电磁感应——磁生电，法拉第找到了一条改变世界的规律

引言

1826年到1827年，欧姆在科隆那所不起眼的中学里，用自制的仪器找到了电流、电压、电阻之间的关系。他把电学从“这是什么现象”变成了“这里有精确的公式”。

当欧姆的论文在德国无人问津时——实际上在他发表论文之前，英国有一位装订工出身的年轻人，正在皇家研究院的地下室里，思考一个完全不同的问题。

欧姆解决的是：电流在电路中怎么流动。

而法拉第想问的是：电，到底从哪里来？

一、既然电生磁，那磁能生电吗？

1820年，奥斯特做了一个让整个欧洲物理学界沸腾的实验。

一根通电的导线，居然让旁边的磁针偏转了。这意味着电和磁之间，从来就不是两件不相干的事。电流本身就能产生磁场。

消息传到伦敦，传到巴黎，传到柏林。实验室里，人们纷纷重复奥斯特的实验，所有人都兴奋不已。既然电能够生磁，那反过来呢？

磁，能不能生电？

这个问题像一颗种子，落在当时许多物理学家的心里。因为如果电和磁真是相通的，那这条道路就应该是双向的——能从电走到磁，就应该也能从磁走回电。

逻辑确实很完美。

二、一个让欧洲物理学界困惑的问题

但有一个在当时非常现实的问题：没有人成功——这成了物理学界最大的困惑。

他们把磁铁放在线圈旁边，等着电流出现。

什么都没有发生。

他们换更强的磁铁，换更多的线圈，换各种不同的材料。

还是什么都没有。

一次又一次的失败，让许多人开始怀疑：也许这条路根本就走不通？也许电和磁的“相通”不是你想的那样？也许磁根本就不能生电？

物理学界的气氛，从最初的兴奋，慢慢变成了困惑，最后变成了沉默。

到了1824年左右，很多人已经放弃了。大家觉得，这个问题要么是错的，要么就是太超前了——总之，不是现在能解决的。

但有一个年轻人不信邪。法拉第不是个急躁的人。他的实验笔记写得工工整整，每个失败的尝试都记录在案。但他骨子里有一股近乎偏执的信念：自然规律应该是美的、对称的，电和磁不可能只是单向的亲戚。

他没上过什么学，没有任何头衔，甚至不算是一个正式的科学家。可他偏偏觉得，那些大人物们都错了。

他不是在盲目乐观。他的所有直觉都告诉他：电和磁之间一定存在着某种对称性。既然电流能产生磁场，那变化的磁场就一定能产生电流。

这个年轻人叫迈克尔·法拉第。

三、那个最不可能成功的人

法拉第1791年出生在伦敦一个穷苦的铁匠家庭。他上不起学。13岁那年，他到一家书店当学徒，学装订技术。这份工作表面上是糊口，实际上是命运留给他的一个后门——书店里那些旧书，就是他最初的老师。

他利用装订书的空隙，一本一本地读。《百科全书》里关于电学的词条，化学实验的描述，那些他从未见过的知识，就这样印进了他的脑海里。

1812年的一天，一位常来书店的顾客——据说是皇家研究院的会员，注意到这个年轻人对科学知识异常熟悉，便将自己多余的讲座票送给了他。

他去听了著名化学家戴维的课，回去后把笔记整理得干干净净，装订成册，连同一封求职信一起寄给了戴维。

注：汉弗里·戴维（Humphry Davy，1778-1829）

他是当时欧洲最负盛名的化学家之一，英国皇家研究院教授。他发现了钠、钾、钙等多种元素，还发明了矿工安全灯。戴维出身也不富裕，靠自学成才，这也是他愿意收法拉第为助手的原因之一。

戴维看了这份笔记，非常意外。一个没受过系统教育的学徒，能把化学原理理解到这个程度。他收下了法拉第。

但戴维收下这个学徒，并没有想到有一天他会超过自己。几年后，当法拉第在电磁学上做出突破性成果时，戴维的态度从欣赏变成了防备，甚至公开质疑法拉第的研究。这是法拉第一生中最难过的一段经历。

从此，法拉第成了戴维的助手，搬进了皇家研究院的地下室——潮湿、阴冷，空气中弥漫着铜线和绝缘布的气味。白天帮戴维做实验，晚上自己研究电磁学。

1820年，奥斯特的消息传来时，法拉第正在皇家研究院的实验室里。他几乎是第一时间就读到了那篇论文。

他放下手稿，望着实验台上那些线圈和磁铁，问了那个所有人都问过的问题：

既然电和磁能够相互联系，那么磁能不能成为电的来源？

四、十年的执念

奥斯特的发现传开后，所有人都想知道一个问题：电流产生的磁场，能不能让物体动起来？

1821年，法拉第决定回答这个问题。

他做了一个装置：把一根通电的导线放在磁铁旁边——导线开始绕磁铁旋转。

这是世界上第一台电动机的雏形。他证明了电能转化为运动。

但法拉第心里始终装着另一个问题：既然电能让磁针动，那反过来，磁能不能让电“动”起来？也就是说，磁场能不能产生电流？

但“磁生电”的实验，始终没有进展。

1822年，失败。

1823年，失败。

1824年、1825年、1826年……他试了各种磁铁，各种线圈，各种排列方式。什么都没有。

这时候，别人都已经不做了。有的转向了其他课题，有的干脆放弃了电磁学研究。只有法拉第，还在那个地下室里，一遍一遍地重复。

一年，三年，五年，八年。

1828年，他在实验笔记上写道：“将条形磁铁的磁极引入铜线环内部……无论磁铁处于什么位置，都观察不到任何效应”。但他依然在坚持和尝试。

三年又过去了。到了1831年的夏天，法拉第已经四十岁了。他在地下室里待了整整十年。