工业革命—正传:26.人在江湖

书接上文,我们讲回法拉第和戴维。他们一直在欧洲游历。4月份,他们从佛罗伦萨去了罗马,看着万神庙、斗兽场等等历史文化遗迹,他们还是挺兴奋的。5月份到了那不勒斯,维苏威火山就在附近。维苏威火山是欧洲最危险的火山,11公里以外就是那不勒斯。公元79年的一次大喷发,埋葬了庞贝古城和附近的赫库兰尼姆、斯塔比亚等等城市。一开始连续发生了4天的地震,但是震级都不大,当时古罗马的人都不在乎。哪知道维苏威火山突然喷发了,火山灰云柱直冲33km高空。

菲律宾马荣火山产生的碎屑流

大量火山灰落到了附近的城市里面,房顶上累积了3厘米厚。夜里发生了6次火山碎屑流,火山喷发的时候,喷出的火山灰是滚烫的,加热了周围的空气,空气形成强大的上升气流,裹挟着火山灰往天上冒。但是温度下降了,热空气没那个力气把火山灰送入高空,火山灰很可能喷出来没多高就沿着山坡往下翻滚,于是热空气和火山灰裹挟着,形成了火山的碎屑流。到达赫库兰尼姆的时候,温度高达500度。因此城里的人瞬间碳化,定格在了那一刻。到达稍远的庞贝城的时候,温度降低到300度,因此庞贝城里面的遗骸留下了大量的遗体和衣服。

庞贝城的悲惨景象

到了1599年的时候,因为挖掘地下引水工程,发现有雕塑和壁画,庞贝古城被发现。1738年,命运悲惨的赫库兰尼姆被发现。1748年,在那不勒斯王国国王夫妇的资助下,庞贝城也被挖出来了。如今这里都是世界文化遗产。

维苏威火山周围生活着几十万人

那不勒斯如今仍然处在维苏威火山的威胁之下。欧洲大陆最活跃的两座火山埃特纳火山和维苏威火山都在意大利。法拉第和戴维去爬维苏威火山的时候,两个人特别兴奋。法拉第在采集岩石标本的时候,火山口突然喷出不少硫磺气体,石头乱飞。吓得法拉第抹头就跑。但是法拉第算是胆子大的,后来他又去了一趟,还在滚烫的岩石上烤鸡腿,煮鸡蛋,估计硫磺味道比较重。

在意大利他们转了一大圈,见到了发明伏打电池的伏打伯爵。伏打是甲烷的发现者,他还仔细研究过电容器以及电压和电荷之间的关系。为了纪念他的贡献,现在电压的单位伏特就是用他的名字命名的,干电池电压1.5伏,锂电池电压3.7伏。他把铜片和锌片泡在盐水里,搞出了最早的原电池,这是1800年的事儿。

伏打伯爵和他的电池

老头60岁了,但是显得挺精神的。他见到戴维挺兴奋,因为他发明的伏打电池在戴维手里大放光彩。戴维的身份在不断的转换,碰上伏打这样的科学家,他就是科学家,法拉第是他的助手。但是碰上贵族的话,戴维的身份就是贵族,法拉第是他的仆人。所以法拉第实际上憋着一肚子火。戴维开始还想专门找个仆人,不让法拉第老是兼职。但是在巴黎找不到合适的,在罗马和佛罗伦萨也没找到,到了水城威尼斯也没戏。戴维干脆就不提这一茬了。

戴维对法拉第相当客气。但是戴维的夫人就不是这样,让法拉第去扛着猎枪,扛着钓鱼竿,帮着洗衣服擦皮鞋。而且还挑三拣四的。法拉第当然很不痛快,两个人没少吵架。到了瑞士的日内瓦,戴维和德拉里弗教授一起去打猎,戴维冲到前头去了。德拉里弗教授和法拉第走在后边,原本教授以为他就是戴维的仆人,哪知道他对科学前沿的所有问题了如指掌。教授问他法语什么时候学的,法拉第回答就是跟着戴维到欧洲大陆的这些时间里学的。教授感到很惊奇,法拉第把自己的身世说了一遍。教授没想到这个拎着鹌鹑扛着猎枪的跟班儿居然是个人才。晚饭的时候,坚决要求法拉第到主人这一桌来吃饭,但是戴维的夫人死活不干。法拉第和戴维的夫人算是势不两立。最后没辙,法拉第吃饭是在自己房间里,既不跟仆人在一起,也不跟主人在一起。

戴维本来还打算去希腊和土耳其,但是接到英国的信,要他尽快回英国,煤矿瓦斯爆炸的问题急需他来解决。因此他才和法拉第赶回了英国。法拉第回到了皇家学院。他的职务名称是“实验室助手兼矿物标本管理员兼仪器设备总管 ”,头衔好长啊!实际上就是打杂的,但是工资倒是涨了,每个礼拜30先令。法拉第既是实验助手,又是独立研究人员,既是勤杂工,又是技工。从洗瓶子, 吹玻璃管,扫扫楼道,拖拖地板,擦擦玻璃,清理一下厕所,修修家具,通通下水道,抹抹后山墙……

法拉第的实验室

法拉第还需要在布兰德教授讲演的时候充当助手,还要帮助戴维做研究,他自己也独立做研究,写研究报告,只要是和科学研究有关的事情,他没有一样不干的。

法拉第的夜里也排得满满的:星期一、四是学习,星期三参加市哲学会的活动,星期六去韦默思街看望母亲,星期二、五处理私事。其实,所谓的私事,常常也就是他的科学工作—写论文、编辑、校对。除了科学工作,他也没什么其他事了。后来戴维又一次去欧洲游历,法拉第再也不跟着了,本来皇家学院的事儿就多。

一来二去的到了1820年,这一年物理学界发生了一件大事儿。丹麦的物理学家奥斯特有了一个重大发现,在通电的金属导线旁边的小磁针会发生偏转,原来电与磁是有关联的。奥斯特是康德的信徒,他认为一切力都是一个“原生力”的不同表现。你看,电分正负,磁分南北,是不是很像啊!

那时候储存电的装置就是莱顿瓶。一个瓶子内壁和外壁贴两层锡箔,这个瓶子就能储电。现在我们知道,莱顿瓶实际上就是个电容器。奥斯特抱着带电的莱顿瓶在磁针旁边晃悠了半天,磁针纹丝不动,看来带电的莱顿瓶并没有磁性。

奥斯特发现通电的导线有磁性

后来奥斯特发现雷雨天气磁针会乱摆。闪电应该是有电流的,难道电流才能引发磁性?于是他才用带电的导线去做实验,果然磁针动了。奥斯特马上写了一篇论文发表了。

戴维并没有看到这一篇论文,他是10月份从《哲学年报》上看到了相关的内容。他立刻回去做实验。发现的确是这样的,通电的导线可以使磁针偏转。1821年,戴维的朋友沃拉斯顿想做出一个能用电驱动的马达,他弄了半天也不行,于是他来找戴维。

戴维鼓捣了半天,这个装置就是不转,这东西行不行啊?沃拉斯顿因为这个实验没成功,因此也就没有发表任何论文,我们现在只能从1821年初发表在皇家学会会刊上的一则简报来猜测沃拉斯顿的想法。他认为,通电导线周围会形成一圈一圈的电磁流。所以沃拉斯顿猜测,两根通电导线相互靠近的时候,导线会自己绕着自己的轴心转起来。但是我们现在知道这种想法是错的,根本别指望着导线能转起来。

所以沃拉斯顿和戴维都感到头痛。但是法拉第看在眼里记在心里。几个月以后,法拉第搞出了一个真正能转的电动机,现在看来这个装置有点简陋。

法拉第单极电机的现代仿品

水银有毒,可用盐水代替

首先是一杯水银,水银是导电的,中间插进一根条形磁铁。上面挂钩上垂下来一根铜丝,另一头泡在水银里面,可以任意移动。顶上通电,电池另一头接到水银里边。这等于电流通过了水银和铁丝形成了一个回路。一通电,这个铁丝在围着水银里边的磁铁画圈圈。这是世界上第一个利用电磁力驱动的电动机,后来称为“单极电机”。

当时法拉第听说法国人也在研究,那边的安培、阿拉戈、毕奥和萨伐尔都有新发现。 其中还搞出了一个毕奥—萨伐尔定律,看来人家是下了功夫的。有人劝法拉第,赶快发表吧,别让法国人抢先了,于是法拉第就写了一篇论文论文。法拉第到皇家学院工作已经8年了。此前他做的工作多半是给别人打下手,他隐隐感觉到,这个电流驱动马达的实验是个非常重要的成果。他去找沃拉斯顿,人家不在家,戴维也出差去了,不在家。那么在论文里边是不是要提一下,沃拉斯顿和戴维怎么鼓捣都不转的那个实验呢?法拉第还是觉得不写了,总不能哪壶不开提哪壶吧。这样不好,于是他就没写。他把论文寄给了《科学季刊》,然后法拉第就结婚度蜜月去了,连续一个多月没在家。

等到10月份,法拉第回到伦敦,发现事情不对劲了,坊间流传,法拉第一个小小的实验员,剽窃了大科学家沃拉斯顿的思想,抢先发论文。法拉第越想越气,不知道这些风言风语的都从哪儿冒出来的。法拉第到处解释,但是没人为他说话。明明自己的装置和沃拉斯顿完全不同,根本就不是一回事儿,可是人家就是不听。没办法,法拉第直接给沃拉斯顿写了一封信,想把事情说清楚。

沃拉斯顿

沃拉斯顿这人不错,性情温和而且富有幽默感。他发现了元素钯和铑,而且为了戏弄法国同行,他把新发现的金属钯放到了一家商店里出售,果然这东西被法国人买去了,法国人分析来分析去,认为这东西是铂和汞的合金,不是什么新发现的金属。结果沃拉斯顿开心坏了,这是个打法国人脸的好机会。他立刻发表了全套的论文,弄的法国人下不来台。

就是这么一位老顽童,接到了法拉第的来信,信写的不卑不亢。沃拉斯顿就回了一封信,让他明天来家里谈谈。第二天上午10点钟,法拉第来到了沃拉斯顿的家里。沃拉斯顿足足比法拉第大了25岁,这一老一少谈了些什么,他们都没对外透露,但此后两个人的关系越来越好,显然他们之间的所有误会都消除了。沃拉斯顿也不像是到处传小道消息的人。那么这些流言蜚语都是谁传的呢?参与实验的里外里就三个人,法拉第、戴维、沃拉斯顿。我们用排除法也能想到,是法拉第的老师戴维传的闲话。戴维为什么要这么做呢?

说穿了,可能也很简单,戴维妒忌了。他的妻子也可能在后边煽风点火。说到底,科学家都不是完人,有人的地方就有江湖。

法拉第再接再厉,在1821年圣诞节,他搞出了利用地球磁场的电动机。沃拉斯顿也来看他的实验。一根导线,周围空空荡荡什么也没有,通上电就会转。电极反过来接,电线开始反转。太有意思了,法拉第开心的手舞足蹈啊。沃拉斯顿也向他祝贺,这一年法拉第30岁。

科学声音小程序电台

尽管如此,法拉第在皇家学院依然是个普通的实验员。地位也没什么变化。后来法拉第在研究如何把氯气液化的过程里,受到了戴维的点拨。但是大部分的想法都来自法拉第。法拉第写论文的时候,戴维要看看。戴维开头结尾加了大段的话,强调这事儿是他先想起来的,然后在他的指导下,法拉第才如何如何操作的,于是成功了。法拉第当然很不开心。

戴维也在明里暗里给法拉第下绊子找麻烦。1823年,他又在一场现场报告上暗示当年法拉第剽窃沃拉斯顿的成就。4月份的《哲学记事》杂志登出来了。戴维答应5月份在《哲学记事》杂志上等一篇澄清的稿子。但是效果不大,仍然是谣言满天飞。

后来,有29个皇家学会的会员联名推荐法拉第进入英国皇家学会。戴维火冒三丈,他要法拉第撤回申请,法拉第告诉他,自己从来就没有递交什么申请,如何撤回?戴维没辙。最后投票结果出来了,只有一张反对票。尽管是无记名投票,大家都知道反对票是谁投的。

但是,戴维是皇家学会的会长,他总是让法拉第去研究那些他并不喜欢的东西。比如光学玻璃制造,比如合金钢的性能。当然这些方面的研究进展不大。在1931年,庆祝法拉第发现电磁感应现象100周年,大家去参观了法拉第的实验室。发现在一堆的合金钢样品里面有一块样品一直没有生锈,原来这种合金钢含有大量的铬,法拉第无意中做出了一块不锈钢。但是他恐怕自己根本没有意识到。

伦敦至今仍然有煤气街灯在使用,需要傍晚时分人工点燃

当时在英国早已经开始用煤气作为照明和燃料,但是当时的煤气都是用鲸鱼或者鳕鱼脂肪裂化制成的。煤气压缩到30个大气压,装在铁筒里送到各家用户。压缩煤气公司发现,在煤气压缩装筒的过程中,筒底上总有一些粘稠的液体凝聚起来。

1825年4月,这种液体的样品送来请法拉第分析。法拉第采用分馏的办法,把这种液体渐渐加热煮沸,在不同的温度得到了不同成分的挥发物。显然,这种粘稠的液体是一种很复杂的混合物。当它加热到摄氏八十几度的时候,挥发出来的 气体似乎比较单一。从这种气体凝聚而成的液体中, 法拉第提炼出一种没有颜色的透明液体,它在摄氏五六度凝结成美丽的白色晶体,在摄氏80度的时候沸腾。这是一种新的物质。法拉第运用巧妙的实验技术, 测定了这种物质的化学组成和化学、物理性质。他给 它起了个名字,叫“重碳化氢”。

“重碳化氢”在当时并没有引起多少重视。九年 以后,德国化学家米彻利希研究了“重碳化氢”的各种衍生物,并且建议把它叫做“苯 ”,这才引起了世 界各国有机化学家的重视。1856年,18岁的英国青年化学家柏琴发现苯胺染料,开始了苯在染料、 香料、医药等各个工业部门中的广泛应用。1925 年,也就是法拉第去世以后58年,在伦敦专门举行 了发现苯一百周年的庆祝纪念活动。

苯胺染料

那一阵子法拉第一直在埋头苦干,他远离了电磁学。这个状况一直到1829年才结束,因为在这一年,戴维去世了。戴维是1826年瘫痪了,他去风景秀丽的瑞士疗养,但是这也没能改善他的健康,最后1829年5月29日,他在日内瓦病逝,时年51岁。据说在他病重的时候,别人问他,这一生最大的发现是什么?戴维意味深长的回答:“是法拉第”,同年沃拉斯顿也去世了。

到了1831年,法拉第已经40岁了,他已经是不惑之年了。他已经10年没碰电磁学了。1831年9月23日,法拉第给老朋友菲利浦斯写信:“我正再度忙着研究电磁学。 我想,我捞到了一样好东西,可是没有把握;或许我花费了那么多劳动,捞到的不是一条鱼,而是一团水 草 ”。

但是,法拉第1个月后就捞到了一条大鱼,他也从此成了最伟大的科学家之一。

我们下回再说……

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