物理史話之哪些物體可以導電格雷

我們每個人現在都知道,金屬可以導電,而很多非金屬像木材、陶瓷、布匹之類的都不能導電,那麼是誰第一個發現這些的呢,又是誰將導電的物體命名為導體,不能導電的物體命名為絕緣體的呢?就讓我們一起走近英國科學家格雷吧。

物理史話之哪些物體可以導電格雷

斯蒂芬·格雷

斯蒂芬·格雷於1666年出生在英國肯特郡的坎特伯雷,他的父親是一位染工和木匠。格雷在受過一些基本的教育後,就跟隨他的父親當染衣的學徒。但是很明顯的,格雷對自然科學更感興趣,特別是天文學,於是他通過當地的一些富人朋友,接觸到了他們的圖書館和科學儀器。在格雷的那個年代,科學只是富人的一個消遣的項目。格雷將自己的一個透鏡製成了一個望遠鏡,並用它觀察了太陽黑子的活動。格雷的觀測十分精確,他為此寫了一些報告,並交由他的一個在皇家學會擔任秘書的朋友亨利來出版。

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美麗的肯特郡

這些報告引起了第一位皇家天文學家約翰·弗拉姆斯蒂德的注意,弗拉姆斯蒂德當時正在籌建新的格林尼治天文臺,需要構建一幅詳盡準確的天體星圖,並希望這副星圖最終能解決海洋導航員確定經度的問題,格雷幫助他進行了許多觀察和計算。兩人成了朋友,但這恰恰給格雷進入科學界帶來了麻煩。當時弗拉姆斯蒂德正在跟牛頓就獲取初步星圖數據展開了一場曠日持久的爭論(具體的說法是:牛頓和哈雷未經弗拉姆斯蒂德的同意,私自出版了弗拉姆斯蒂德以畢生精力得到的觀測星圖,共印刷了400冊,並且把其中的300冊回送給弗拉姆斯蒂德。弗拉姆斯蒂德看著這些未經認真校核、充滿錯誤、並且根據牛頓和哈雷理論的需要刪改過的印刷品,很生氣地把它們全部焚燬了。當時,牛頓為了獲取弗拉姆斯蒂德的觀測資料,軟硬兼施,他以天文臺是皇家學會的下屬單位,觀測結果應當屬他這位皇家學會主席來支配,這樣來以勢壓人。可是皇家學會根本上沒有供給弗拉姆斯蒂德足夠的經費,一切設備都是他自籌來的),這在牛頓統治了幾十年的皇家學會中激化併成為一場派系戰爭。格雷在劍橋建造的第二座英國天文臺工作了一段時間,但是它被牛頓的朋友和助手羅傑·科茨管理得很糟糕,最後項目失敗了,格雷別無選擇,只好回到坎特伯雷的染色業。

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約翰·弗拉姆斯蒂德

1720年,在約翰·弗拉姆斯蒂德和漢斯·斯隆爵士(後來的皇家學會主席)的努力下,格雷設法在倫敦的憲章大廈獲得一個養老金的名額。在這段時間裡,他又開始用靜電做實驗,用玻璃管作為摩擦發生器。一天晚上,在他的住所,格雷注意到玻璃管子末端的軟木塞(需要保持溼氣和灰塵)在玻璃管被摩擦時會對小片紙和箔條產生吸引力。正常情況下軟木不會攜帶電荷,但是現在軟木具有對小紙片的吸引力,說明它帶了電荷了。當他用一根插在中間的小樅樹棍把軟木塞捅出來時,在棍子的末端也同樣出現了電荷。在這個過程中,格雷發現電的特點不僅僅是靜態的,更像是一種可以流動的物質,它可以傳播一定的距離。在接下來的幾天裡,格雷用不同長度的線纜來測試電流能夠傳播的距離,他發現了電流似乎不受重力的影響,可以繞著彎曲的導線傳播。同時,格雷還發現電荷能夠傳輸到金屬物體上去(鉗子、水壺等),這些物體在當時被認為是"非電的",因為它們不能產生或者保持靜電。在接下來的一段時間內,格雷又測試了各種物質的導電能力,他發現絲綢和麻線都不能導電,而金屬則可以非常好地進行導電。這就是導體和絕緣體所起的作用。

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靜電實驗

後來,格雷還進行了很多電學的實驗,包括著名的電感應現象(在沒有接觸的懸浮物中產生電荷),這就是著名的"飛行男孩"實驗,把一個小孩用幾根粗絲繩水平吊起來,用摩擦過的帶電玻璃管接觸小孩的胳臂,孩子的手和身體便能吸引羽毛和銅屑。這表明,人也是導體。

當斯隆接替去世的牛頓掌管皇家學會的時候,格雷才迎來了遲來的對他的承認,但格雷太窮了,他沒錢付會費,所以他一直都不是皇家學會的會員。斯隆積極參與宣傳格雷,格雷因在導電和絕緣方面的工作於1731年獲得英國皇家學會的第一枚科普利獎章,並於1732年獲得第二枚感應實驗獎章。同年皇家學會也承認他是名譽會員。1736年,格雷去世。

儘管格雷的發現很重要(可以說他是電訊的發明者),但是由於皇家學會的派系紛爭和牛頓主義(牛頓主義成為自由共濟會的"意識形態")的支配,他幾乎沒有得到什麼榮譽。當格雷的優先地位被公開承認時,人們對富蘭克林和其他人在萊登罐中捕捉閃電的壯舉更感興趣。因此,格雷的發現往往看起來微不足道,一些歷史學家也傾向於忽視他的作品。

格雷被埋葬在倫敦一箇舊墓地的一個普通墳墓裡,這個墓地是租船公司為貧困的退休人員保留的。既沒有灰色的紀念碑,也很少有人知道他在科學發現中所取得的成就。


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