本文的主体，是 William Crookes 1873 年发表于英国皇家学会 Philosophical Transactions 的论文 On Attraction and Repulsion Resulting from Radiation 的中文译文。

2025 年 8 月 6 日起，我曾请 ChatGPT 协助逐节翻译这篇论文。近日重新核对原刊时，我们发现当时形成的译文后半部分存在偏离原文和遗漏原注的问题，因此决定放弃旧译，重新以原刊全文为唯一依据，从第1节至第81节逐节校译，并尽可能完整保留原文中的实验条件、数据、图号、前后章节引用和脚注。下面发表的是此次重新核对后的译文。

在重新完整阅读和翻译这篇论文的过程中，Crookes 对异常实验现象的忠实记录，对空气、电、温度、材料、表面积、真空度等各种可能影响因素的反复检验，以及不断改变实验装置和实验条件以追寻现象原因的研究过程，给我留下了极为深刻的印象。

这里不准备对 Crookes 的实验和理论判断作现代解释，也不预先评价其中哪些认识后来被接受、修正或否定。发表这篇译文的目的，只是希望为有兴趣的中文读者提供一个直接阅读这篇1873年原始论文的机会，让 Crookes 用他自己的实验、观察和文字说话，也让读者自己作出判断。

说明：译文中的第一人称“我”均指 Crookes 本人；文中的观点和判断也均属于原作者；Crookes 原著中的脚注将在本博文对应部分使用10号黑体字特别标识。

由于 Crookes 的原文共 81 节，在科学网博文不能一次发布，所以本作者将其分成三部分，顺次发布。

第一部分 

由辐射引起的吸引与排斥

William Crookes, “On Attraction and Repulsion resulting from Radiation”^*

威廉·克鲁克斯（William Crookes, F.R.S. 等）

1873年8月12日收到；1873年12月11日宣读。

1.

在1872年6月18日提交给皇家学会的一篇题为《论铊的原子量》（On the Atomic Weight of Thallium）的论文中，我在描述了一架能够使我在真空中对仪器等进行称量的天平之后，曾指出一个与热使物体的表观重量减轻有关的特殊现象。我当时写道：

“热的物体看起来应当比冷的物体轻，这一现象一直被认为是由于空气薄膜或水蒸气凝结在、或附着于较冷物体的表面，或者由于受热物体附近的大气膨胀而产生向上的气流所造成的。但是，当重力的变化发生在水银真空计所能显示的尽可能完善的真空中，并且还发生在我现在正在进一步建立的其他条件下时，这两种假说便都不能成立；我打算把这些结果整理成一篇论文，在皇家学会以后的一次会期中提交。”†

我利用上述真空天平进行了许多实验，但始终未能获得彼此一致的结果；很快我便发现，有必要采用更小、更简单的装置来研究这些现象。 

2.

大多数化学手册都会告诫初学者，要注意在物质尚热时进行称量所造成的误差；因此，在抽气达到相当高的程度以前，我原本预料，一件玻璃仪器在受热时，会显得比当整个系统处于同一温度时本来应该与它平衡的砝码更轻。

然而，随着空气越来越稀薄，这些干扰因素非但没有减小，反而似乎有所增强；或者至少说，它们的作用变得不规则起来——有时看起来与重力相反，有时又似乎加强重力。

在一台良好的空气泵所能产生的那种真空中，可以认为，上升气流以及附着薄膜的作用应当已经不再产生影响；因此，我所能想到的另一种扰动原因，只有下面仪器所辐射出的热使天平横梁伸长。

横梁长度增加，应当使悬挂在其末端的物体显得更重。虽然我经常观察到一种可能由这一原因产生的作用，但有时所得的结果却异常到这样的程度，使我确信其中存在着一种我此前尚未认识到的原因（见第49节）；这也使我产生了这样的希望：或许我能够追踪出热与重力之间的某种联系。

* 这篇论文曾在皇家学会宣读，其摘要以 “On the Action of Heat on Gravitating Masses”（《论热对受重力作用物体的作用》） 为题刊登于 Proceedings 第22卷第37页； 

† Philosophical Transactions, 1873, vol. clxiii, p. 287。 48024dd8-19d4-4190-96d7-638c45c…

3.

许多物理学家都曾研究过热所产生的排斥作用。在这里，我将简要概述一下，在我开始这些实验以前，人们对于这一问题已经具有的知识。不过我要预先说明：这里所涉及的许多历史资料，在本文所记录的一部分实验完成以前，我本人并不知道；是在我开始整理实验笔记之后，才了解到这些资料的。

我所能找到的最早记载，是皇家学会会员 A. Bennet 牧师的工作。1792年，他发表了一篇论文*，题为《一种用于发现微小磁吸引力的磁针新悬挂方法；以及一种极灵敏的空气叶片，并附有关于铁屑和黄铜磁性的新实验》。

Bennet 先生使用蜘蛛丝作为悬丝。他通过实验发现，这种悬丝完全没有扭转作用。下面我引用他论文中的几个实验：

“实验 IV.” “一根鬃毛用一根比前一次稍粗的蜘蛛丝水平悬挂起来。在转动轮子使蜘蛛丝产生4800转以后，悬丝的长度从3英寸缩短到1英寸；然而，无论把任何温热的物体放到鬃毛的哪一端，也无论它位于扭转方向的一侧还是相反的一侧，鬃毛的那一端都会向温热物体移动。”†

“实验 V.” “另外几种轻质物体也用细蜘蛛丝悬挂起来，并放在一个直径约2英寸的圆柱形玻璃容器中，例如蜻蜓翅膀最薄的部分、蓟的绒毛以及蒲公英的绒毛；在这些物体中，蒲公英绒毛对于热的影响似乎最为敏感。

“当把这种绒毛固定在一根细金丝的一端，而金丝又水平悬挂在两根连接成倒置字母 T 形的麦秆的一端时，任何人在距离3英尺处接近它，它都会转向这个人；而当我把用手加热过的金属丝靠近它时，它会非常迅速地向金属丝移动，其现象非常类似于磁吸引。”

“实验 VI.” “在一个温暖的房间里，把一瓶装有冷水的瓶子移近这个玻璃圆筒。不久之后，蒲公英绒毛似乎受到瓶子的排斥，转身离开它。把瓶子移到另一侧，蒲公英绒毛又向相反方向移动。”

“实验 VII.” “在一个直径约4英寸的玻璃罐口上扎上一张纸。在纸上、靠近玻璃边缘且彼此相对的位置开两个孔。把玻璃罐放在桌上，并让它在没有生火的房间里静置相当长时间，使其冷却。

“然后我坐到罐子附近，使纸上的一个孔位于直径较近的一端，另一个孔位于较远的一端。接着，我把另一个玻璃容器装满烟，并把它的口放到纸上的两个孔上方。这时可以看到，烟从较远的孔向下降落；烟与下面玻璃罐中的空气混合后，清楚地显示出：空气正在缓慢地向玻璃罐被我身体热量加热的一侧移动。”

“实验 X.” “一根3英寸长的细金丝用蜘蛛丝悬挂在一个圆柱形玻璃容器中，在金丝的一端固定一小片圆形书写纸。让光线通过一个小孔射入，并把一个大透镜的焦点投射到这张纸上，目的是观察它是否会由于**光的冲击（impulse of light）**而发生运动。

“但是，尽管这些实验重复了许多次，其中有一次还把纸片悬挂在一个抽空的容器中，我仍然没有观察到任何能够与热效应区别开的运动。

“也许，可感知的热和光，并不是由于微细粒子的流入或直线投射而产生的，而是由于普遍弥漫的热质、热物质或光流体中的振动所产生的。我认为现代的发现，特别是电学方面的发现，更有利于后一种假说。” 

* Bennet 的论文见 Philosophical Transactions, 1792, p. 81；

† “关于这一事实在七十九年后的重新发现，见第14节。” 

4.

皇家学会会员 Balfour Stewart 教授在他的《热学初等论著》（Elementary Treatise on Heat）中，引用了 Bennet 先生的这个实验，把它作为反对光和热的发射说（emissive theory）、支持**波动说（undulatory theory）**的论据之一。

考虑到我们现在已经掌握了压倒性的证据，表明波动说比发射说更接近真实，因此，我利用八十年前尚无法获得的高度灵敏仪器而得到的那些截然不同的实验结果（第56、57、58节），看来也不大可能会对人们已经接受的光和热理论产生什么改变。 

5.

关于**热的动力学作用（dynamic action of heat）**的下一处记载来自 Laplace。他在《天体力学》（Mécanique Céleste）中谈到存在于流体粒子之间的“热的排斥力（repulsive force of heat）”；不过他指出，实验表明，这种力对于毛细吸引并没有产生除此以外的其他作用，即它的作用只是由于热降低了流体的密度而产生的。

6.

1824年，Libri 发表了一些实验，研究一滴悬附在金属丝上的液滴所发生的平移运动，金属丝的一端受到加热。他推断，这种运动是由于热在金属丝与液体粒子之间产生了排斥作用。

皇家学会会员 Baden Powell 牧师说，他曾试图重复 Libri 的实验，但始终未能成功；他所能得到的，只是液滴发生轻微的表观运动，而这种运动似乎可以简单地用液滴靠近热源一侧发生蒸发来解释。

7.

1825年的《物理与化学年鉴》（Annales de Chimie et de Physique）刊登了 Fresnel 的两篇论文，其中叙述了一个关于热所产生的排斥作用的实验。

他把一根细磁针用**蚕茧丝纤维（cocoon-fibre）**悬挂起来，在磁针两端分别装上竖直的金属箔圆片和云母圆片，以便利用同一个装置分别检验不透明物体和透明物体。

用来对扭秤产生排斥作用的固定物体，是另一个金属箔圆片。整个装置罩在空气泵的钟罩之内，并抽气至约 1或2毫米的真空程度。

随后把整个装置移到阳光下，并调整其方向，使固定圆片压靠在其中一个可动圆片上，从而使磁针稍稍偏离磁子午线。

当把太阳光聚焦到其中任何一个圆片上时，两个圆片便立即分开，有时分开的距离达到 1 毫米。移开透镜以后，扭秤只是逐渐恢复到原来的位置。 

为了考察这些现象是否由残余气体造成，Fresnel 逐渐让空气进入装置。当封闭其中的空气密度增加到最初的 15或20倍以后，再重复实验，发现排斥作用并没有明显增强；如果这种作用是由受热空气的气流引起的，它本来应该增强才对。事实上，在某些条件下，运动反而还不如真空中那么显著。

有时 Fresnel 还观察到了吸引作用：加热时两个圆片彼此贴合，而当透镜移开以后，它们又分离。

当把铜片悬挂在磁针上时，吸引作用表现得非常明显；当可动圆片和固定圆片彼此靠近时，一经加热，它们便相互接近。

Fresnel 给出了理由，说明这些效应不可能是由电或磁引起的；不过，看起来他并没有继续进行进一步的实验。 

8.

1827年，Saigey 描述了一个实验*：把一根铅制的针灵敏地悬挂起来，并使它处在距一根铜棒不同的距离处。

他发现，在给定时间内，针的振荡次数随着距离的增加而减少。

根据这些实验，他得出了如下结果：

在通常条件下，一切物体彼此之间都存在一种微弱的排斥作用。

而在一个冷物体与一个受热物体之间，或者在两个温度不同的物体之间，则可以观察到非常明显的吸引作用，无论两者之间是否插入屏障，都是如此。

Saigey 认为，在许多情况下，一些并没有出现可觉察的磁性或电性的实验结果，却被归因于磁力或电力。 

9.

1834年，J. D. Forbes 教授发表了一项详细研究 †，讨论 A. Trevelyan 先生所发现的、发生在不同温度金属物体之间的振动现象。

Forbes 得出的总体结论是：

“当热从一个物体传递到另一个导热能力较弱的物体时，会产生一种排斥作用。这些排斥作用只发生在具有一定程度导热能力的物体之间，有些金属的导热能力低于这一限度；这种作用必须能够在极短的时间内被激发出来，而且其强度与两种物质导热能力的差异以及它们之间的温度差成比例。”

10.

同一年‡，Baden Powell 牧师发表了一篇题为《论热的排斥力》（On the Repulsive Power of Heat）的论文。

他所采用的装置与 Fresnel 的装置（第7节）有些相似，其中的两个圆片换成了两块具有真正平面的玻璃小片。

他发现，如果最初把两块玻璃片压在一起，使它们彼此黏附，那么加热总是能够克服这种吸引，而可动玻璃片有时会后退到一个可以明显察觉的距离。

但是 Powell 教授指出，在他看来，这种效应——也许还包括 Fresnel 实验中的效应——在很大程度上并不是由排斥作用造成的，而是来自另一种原因：

由于玻璃片受热较多的那一面发生较大的热膨胀，玻璃片会产生轻微弯曲，从而使其表面向热源方向凸起。 

* Saigey 的 Bulletin Mathématique；

† Forbes 的 Transactions of the Royal Society of Edinburgh, vol. xii, p. 429；

‡  Powell 的 Philosophical Transactions, 1834, p. 485。

11.

把两个圆片紧紧压在一起，由此形成的**彩色环纹（coloured rings）**可以用来检验两圆片之间的间距。

Powell 教授发现，加热时，这些色彩总是沿着色阶向下变化，这表明两圆片之间的距离增大了，并由此证明：在相距很小但仍可觉察的距离上，受热表面之间存在着一种排斥力。

至于玻璃受热以后可能发生的翘曲或形状改变，则很容易看出：如果存在这种变形，它所造成的结果，应当是在最初瞬间使这些环纹扩大。

Powell 教授还进行了使透镜与不同物质接触的实验，并由此推断：凡是能够加快热传递速度的因素，都会使所观察到的效应增强。

当在两个透镜之间加入水而不是空气时，这种效应也会增强。 

12.

1838年，Powell 教授又就同一问题发表了一些补充说明*，但没有采用任何新的实验形式。 

13.

1863年，皇家学会会员 Joule 博士介绍了一种新型的、极其灵敏的温度计 †。

这种温度计的原理，是利用气流对灵敏悬挂的磁针所产生的扰动作用。

通过减小磁针对方向的恢复作用力，可以使仪器达到足够高的灵敏度：在距离 3码的地方放置一个小容器，其中盛有一品脱、加热至30°的水，水所辐射出的热便足以使仪器发生运动；这种仪器甚至还能够显示出月球的热。

我很怀疑这些运动是否主要是由气流引起的；我认为，它们与其说是气流造成的，不如说是由于**本文所描述的辐射的机械效应（mechanical effects of radiation）**所造成的。 

14.

这里还应当提到，1871年9月，我收到 J. Reynolds 先生的一封信。他在信中说，他制作了一个小仪器；这个仪器会转向人的手、火焰，或者任何热源。

这个装置由一条很薄的**松木片（deal）**组成，用一根蜘蛛丝悬挂起来，并封闭在一个薄壁玻璃烧瓶中。

这个小仪器比我当时制作过的任何仪器都更加灵敏，因为蜘蛛丝与蚕茧丝相比，受到的扭转作用小得多。Reynolds 先生还很友好地允许我使用这个仪器进行实验。 

15.

在结束这段历史综述时，我认为最恰当的莫过于提请注意皇家学会会员 Guthrie 教授于1868年写下的一段话 ‡；在这段话中，他明确指出了热与重力之间可能存在的一种关系。

他说：

“如果那些被认为构成辐射热的以太振动（ætherial vibrations），与构成辐射声的空气振动相类似，那么，一切物体所具有、并被认为彼此交换着辐射的热，将会使所有物体受到驱使而彼此趋近。” 

* Powell 1838年的 Philosophical Magazine；

† Joule 的 Chemical News, vol. vii, p.150；

 ‡ Guthrie 的 Proceedings of the Royal Society, vol. xix, p.35。

16.

如果我此前隐约观察到的，确实就是这样一种热与重力之间的关系，那么显然，要把这种关系清楚地显示出来，就必须采用灵敏得多的仪器。因此，我开始进行一系列实验，目的是确定究竟采用什么形式的仪器，才能对所要寻找的这种作用具有最高的灵敏度。

首先必须消除由于横梁受热膨胀而产生的误差。而且，在用热物体进行实验时，用作砝码的金属物体本身也会变热；同时，我所要确定的这种作用，很可能只是由于天平一臂上的热物体与另一臂上的冷砝码之间的温度差而产生的，而两者又都受到同一个重力的作用。

因此，我试图采用一种弹簧秤（spring-balance）来获得所需要的结果。在这种装置中，重力的变化不是拿来与重力本身进行比较，而是与弹簧的张力进行比较。 

17.

我试验了许多种形式的弹簧秤，并且用这些装置得到了一些结果；在当时，我认为这些结果已经相当令人满意。

然而，误差来源实在太多，实验操作也非常困难，因此我最终放弃了这种形式的天平，而改用通常采用的那种天平。

为了获得很高程度的稀薄状态，同时避免使用普通空气泵所带来的麻烦和不确定性，就必须把天平制作得足够小，以便能够使用 Sprengel 泵对它抽气。

在介绍最终采用的仪器形式以及利用这些仪器所进行的实验以前，我认为，为了其他实验工作者的方便，最好先简要说明一下我曾经依次试验过、后来又放弃了的一些装置，以及放弃它们的原因。

18.

制作了一根轻质横梁 (a b 图1），它由两根细而压扁的黄铜丝组成，长度为 120毫米；在悬挂点处，两根黄铜丝相距 5毫米，并在两端连接起来。横梁两侧各装有一个非常细的针尖，构成一对相当于**刀口（knife-edges）**的支点；这些针尖支承在水平胶合于竖直支柱上的玻璃片上。

横梁的重心可以通过一个螺钉来调节；另有一个向上伸出的指针，使我能够观察横梁的运动。

横梁的每一端都焊有一个黄铜球 (c, c')，直径为 6毫米。

天平经过调整，使其大约每5秒完成一次振荡。 

19

外壳由一个10毫米厚的矩形黄铜盒构成，其正面用平板玻璃代替。

在盒子的一端钻有两个孔 (d,e)，相距约 20毫米；将一段弯曲的玻璃管胶合固定在这两个孔中，使玻璃管的两个管口都位于盒子的外面。

盒子顶部钻有一个孔 f，用来插入温度计；另一个孔 g 则用来连接把仪器接到 Sprengel 泵上的管道。

让热水流过这根弯曲的玻璃管，就可以把热传给其中一个黄铜球；如果横梁发生运动，则可以通过前面的**测微器（micrometer）**观察这种运动。

我利用这套装置进行了许多实验，结果看来表明：把球加热会使它下沉（见第49节）。

然而，这种作用也可能是由于黄铜横梁受热膨胀造成的。因此，为了消除这一误差来源，我开始寻找另一种材料来制作横梁，使它尽可能少地受到这种热效应的影响。 

20.

我把一根细纹理的**木炭棒（fine-grained charcoal）**加工成横梁的形状，并在横梁两端和中央装上适当的金属套环，以安装针尖和黄铜球。

经验表明，木炭所吸收的气体在真空中会释放出来，而且释放得并不均匀，从而使横梁失去原来的平衡。为了除去这些吸附的气体，先把木炭横梁放在一根已经抽空的管子中强烈加热，然后再把它浸入**虫胶的酒精溶液（alcoholic solution of shellac）**中。

待其完全干燥以后，再把木炭加热到使虫胶熔化。

经过许多困难，终于把横梁调整到平衡状态；然后把它装入上述黄铜外壳中，并进行抽气。

使用这根木炭横梁，我同样发现：加热通常会使黄铜球下沉（见第49节）。 

21.

这些结果与我以前所观察到的现象相反；不过，其中也观察到了许多异常现象（见第49节）。

例如，重力的减小似乎并不随着稀薄程度的增加而有规律地变化；而且，热物体相对于黄铜球所处的位置，似乎对运动的方向和大小都有相当大的影响。

此外，那个黄铜外壳有许多接缝，很难使它具有足够好的气密性，以维持 Sprengel 真空 *；即使在部分抽空以后，在外壳上涂覆 gold-size（金漆用黏结剂），也仍然如此。

因此，我决定改用另一种材料来制作横梁。 

* 由于以后我将要谈到各种不同类型的真空，为避免冗长的说法，最好给它们分别规定名称。我把普通空气泵所能产生的最佳真空称为 “空气泵真空”（air-pump vacuum）——在这种情况下，真空计的水银面比气压计低1或2毫米。我把 Sprengel 泵通常产生的真空称为 “Sprengel 真空” （Sprengel vacuum）——在这种情况下，真空计的水银面与气压计的水银面在可观察的精度内处于同一水平。至于后来将要说明的、利用苛性钾（potash）和二氧化碳，或者采用类似方法所产生的所谓“完全”真空，我将称之为 “化学真空”（chemical vacuum）。我反对把“完全”这个词用于目前已知的任何真空，因为我认为：凡是力能够传播的地方，我们就没有理由假定那里不存在物质——这种物质也许是不可称量的，也许不受通常形式的力所影响，但它仍然是物质。 

22.

起初我试用了一根云母横梁，但发现它容易发生横向劈裂。

镁具有轻而坚硬的优点，但由于它受热会发生膨胀，因此也不适用。

我还设想过采用由锌和铁，或者由锌和玻璃组成的栅格式横梁（gridiron beam）；也曾设想用两个方向相反的温度计组成横梁，以它们的球泡作为受重力作用的质量。这样设计，是为了使装置能够对温度变化产生自行补偿。

但是，经过少数几次实验以后发现，这些横梁的重量本身就是一个无法克服的缺点——即使能够解决调节平衡方面的困难，也仍然如此。

综合来看，玻璃似乎具有最多的优点：它具有足够的刚性，同时由于导热能力较低，因此不大容易因热膨胀而引入误差。 

于是，我从一段矩形玻璃管拉制出一根直的玻璃横梁，并按照黄铜横梁和木炭横梁所采用的方法，在中央安装针尖支点，在两端安装黄铜球。

把它装入那个小型黄铜外壳以后，我进行了许多实验。

结果仍然是异常的：热的表观作用有时朝一个方向，有时又朝另一个方向（见第49节）。

看来还需要更高的灵敏度。因此，我把横梁两端的黄铜球换成镁球；同时也不再把天平装在黄铜外壳中，而是在抽气以后把它封闭在玻璃管内。

我利用这个装置进行了大量实验。但是后来，在我发现了支配这些现象的一个规律以后，所得结果要令人满意得多，因此我不再占用篇幅来描述这些初步实验。 

23.

后来，我又依次试验了一根两端不加任何特殊质量的玻璃横梁，以及同一根横梁在两端熔接玻璃小球后的形式。

后一种办法似乎稍微提高了灵敏度，但是其重量仍然太大，无法得到精确的结果。

最后，我采用了麦秆（straw）作为横梁材料，而横梁两端所用的受重力作用的质量，则根据实验经验加以改变。

麦秆具有许多优点：它极轻而又具有刚性；很容易干燥；在真空中不会释放蒸气；此外，在这些实验所涉及的中等温度范围内，它也不大可能因为受热而改变形状，从而引入误差。 

24.

起初，要找到一种从中央支承麦秆横梁的方法，使它既具有最大的灵敏度，又不容易失去正常工作状态，并不是一件容易的事。

我曾经试过许多方法，包括：用固定在玻璃框架上的蚕茧丝纤维悬挂；采用一根细玻璃轴，使其支承在细玻璃棒上；以及其他许多装置。最后，我采用了下面这种支承方法。

取一根细小而尖锐的针，把有针尖的那一半截下来，使其长度比玻璃管的内径约短 0.5毫米；然后在**阿肯色磨石（Arkansas stone）**上把原来的钝端也磨得非常尖锐。

取一根约 7英寸长的麦秆，在其两端装好作为受重力作用质量的物体；然后把麦秆放在一个刀口上使其平衡，让它自行滚动到稳定位置，从而确定它的中心。

随后把针沿着与麦秆成直角的方向穿过麦秆。针的位置要处在麦秆水平中心之上适当的距离，使整个系统的重心略低于悬挂中心。

接着把横梁放入一端已经封闭的玻璃管中。针的两个尖端非常轻微地支承在玻璃管的两侧，从而使摩擦尽可能小。 

最好先暂时对装置抽气，同时让酒精灯火焰沿着玻璃管移动，对麦秆进行加热，以驱除其中的水分。

这样处理以后，几乎可以肯定横梁的一端会变得比另一端重。如果出现这种情况，要重新恢复平衡并不十分困难：只需把酒精灯火焰放在较重的一端下面保持几秒钟，使麦秆或其他材料轻微炭化即可。

当装置已经很好地调节到平衡，并具有足够高的灵敏度以后，这架天平便可以用于实验了。 

25.

我曾用来制作横梁两端质量块的材料包括：

铂、黄铜、银、铅、铋、铝、镁、玻璃、硒、象牙、不同种类的木炭、麦秆、软木以及木髓（pith）。

对于其中每一种材料，我都进行了一大系列实验；而从每一种材料的实验中获得的经验，又被用于制作后来的装置*。

根据作为受重力作用质量的材料不同，我确实观察到了一些差别；这些差别我将在后文谈到。

但是，一旦我成功地获得了所需要的灵敏度，实验的主要结果便变得：

既明确无疑，又出乎意料。

* 公平地说，我应当在这里感谢我的年轻朋友和学生 Charles H. Gimingham 先生在这些实验进行过程中给予我的帮助。若没有他熟练的吹管技术，以及操作复杂仪器时细致精巧的技巧，以我能够用于原创研究的有限时间，要完成这项研究将是困难的。 

用于一般实验的最灵敏装置，是采用一根麦秆横梁，并在两端装上木髓质量块（pith masses）。整个装置如附图（图2）所示：

A 是属于 Sprengel 泵的管道†； B 是干燥器，其中装满了用硫酸润湿的玻璃珠； C 是装有两端带木髓块的麦秆天平的玻璃管。在它与泵相连的一端，玻璃管被拉细形成一个狭窄的颈部，这样，如果需要，在抽气过程的任何阶段都可以很容易地将它熔封； D 是泵的真空计； E 是气压计。

* 公平地说，我应当在这里感谢我的年轻朋友和学生 Charles H. Gimingham 先生在这些实验进行过程中给予我的帮助。若没有他熟练的吹管技术，以及操作复杂仪器时细致精巧的技巧，以我能够用于原创研究的有限时间，要完成这项研究将是困难的。

† 关于这种 Sprengel 泵的完整说明及图示，见 Philosophical Transactions, 1873, vol. clxiii, p.295。 

27.

按照图示把整个装置安装好以后，开始时装置中充满空气。我让酒精灯火焰从玻璃管下部的 (b) 处横向通过，同时用一台低倍测微器观察运动。

木髓球 (a b) 先稍稍下降，随后立即上升，并升到明显高于原来位置的地方。

看起来，热的真正作用似乎是产生吸引，但这种吸引立即被向上的气流所克服。

把一根热的金属棒或玻璃棒，或者一根装有热水的管子放在木髓球下面的 (b) 处，也产生与火焰相同的效应；而当把这些热物体放在木髓球上方的 (a) 处时，则使木髓球发生轻微的上升。

把热物体作用于平衡横梁的另一端，也会发生同样的效应。

在这些情况下，气流已经足以解释木髓球在热作用下的上升。 

28.

为了以更加规则的方式施加热量，我把一支温度计插入一根玻璃管中；这根玻璃管的末端有一个直径约 1½ 英寸的玻璃球泡。

其中装满水，然后密封起来（见图3）。

这个装置安装在一个可以转动的支架上，因此我可以利用一根拉绳把它移动到所需要的位置，而不必把眼睛从测微器上移开。

水的温度保持在 70°C，实验室温度约为 15°C。

29.

当时气压计读数为 767毫米，真空计读数为零。

把热水球泡放在木髓球下面的 (b) 处，木髓球便迅速上升。

等到平衡恢复以后，我把热水球泡移到木髓球上方的 (a) 处；这时木髓球再次上升，不过上升得比从下面加热时慢一些。

30.

随后重新启动泵进行抽气。当真空计的水银面比气压计低 147毫米时，再次进行实验；得到的结果与以前相似，只是作用较弱。

继续抽气，并不时停下泵来观察热的作用。这时可以看到：

随着气体越来越稀薄，热物体所产生的效应有规律地逐渐减弱。

当真空计的水银面比气压计低约 12毫米时，热物体的作用已经几乎觉察不到。

当相差 10毫米时，作用更加微弱。

而当气压计与真空计之间的差值只剩下 7毫米时，无论是热水球泡、热棒，还是酒精灯火焰，都不能使木髓球发生任何可以觉察到的运动。 

这时，几乎不可避免地会得出这样一个推论：

木髓球的上升仅仅是由气流造成的；而当真空已经接近到这种程度时，残余空气已经稀薄到了这样的程度，以至于它向上运动时已没有足够的力量来克服麦秆横梁和木髓球的惯性。

毫无疑问，如果使用一种更加灵敏的仪器，那么即使在更接近真空的情况下，仍然可能显示出运动的痕迹。

但是，当时看来似乎已经很明显：

一旦包围着天平的玻璃管中最后一点空气也被除去——一旦天平仅仅悬浮在空的空间之中——那么，无论把热物体放在木髓球的什么位置，木髓球都将保持不动。

（第二部分待续）

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