◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 虽然诸如空气泵之类的仪器据说能够演示牛顿力学，但可想而知在演示实验中，娱乐性的元素更占主导。 特别是电学和磁学这些在18世纪还尚未数学化的领域，因为更强的娱乐性而风靡一时（图2）。比如在当时的时尚聚会中，先生和女士们互相用摩擦生电的小球或小棒逗趣，互相电击，让对方的头发立起来。 ▲图1 1750左右的版画，描绘的是当时流行的旋转球起电机 ▲图2 时尚的先生和女士一定要试一试带电的吻（1730年） 荷兰的莱顿大学也是实验物理学的重镇，莱顿大学的福尔德（1643-1709）于1674年访问英格兰，随后就建立了“演示物理学”，开始用抽气机等仪器做课堂演示。随后的威廉·雅各·范·格雷弗桑德（1688-1742）继续主张运用实验来讲授自然哲学。 著名的莱顿瓶也是因为莱顿大学而得名，马森布罗克（Pieter van Musschenbroek 1692－1761）于1745年发明了这种电容器（图3），很快就风靡全欧洲，大家争相用莱顿瓶来演示放电现象。最著名的一场表演是法国人电学家诺莱组织的，他在巴黎修道院门前调集了200名修道士，围成一个大圈，用铁丝连接起来，让充满电的莱顿瓶放电，然后观众们就看到几百个平时正儿八经的修道士一起惊声尖叫的恢弘场面。法国国王路易十五亲自出场观摩。 ▲图3 1746年的版画描绘给莱顿瓶充电 诺莱是一个实验物理学大家，他编写的《物理学课程》一书中提到了大约350种演示仪器。 他也有理论，比如下面是他针对旋转球起电器（图1）的解释，这种起电器在1740年代也风靡一时，它甚至能在冰上打出电火花，特别让人惊叹。诺莱对摩擦起电现象的解释是： “在被激发的如火的物质流从起电物体留出的同时，有别的这样的流流进去取代离开的东西。物体是受吸引还是受排斥，取决于物体是处在向内的流动比较强还是向外的流动比较强的位置。当这种微妙流动足够集中时，组成它们的粒子就会迎头相撞，冲破包围在粒子周围的硫磺类物质的封套，解放出其中的活性的似火物质。”诺莱认为他的这一理论是基于直截了当的事实，而不是假说。 当然富兰克林对电的解释就要靠谱许多了，他提出了电流、正电和负电的概念。众所周知，他还证明了天上的雷电和莱顿瓶收集的电是一回事，发明了避雷针，等等。 18世纪，电学的理论研究就是这样艰难地摸索前进的，直到18世纪末，以库仑和伏打的研究为代表，电学实验和理论才显得卓有成效了。伏打发现不同的金属相接触会产生不同的电势差，并设计了静电计来测量电势差的大小。根据这些研究，伏打发明了能持续产生电流的电堆，为之后的动电研究打下了基础。 而库仑提出了电荷作用的平方反比律，并用扭秤实验测定了两个带电物体之间的力。但这一时期科学家的实验方法还很粗糙，例如库仑的扭秤实验仅仅提供了三组实验数据，而且其中一组数据并没有很好地符合平方反比律。 ▲《过时的智慧——科学通史十五讲》 【本文摘自《过时的智慧——科学通史十五讲》第十三讲 流行时尚：启蒙时代的科学，上海教育出版社，2016年7月出版。】 |
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