電是如何傳遞?(上)

文/胡妙芬 |2020.11.02
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就在科學家發明了摩擦起電機的後幾年,史蒂芬.格雷(Stephen Gray)於1666年誕生在英國肯特郡的一個染匠家庭裡。小格雷對科學很感興趣,但是家裡的經濟並不寬裕,所以上了幾年學之後,就跟著爸爸當起染坊的學徒來。 圖/陳彥伶
就在科學家發明了摩擦起電機的後幾年,史蒂芬.格雷(Stephen Gray)於1666年誕生在英國肯特郡的一個染匠家庭裡。小格雷對科學很感興趣,但是家裡的經濟並不寬裕,所以上了幾年學之後,就跟著爸爸當起染坊的學徒來。圖/陳彥伶
本文摘自《科學史上最有梗的20堂物理課》 親子天下出版

文/胡妙芬

就在科學家發明了摩擦起電機的後幾年,史蒂芬.格雷(Stephen Gray)於1666年誕生在英國肯特郡的一個染匠家庭裡。小格雷對科學很感興趣,但是家裡的經濟並不寬裕,所以上了幾年學之後,就跟著爸爸當起染坊的學徒來。

在那個年代,「科學」還是一種奢侈品,往往只有貴族或富有人家才有能力培養科學研究的嗜好;但是格雷無法忘卻對科學的熱情,所以他除了自學之外,刻意交了許多富有的朋友,好利用交情到朋友家裡的私人圖書館或實驗室,才能藉此親近科學。

剛開始,他對天文學最感興趣。靠著自己磨製鏡片、觀察太陽,得到天文學家佛蘭斯蒂德的賞識。年輕的格雷從此成為佛蘭斯蒂德的研究夥伴,協助他天文觀測和數學計算的工作。但是這份友誼並沒有為格雷帶來好運。因為佛蘭斯蒂德(John Flamsteed)為了一批天文數據,跟當時最權威的皇家學會主席牛頓(Sir Isaac Newton)鬧翻;所以在接下來的10幾年裡,牛頓「恨烏及烏」,不但把格雷當成佛蘭斯蒂德的同黨,不肯接受格雷,還影響其他科學家們也排擠格雷。無辜捲入派系鬥爭的格雷,最後只好回老家,重新做起染坊工人;後來,又因為健康惡化,以及一連串的變故,淪落到住進卡爾特修道院裡,靠著修道院的養老金救濟,勉強度過餘生。看到這裡,格雷不得志的一生似乎已經走到了盡頭。但是奇妙的是,就在這個被外界遺忘、一片死寂的修道院裡,又老又窮的格雷,才真正展開了他的科學人生。

老年得志

在當時,人們只知道靜電會「吸引」,卻不理解為什麼羽毛被靜電球吸住之後,會突然變成「排斥」。格雷對這個現象好奇不已;幸好他身邊還有玻璃管、布、金屬線這些簡單的東西,所以儘管困苦潦倒,依然能在幽暗的修道院小房間裡,認真的獨自研究起來,並把那些摩擦能生電的材質,像毛皮、絲綢,稱為「電物體」;而那些摩擦後不會生電的則稱為「非電物體」,例如金屬線。

這天晚上,他為了防止水分和灰塵跑進玻璃管裡,特別用軟木塞把玻璃管的兩端套起來;接著才用布摩擦玻璃管,準備使玻璃管「摩擦生電」,吸引穀糠和小紙片。但是一個奇怪的景象,吸引了他的注意力:「咦?是我老眼昏花了嗎?」他揉了揉自己的眼睛,「我又沒有摩擦軟木塞,軟木塞怎麼也帶電了呢?」他看到紙片被軟木塞吸引,心裡覺得很納悶。所以他重試了好幾次,軟木塞上確實帶電,明顯對紙片和羽毛有吸引力。他決定把軟木塞「延長」,看看會發生什麼事。他用木棍的一端插進軟木塞,另一端插進象牙球,結果一摩擦玻璃棒發現,不只玻璃棒、軟木塞,就連遠在木棍一端的象牙球都能吸引羽毛!

「看來,『電』好像不是靜止不動的,它會被某些物質傳送出去,所以軟木塞才會帶電。」他知道自己的推論如果是對的,將是一個重大的發現。因為當時人們以為「電」是「靜態」的,並不知道電會在各種物質之間傳送,也就是「電傳導」的存在。

本文摘自《科學史上最有梗的20堂物理課》 親子天下出版

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