“此路是我开,此树是我栽,要想从此过,留下买路财!”现代路政:“前方500米收费站,请减速慢行!”18世纪末到19世纪初,牛顿力学的大厦已经落成,整个物理学界正以一个名门正派的身份走向体制化时代。研究物理的基本套路走向成熟:发现新物理现象——总结基本现象规律——针对特征现象进行详细实验测量及定量表征——从大量实验数据里找到合适的数学描述——得出相应公式化的定律——用定律来解释或预测新的现象。
要想玩得起电,首先你得学会怎么“发电”。尽管古希腊人告诉我们摩擦摩擦就能搞定,但毕竟这就像钻木取火一样麻烦,而且得到的静电也不太稳定。富兰克林抓雷电的方法是获得动电的可能途径之一,但又实在太危险了,弄不好被烤焦,灵魂跟风筝一起升天了。
亚历山德罗·伏特,出生于一个传统天主教家庭,优哉游哉的生活里同时隐藏了一颗不羁的内心。他和奥斯特同学一样,喜欢诗词歌赋,也喜欢科学,诗歌用来泡妞,科学用来娱乐。他不惧礼教,和一位歌女同居到50岁,然后和另一个女人结了婚。他也不被当时科学大牛们的条条框框束缚,而是自由地探索他所向往的科学。
1971年,伽伐尼的青蛙电学实验引起了伏特的注意,但他的兴趣点不是那只可怜的青蛙,而是伽伐尼手上的金属刀片。伏特尝试着把不同的金属片放在一起,然后发现了一件神奇的事情——不同的金属接触会造成电势差,也就是说,起电的方法很简单,就是把两块不同的金属叠在一起,自然就有了电!
伏特发明电堆的时候,已经是55岁接近退休的年龄了。1801年,伏特带着他发明的电堆到欧洲各国做巡回秀,在法国巴黎表演的时候,还吸引了拿破仑皇帝来观看。拿破仑对伏特的发明特别赞赏,于是大手一挥,给他颁发了一枚金质奖章和一笔丰厚奖金。
有了电源,下一个问题就是如何精确测量各种电学现象。按照富兰克林的推论,电现象的本质是电荷,电荷的转移导致了静电现象,电荷的运动则导致了电流。那么,如何衡量电流的大小呢?因为电流中电荷是运动的,你可不能像密立根那样去数油滴,而且你也无法“看到”电荷,更何况,实际上电荷的数目是如此之多,你数也数不过来呀!
乔治·欧姆要解决的问题,是测量不同材料在相同条件下通导电流的大小。施威格发明的电流计无疑给了他很大的启发,他自己动手做了一个电流扭秤,在磁针偏转的刻度盘上标出角度,从而有了相对准确地测量电流的仪器。
如今,人们知道,产生电阻的根本原因,在于电子在材料内部运动时会遇到各种阻碍。就像你开车上了高速公路,每每遇到收费站都可能会堵车一样,因为堵车导致整个车流变慢。电子在运动过程也要付出它自己的“买路财”,它可能发生碰撞导致能量损失,部分电子跑得慢了甚至被材料困住跑不动了。