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法拉第剽窃了沃拉斯顿的成果?
2013年10月30日 09:33 来源:《中国社会科学报》2013年10月14日第510期 作者:苏湛 字号

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  【核心提示】法拉斯顿提出的是导线绕自身的几何轴线自转,而法拉第发现的是导线以一个外部磁极为中心公转,两种运动受力方式完全不同,而其中隐含的对磁场与导线之间作用方式的认知更存在本质区别。

  法拉斯顿提出的是导线绕自身的几何轴线自转,而法拉第发现的是导线以一个外部磁极为中心公转,两种运动受力方式完全不同,而其中隐含的对磁场与导线之间作用方式的认知更存在本质区别。

  1823年3月6日,在英国皇家学会的每周例会上,会长戴维爵士报告了他关于电磁旋转效应的最新研究。在开场白中,他谦逊地表示,这个发现是在“法拉第先生关于电磁旋转方面的精巧实验”的启发下获得。然而在结尾时,戴维突然话锋一转,说道:“……我不能不提到电磁学发展历史中的一个客观情况……即我们将电磁旋转的最初想法归功于沃拉斯顿博士的睿智,我早在1821年就见证过他为制造这个效应所做的一个不成功的实验。要不是这个实验仅仅由于实验装置上的偶然事故而告失败,那么他本应成为这个现象的发现者。”这寥寥数语,不但将法拉第对电磁旋转现象的发现降格成了仅仅是对沃拉斯顿思想的实验验证,更暗示法拉第有剽窃沃拉斯顿思想之嫌。事实果真如此?

  法拉第的发现有别于沃拉斯顿的实验结果

  1821年10月,法拉第发表了题为《论一些新的电磁运动以及磁理论》的论文。文中最引人注目的是这样一个实验:一根导线竖直悬浮在注满水银的玻璃管中,玻璃管中央垂直固定着一根磁铁,导线两端通电后即围绕磁铁做圆周运动。这就是著名的电磁旋转现象,是继电流的磁效应被发现后电磁学领域的又一个重大发现。

  然而论文发表后,很快有人提出,法拉第关于电磁旋转的想法和实验其实是沃拉斯顿首先提出和设计的,而法拉第只是对其稍做改进,就将其据为己有。

  由于沃拉斯顿的成果并未发表,因此我们只能通过1821年初发表在皇家学会会刊上的一则简报窥其一二。沃拉斯顿根据当时已知的电流磁效应猜测,电流可能会在通电导线周围激发出一种以导线为圆心环绕其运行的“电磁流”,这种“电磁流”与磁铁一样具有方向性,从而沃拉斯顿预言,当两根平行通电导线相互靠近,在双方电磁流的相互作用下,导线会双双绕自身的中轴发生旋转。

  沃拉斯顿并不知道,就在几个月前,法国科学家安培已经提出了一个类似的但更精致的理论,即现在人们所熟知的安培右手定则,并进行了实验验证。同时由于力学的原因,沃拉斯顿本人所预言的导线自转根本不可能被观测到。更重要的是,沃拉斯顿提出的是导线绕自身的几何轴线自转,而法拉第发现的是导线以一个外部磁极为中心公转,两种运动受力方式完全不同,而其中隐含的对磁场与导线之间作用方式的认知更存在本质区别。

  未提沃拉斯顿的实验是因其并未公开

  当然,也不能说法拉第的实验与沃拉斯顿的工作完全没有关系。在1821年9月3日的日记中,法拉第记载了一个用以验证沃拉斯顿猜想的实验,并明确写到:“……无法使它(导线)如沃拉斯顿博士期待的那样转动,但会把它从一边推斥到另一边。”紧接着,法拉第在这一套实验装置的基础上进行了一系列改进实验,其中最后一个就是后来引发争议的电磁旋转实验。可见,沃拉斯顿的理论确实对法拉第起到了抛砖引玉的作用。然而在法拉第发表的论文中,对这一点只字未提,甚至连一句对沃拉斯顿的致谢都没有。而且在论文中,法拉第如实记载了9月3日的几乎所有实验,却唯独隐去了对沃拉斯顿猜想的验证实验,这更给人以欲盖弥彰的印象。

  这也正是在这次事件中法拉第最受诟病的地方。为此,法拉第曾致信沃拉斯顿,希望向他当面解释。沃拉斯顿的回信措辞相当不客气,但他还是同意给法拉第一个解释的机会。关于这次会面的内容,没有任何记载,但它似乎真的完全化解了沃拉斯顿的不满。

  在与一位朋友的通信中,法拉第这样解释他没有提及沃拉斯顿工作的原因:“在这里,我本应很荣幸地提到沃拉斯顿博士关于导线围绕其自身的轴旋转的实验……然而在我的验证中它并不成功……然而沃拉斯顿博士尚未发表或公布他的理论,而我(也许是错误地)判断,在这种情况下,我没有权利提到它。”

  沃拉斯顿的观点在当时尚未发表,而更糟糕的是,它还是错误的。公开批评尚未发表的理论无疑要比对其保持沉默更为不妥。事实上,为了与沃拉斯顿沟通该问题,法拉第在第一次得到实验结果后确实曾经登门拜访过沃拉斯顿,只可惜沃拉斯顿当时刚好出门在外。另外,当时有消息称安培在法国也做出了类似发现,并会很快发表。为了确保发现优先权,法拉第不得不马上将论文付梓,并最终选择不对沃拉斯顿的工作做任何评论。而沃拉斯顿在知道这一真相后自然也无话可说。

  戴维发难是因自己的贡献被忽视

  戴维是将法拉第领进科学大门的人,在1823年以前,法拉第一直是他最倚重的助手。既然连沃拉斯顿都已和法拉第达成了谅解,戴维又为什么要旧事重提,对自己的得意门生发难?

  原来,1823年,法拉第首次被提名为皇家学会会员候选人,这无疑给戴维造成了一点儿心理落差。如果说这还只是让戴维有些闷闷不乐,那么当年3月初的氯气液化实验则最终引爆了二人之间的矛盾。当时,法拉第在戴维的建议下密封加热氯气的水合物晶体,结果得到了水和液化氯,从而开创了气体高压液化的方法。但戴维在法拉第递交给他修改的论文中发现,法拉第完全没有提到自己的建议对实验的贡献。这可能只是无心之失,但戴维却认为这是傲慢和小人得志的表现,从而决定做出激烈的回击。因此他不但在这篇论文下加注,强调这个实验是自己的主意,并宣称自己之前已经预见到了获得液态氯的结果,而且对沃拉斯顿案旧事重提,以散布法拉第一贯喜欢贪天功为己有的舆论。

  戴维的行为也激怒了法拉第。在征得沃拉斯顿同意后,他发表了关于电磁旋转发现过程的声明,并向一些误会比较深的同行进行当面解释。最终迫于压力,戴维不得不承认其在1823年3月6日的发言是“不准确和不恰当的”。

  1823年6月29日,法拉第收到了来自戴维爵士的一张便签,上面写着:“亲爱的法拉第,我真心做你的祝福者与朋友。”这场师徒间的争执由此画上了句号。此后,法拉第仍然像往常那样经常去拜访戴维,然而师徒间以前那种在科学上的默契终究一去不复返了。1824年1月,法拉第当选英国皇家学会会员,在全部选票中,只有一票反对,没有资料显示这位反对者是谁。1825年,戴维因健康恶化辞去了担任20多年的皇家研究院实验室主任一职,并指名由法拉第接任。传说,在戴维晚年参加的一次宴会上,当崇拜者们纷纷走过来赞美他在科学上的成就时,戴维这样回答:“我相信我扩大了哲学真理的疆域,但是,先生们,我最伟大的发现是发现迈克尔·法拉第。”

  (作者单位:中国科学院自然科学史研究所)

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