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中国古人认识电的历程

        发布时间:2017-11-06        

我国古代对电的认识,是从雷电及摩擦起电现象开始的。早在3000多年前的殷商时期,甲骨文中就有了“雷”及“电”的形声字。西周初期,在青铜器上就已经出现加雨字偏旁的“电”字。

雷电篇

汉代著名学者王充在《论衡·雷虚篇》中描写道:每当翻云覆雨时,就会发生雷电现象。明确地提出云与雷电之间的关系。在其后的古代典籍中,关于雷电及其灾害的记述十分丰富,其中尤以明代的政治家张居正关于球形闪电的记载最为精彩,他在细致入微观察的基础上,详细地记述了闪电火球大小、形状、颜色、出现的时间等,留下了可靠而宝贵的文字资料。

在细致观察的同时,人们也在探讨雷电的成因。《淮南子·坠形训》认为,是两种对立的因素相互作用而形成的雷电现象。王充的看法也和此相似。明代刘基说得更为明确:“雷电,是两种因素矛盾的逐渐积累而形成的。积累到一定程度就会爆发,形成的声音是雷,光是电。”由此可见,当时已有人认识到雷电是同一自然现象的不同表现。难能可贵的是,他们的有些看法也和现在我们认识到的正负电荷的相互作用颇为相似。

摩擦起电篇

在我国,摩擦起电现象的记述也很多,最常用的材料早期多为琥珀及玳瑁(一种和龟相似的海洋生物,它的壳叫做玳瑁)。早在西汉,《春秋纬》中就载有玳瑁可以吸引轻小的物体的文章。汉代《论衡》中也有“顿牟掇芥”,这里的顿牟也是指玳瑁。三国时的虞翻,少年时曾听说“虎魄(琥珀)不取腐芥”。腐芥因含水分,已成为导体,所以不被带电琥珀吸引。琥珀价格昂贵,常有人鱼目混珠。南朝陶弘景则知道“惟以手心摩热拾芥为真”,以此作为识别真假琥珀的标准。南北朝时的《炮炙论》中有“琥珀如血色,以布拭热,吸得芥子者真也”。一改别人以手摩擦为用布摩擦,静电吸引力大大增加。西晋张华记述了梳子与丝绸摩擦起电引起的放电及发声现象。唐代段成式也曾经描述了黑暗中摩擦黑猫皮起电的现象。摩擦起电也有具体应用。据宋代的张邦基《墨庄漫录》记载:孔雀毛扎成的翠羽帚可以吸引龙脑(可制香料的有机化合物碎屑)。 

尖端放电篇

尖端放电也是一种常见的电现象。古代兵器多为长矛、剑、戟,而矛、戟锋刃尖利,常常可导致尖端放电发生,这一现象多有记述。如《汉书·西域记》中就有关于公元3年枪矛的尖端无端生火的记载,而在晋代《搜神记》中也有相同记述:一把画戟的顶端着火,远远望去好像是蜡烛一样。

避雷针是尖端放电的具体应用,我国古代的防雷措施很多。一般高塔的尖顶多涂金属膜或鎏金,高大建筑物的瓦饰制成动物形状且冲天装设,都起到了避雷作用。如武当山主峰峰顶矗立着一座金殿,至今已有500多年历史,虽高耸于峰巅却从没有受过雷击。金殿是一座全铜建筑,顶部设计十分精巧。除脊饰之外,弯曲程度均不太大,这样的脊饰就起到了避雷针的作用。每当雷雨时节,云层与金殿之间存在巨大电压,通过脊饰放电产生电弧,电弧使空气急剧膨胀,电弧变形如硕大火球。雷声惊天动地,闪电激绕如金蛇狂舞,硕大火球在金殿顶部激跃翻滚,蔚为壮观。雷雨过后,金殿经过水与火的洗礼,变得更为金光灿灿。如此巧妙的避雷措施,令人叹为观止。

我国古人还通过仔细观察,准确地记述了雷电对不同物质的作用。《南齐书》中有对雷击的详细记述:“一次大雨时,雷电击中会稽山阴恒山的保林寺,雷电所点燃的火烧坏了寺内塔下的佛像的表面,但窗户等其他地方却一点没有遭到破坏。也就是说,强大的放电电流通过佛面的金属膜,金属被熔化,而窗户为木制,仍保持原样。宋代沈括在《梦溪笔谈》中对类似现象叙述更为详尽:“一位官员李舜举的家里面,曾经被雷所击。正堂西面的屋子,有雷火自窗间钻出飞至房檐,家里的人都以为这间房子已经被焚毁,全都躲了出去。但等到雷雨停了,发现房屋完整无缺。只有一个储藏用具的木柜里面的银制器皿都熔化了,流淌到地上,而其他的非金属器皿没有一件被烧毁的。还有一把宝刀,非常的坚硬,但已经熔化了。人们都以为着火时肯定会先焚毁草木,然后才会熔化金属。而从这个现象发现,金属全部熔化可是其他的木制品却没有损坏。”其实,从现在我们了解的知识看,只因漆器、刀柄是绝缘体,宝刀、银扣是导体,才有这一现象发生。

近代电学正是在对雷电及摩擦起电的大量记载和认识的基础上发展起来的,我国古代学者对电的研究,大大丰富了人们对电的认识。近代对电的认识更加丰富、深入,研究出了各种发电的机器和用电的器材,使电得到了更广泛的利用,为人类的进步做出了重大的贡献。 

来源:《亮报》2009年9月2日文化版

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