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创新思维——逆向思维

(2015-12-18 13:46:57)
标签:

科学从横谈

杂谈

分类: 知识就是力量

             创新思维—引导第二次工业革命

 

在世界历史上,能够影响工业革命可圈可点的有:蒸汽机用于工业生产—引起的第一次工业革命;发电机/电动机的发明和应用—引起了第二次工业革命,使人类进入电气化时代;电子计算机/互联网的产生和普及—使人类进入信息化时代。

古人云:“秀才不出门便知天下事”变为现实,人们享受着高科技带来的现代文明。

 

伟大的化学家、物理学家法拉第(英国)是第二次工业革命的领跑者当之无愧。

这是因为法拉第发现的“电磁感应”现象是发明发电机和电动机的理论基础。

法拉第出身贫寒,没有进过正规学校学习。他的学识完全靠自学和虚心求教得到的。法拉第当过印刷厂的装订工,可是就是这份工作,使他接触到许多先进科学技术。年轻的法拉第热心于化学实验,知识的不断积累,使他有机会成为著名化学家戴维的助手—事实上的“研究生”。此后,法拉第成为世界上电化学领域的权威性人物。法拉第的成长经历是他一生的宝贵财富——独立思考能力。

 

法拉第又是如何跨入物理学领域之中,并且做出巨大贡献的呢?

法拉第首先注意到一种在普通人看来的常识——当导线通过电流时,能够引起导线周围磁性颗粒的分布,可是这种分布是有规律的,法拉第在直观上觉得,电流的周围也能产生磁力,就是电流产生的磁力与磁性颗粒作用,法拉第称为“磁力线”。“磁力线”是一种直观上的概念,物理学中此后没有继续采用它,可是,若干年后英国物理学家麦克斯韦受到“磁力线”的启发,提出电流周围存在着的是一种物理场,“场”从此成为物理学领域中最基本的概念之一。

 

法拉第对电与磁之间的关系研究从来没有停止过脚步,锲而不舍,一个人在崎岖不平的道路上,艰苦地探索着。他坚信:电流能够引起磁的变化,反过来,磁也应该引起电流的变化。这就是我们当代人所熟知的:电生磁,磁生电。

他的天才猜想需要实验来验证,实验设计很简单:一个能通电的线圈,两端联接在电流计上,另一个是永久性磁铁。方法是把磁铁放进线圈内,看电流计指针的变化。几年来,实验毫无进展。于是,法拉第不断地改变线圈的匝数,可是,同样指针还是不动。有一天,因为实验地方狭窄,他把实验线圈和磁铁搬到了电流计一块。当法拉第把磁铁刚刚放进线圈内时,奇怪的是电流计指针动了一下,法拉第睁大了眼睛,以为看错了,又重复了一次刚才的动作,结果还是一样。法拉第这时高兴地跳了起来。结果终于证实他的猜想:磁也能产生电(流)。关键是:磁铁和线圈要产生相对运动。

 

法拉第的天才猜想是,第一,当时科学家致力于研究电流和磁的关系,而法拉第采用“逆向思维”致力于磁性和电的关系研究。第二,法拉第的惊人发现,非常重要,他把其总结为“电磁感应”定律。

“电磁感应”引领工程师们发明了发电机、电动机。这是电气化时代来临的“初产儿”。

“电磁感应”定律是后来的物理学家麦克斯韦方程组的基础,而麦克斯韦方程组预言了“电磁波”的存在。后来,赫茨用实验证明了电磁波产生的原理——电场和磁场的相互作用结果。“电磁波”承载着信息传递,催生人们进入信息化时代。

 

法拉第对科学技术的伟大贡献,科学界给予最高荣誉——一致通过选举他为英国皇家科学院会长(院长),可是,法拉第坚持不受,他一生淡泊名利,一心致力于科研,造福于人类。

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