘲笑自己，心想:“这也是为了减轻老师的忧虑。大卫永远是我的恩人。”

这个法拉第自从和大卫在一起后，虽然有时不忍气吞声，但在科学上，暴露也确实学到了很多。哥本哈根一位名叫奥斯特(1777 ~ 1851)的教授在1820年发现，当电流通过导线时，导线旁边的磁针会偏转。消息传来，震惊了英国科学界，这表明电和磁是相关的。渥拉斯顿是皇家学会的成员，非常聪明。他想用电来推动磁力。为什么磁性不能使电移动？他跑到大卫那里，设计了一个实验。他把一根导线放在一块大磁铁旁边，看它是否会旋转。不幸的是，没有成功。更糟糕的是，沃拉斯顿只想到了这件事。一旦遭到拒绝，他就退缩了，再也没有提起这件事。但是机会只属于那些有勇气的人。英国皇家学会的两个权威机构的失败实验给我留下了一个小小的印象。那天法拉第站在他旁边。后来，他躲在实验室里日夜工作。他认为电线不能转动，因为拉得太紧了。他简单地拿了一个玻璃罐，往里面倒了一罐水银，在中间固定了一根磁棒，在磁棒旁边放了一个软木塞，在软木塞上插了一根铜线，然后连接上了伏打电池。不出所料，电路接通了。软木塞轻轻地、缓慢地漂浮着，实际上绕着磁棒旋转。通电时，电线转动缓慢，但是如果线圈通过强电流，它会转得快吗？啊，成功了。这是世界上第一台也是最简单的发动机。法拉第是一个安静温和的人，他能控制自己，不激动，忍不住在皇家学会地下实验室的水银罐周围跳舞。软木塞轻轻地飘着，他高兴地跟着它。转了几圈后，他跑向桌子，打开实验日记，写道:“1821年9月3日。……结果非常令人满意，但需要更灵敏的仪器。”

法拉第在记笔记方面与他的导师大卫非常不同。大卫的实验笔记经常被涂污，有时写得不正确。他只是用手指蘸墨水。如果实验成功，《野草》就是一本大书。如果你失败了，你会懒得去记。法拉第出生时是装订工，受过美术训练，他每天记日记，记录每一项实验，不管成功与否，并按顺序编号，总共16041项。后来，当他白发苍苍的时候，他有意识地把这些实验日记和大卫的课堂笔记一样装订在皇家学院。这是科学史上的一笔巨大财富。在他死后仅仅一百年，人们才把它分成七卷出版。这是另一个故事。

法拉第发现导线可以围绕磁铁旋转，并立即写了一篇论文发表在《伦敦科学季刊》上。这又引起了麻烦。沃拉斯顿说法拉第剥夺了他们的成就。大卫知道渥拉斯顿的实验不成功，但出于嫉妒，他不能为学生说话。结果，这个城市充满了谣言，很难分辨是非。不久，法拉第又做了一次氯液化试验。在皇家学会的正式报告之前，大卫在报告中增加了一段，以表明实验是在他的指导下进行的。老师正在剥夺学生的工作。当他看到怜悯时，他对晋升充满热情。既然我们已经到了离开的边缘，我们必须迅速停下来粉碎它。大卫的心理非常复杂。幸运的是，法拉第对此习以为常，并制定了一条规则，即使在他头上插了一把刀，他也不会说他的恩人的坏话。因此，尽管有些小小的不快，事情总是可以解决的。他亲自来到沃拉斯顿解释说，他的实验是围绕磁铁的电线的“革命”，沃拉斯顿的实验是“旋转”，这是不一样的。渥拉斯顿松了口气。

然而，椽子先腐烂了，树想保持平静。如果法拉第把瓶子洗干净，把地板扫干净，他就会成为一名教师和一个有道德的人。他将安息，永远不会干涉。他告诉他发现电线绕着磁铁旋转并发明了氯气液化，所以皇家学会的一群成员把他视为天才，出于好意，加入了29个签名推荐他成为会员。大卫绝不会允许洗瓶机挂上皇家学会杰出会员的头衔。今天下午，法拉第正在地下室做实验，这时大卫突然生气地推门进来。

“法拉第先生，我听说你最近正准备进入皇家科学院。我建议你撤回申请。”

自从法拉第进入这位导师的门下，他已经忍受了10年的学习和痛苦。在这个关键时刻，把他带到皇家学院的恩人会在皇家学院门口拦住他。他没有抬起头，用平静而压抑的愤怒声音回答道:“他们想提名我。我自己从未提交过任何申请。你要我撤回什么？”

“然后你可以说服他们退出。”

“那是他们的事。我不想干涉。”

大卫害怕让事情变得困难，所以他放松下来说，“我不是说我不同意你加入这个社团，但是你现在还年轻，几年后加入还不算太晚。”

“大卫爵士，我还年轻，今年31岁，但你24岁就加入了皇家学会！”

这句话让大卫窒息而死，他砰的一声关上了门。

1824年1月8日，英国皇家学会举行了一次关于法拉第成员资格的无记名投票，投票结果只有一票反对。这次投票是由大卫投的。此时，师生之间的矛盾达到了顶峰。

法拉第有很多空闲时间，但他不得不咬牙露面。自从奥斯特在1820年宣布电能使磁针偏转以来，法拉第认为，一定是电产生了磁性，从而影响了磁针。事实上，在1825年，皮革鞋匠、电气科学家斯特詹在给马蹄铁状软铁通电后，可以吸收4公斤的铁。很快另一个美国人改进了实验，吸收了300公斤的铁。电真的变成了磁力，而且力量如此之大。法拉第反过来想，为什么磁性不能变成电？如果它能变成电，电力肯定不会小。自从他在1821年完成了电绕磁的实验后，他一直在思考这个问题。他在笔记本上写下了“将磁力转化为电能”的字样。他的口袋里经常有一块马蹄铁磁铁和一个线圈。这样，我努力思考并经常尝试。他先用磁铁接触电线，电流计不动，然后把电线绕在磁铁上，但仍然没有电。简单地把磁铁放在线圈的赢家，连接检流计，指针仍然没有移动。法拉第像这样翻来覆去。从1821年到1831年已经十年了。他绞尽脑汁，手指都磨破了，却没有产生任何电流。一天，他在地下实验室工作了半天，但没有结果。他说，“算了吧！”我非常生气，于是我把长磁铁扔进线圈，然后向后靠坐在椅子上。但就在他向后靠在椅子上坐了一会儿时，他突然看到电流计上的指针向左振动。他迅速眨了眨眼，然后又看了看中间的指针。他认为这可能是因为人们只在高度集中的实验中看到他们希望的幻觉。他这么想，然后俯下身子拔出磁铁，再试一次。不想这个泵指针再次向右移动，这一次是真实的。他正忙着把磁铁插回去，指针向左倾斜。哦，有电，磁性就是电。十年的相思和痛苦就在眼前！法拉第不停地将磁铁拔出并插入线圈，像捣大蒜一样上下移动，使桌子砰砰作响，电流计上的指针像拨浪鼓一样左右晃动，所以磁转换必须通过运动来完成！这时，法拉第贤惠而温柔的妻子萨拉看到他到达时不会上来吃饭。她还把一盘面包、牛奶和几个配菜带到了地下室。她一打开门，就看到法拉第在“捣蒜”，她笑着哼了一声:“迈克尔，晚饭准备好了！”法拉第抬起头，扔掉磁铁，像鸟一样飞向萨拉，张开双臂搂住她的肩膀，当场做了一个旋转。莎拉的牛奶、面包和盘子都掉到了地上。她喊道，“迈克尔，你怎么了？牛奶溢出来了，盘子被打碎了，你在吃什么？”

“不，什么也不要。今天有电，电就够了，只是电！”他语无伦次地读了一首“是”的歌，然后翻了个身记日记:

“1831年10月17日。磁性终于变成了电……”

为什么磁性转换的伟大发现的好运落在了装订工法拉第身上？原因有很多，但有一点值得我们特别关注。十年前，奥斯特通过实验把电变成了磁。当法拉第听到这个时，他反过来想:磁能不能转换电？这是一种类似的思维。

世界上的事物都是相互联系的，这种联系常常表现为它们之间的各种相似之处。抓住这种相似性意味着抓住它们之间的联系，伟大的发现往往就是从这一点开始的。阿基米德从落入浴缸的物体中认识到浮力定律。牛顿看到苹果落地，推动地球和苹果互相吸引，最终发现了万有引力。富兰克林通过皮毛摩擦产生的电火花想到了雷电，从而探索了电的本质。波义耳将酸碱测试与酸雾引起的紫外褪色反向联系起来，发明了化学试剂。发现事物之间的相似性，并通过这种相似性现象探索事物之间的内在联系，是科学研究的重要方法。这就像进入一个瓜田，首先管理它的藤蔓，但当藤蔓在手，瓜不会泄漏。如果你去皇宫寻找宝藏，先找到你的路，你会发现什么都没有留下，新的发现会一个接一个地出现。在接下来的章节中，我们还将看到许多科学家对各种思维方法的精彩运用。

尽管法拉第发现了磁转换，但他仍在追求它。他首先用马蹄形代替了直条形磁铁，用铜板代替了线圈，铜板可以连续振动，从而获得连续电流。这是世界上第一台发电机。

实验完成后，他进行了理论探索。磁电和电之间有什么联系？牛顿总结了万有引力，并认为万有引力在没有速度的情况下起到了超越空间距离的作用。法拉第想，不。磁铁周围有磁力线，有磁场，电线周围有电场。他们在球场上互动，速度很快。然而，他的数学基础太差，无法推导出这个公式，而且暂时无法通过实验来验证。他在发明权的问题上遭受了几次损失，所以他先写下了这个想法，以免将来有人再抢劫他。

我倾向于将从磁极向外扩散的磁力与扰动水面的振动或声音现象中空气的振动进行比较。也就是说，我倾向于认为振动理论将应用于电和磁的现象，就像它应用于声音一样，也可能应用于光。

我希望这些想法能通过实验实现。然而，由于我在公务上花了很多时间，这些实验可能会耽误时间。在实验过程中，这些现象可能首先被其他人观察到。我希望，通过把这份文件存放在皇家学院的档案柜里，如果我的观点被未来的实验所证实，我有权宣布我在某一天已经有了这样的观点。据我所知，目前除了我自己，没有人知道这些意见，也没有人可以说他已经有这些意见。

皇家学院的迈克尔·法拉第

1832年3月12日