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说明:本文刊载于《中国社会科学报》2013年10月14日第510期,发表时题为《法拉第剽窃了沃拉斯顿的成果?》。发表时因篇幅做了一些删节和修改,并重新进行了分节。现应@袁江洋 研究员建议在这里贴出原稿
法拉第“剽窃案”
一、指控
1823年3月6日英国皇家学会的每周例会上,会长戴维爵士报告了他关于电磁旋转效应的最新研究。在开场白中,他谦逊地表示,他的发现是在“法拉第先生在电磁旋转方面的精巧实验”的启发下获得的。论文本身平淡无奇,其中介绍的现象只不过是法拉第两年前发现的电磁旋转现象的另一种形式。然而在结尾时,戴维突然话锋一转,说道:“为了恰当起见,在做结语之前,我不能不提到电磁学发展历史中的一个客观情况……即,我们将电磁旋转的最初想法归功于沃拉斯顿博士的睿智;并且我,早在1821年,就见证过他为制造这个效应所做的一个不成功的实验。要不是这个实验仅仅由于实验装置上的偶然事故而告失败,那么他本应成为这个现象的发现者。”
法拉第是现代电磁学的奠基人之一,以发现电磁感应现象、提出电磁场理论等成就为电磁学的发展做出了划时代贡献。不过在此时,他还仅仅是一位年轻的实验助手,并且刚刚开始进入电磁学研究领域,电磁旋转现象是他在这一领域做出的第一个重要发现。而戴维以及戴维提到的沃拉斯顿,都是当时英国科学界德高望重的领袖人物。戴维的寥寥数语,不但将法拉第对电磁旋转现象的发现降格成了仅仅是对沃拉斯顿思想的实验验证,更暗示法拉第的工作是对沃拉斯顿即将到手的讲科学成就的横刀夺爱,甚至有剽窃沃拉斯顿思想之嫌。那么事实真的是如此吗?事情还要从1821年说起。
1821年10月,法拉第发表了题为“论一些新的电磁运动,以及磁理论”的论文。文中最引人注目的是这样一个实验:一根导线竖直悬浮在注满水银的玻璃管中,玻璃管中央垂直固定着一根磁铁,导线两端通电后即围绕磁铁做圆周运动。这就是著名的电磁旋转现象,是继电流的磁效应被发现后电磁学领域的又一个重大发现。
然而论文发表后,很快出现了一些窃窃私语。有人提出,法拉第关于电磁旋转的想法和实验其实是沃拉斯顿首先提出和设计的,后者只是因为实验设计和操作上的一些小失误而没有成功;而法拉第只是对这一实验稍做改进,就将其据为己有。
关于沃拉斯顿的工作,由于沃拉斯顿本人后来并未将其发表,因此我们通过1821年初发表在皇家学会会刊上的一则简报窥其一二。这则简报只有短短几行,说沃拉斯顿根据当时已知的电流磁效应猜测,电流可能会在通电导线周围激发出一种以导线为圆心环绕导线运行的“电磁流”,这种“电磁流”与磁铁一样具有方向性,同性相斥、异性相吸,从而,沃拉斯顿预言,当两根平行通电导线相互靠近,在双方电磁流的相互作用下,导线会双双绕自身的中轴发生旋转。(一个有趣的细节是,这一组简报的执笔者正是戴维。)
沃拉斯顿并不知道,就在几个月前,法国科学家安培已经就电流磁效应的发生原理提出了一个类似的但更加精致的理论,并进行了实验验证,这就是现在人们所熟知的安培右手定则。同时由于力学的原因,沃拉斯顿本人所预言的导线自转根本不可能被观测到。更重要的是,沃拉斯顿提出的是导线绕自身的几何轴线自转,而法拉第发现的是导线以一个外部的磁极为中心公转,要造成这两种运动,需要完全不同的受力方式。因此这二者虽然看似区别不大,但其中隐含的对磁场与导线之间作用方式的认知存在本质区别。
二、丢失的致谢
当然,也不能说法拉第的实验与沃拉斯顿的工作完全没有关系。在1821年9月3日的日记中,法拉第记载了一个用以验证沃拉斯顿猜想的实验。实验中他让一根导线悬浮在水银中,用磁铁从垂直方向靠近导线,结论是:“……无法使它(导线)如沃拉斯顿博士期待的那样转动,但会把它从一边推斥到另一边。”紧接着,法拉第又在这一套实验装置的基础上进行了几个改进实验,比如将导线的形状变成弯的。直到这一天的最后一条记录,他写道:“从以上运动可知,位于一个圆周中心的单磁极将使导线连续绕圈运动。”随后他立刻着手验证这一猜想,结果“非常满意,但需要更敏感的装置”。这个实验正是后来引发争议的电磁旋转实验的最初的和较粗糙的版本。可见,沃拉斯顿的理论确实对法拉第起到了重要的抛砖引玉的作用。然而令人疑惑的是,在法拉第发表的论文中,对这一点只字未提,甚至连一句对沃拉斯顿的致谢都没有。这不但违背了当时的学术规范,也与法拉第一贯严谨、谦卑的作风不符。而令沃拉斯顿及其朋友们所最为愤怒的也正是这一点。而且在这篇论文中,法拉第如实记载了他1821年9月3日-10日的几乎所有实验,却惟独隐去了对沃拉斯顿猜想的验证实验,这更给人以欲盖弥彰的印象。
其实之所以这样做,法拉第也有自己的苦衷。在有关“剽窃”的流言不胫而走后,法拉第曾致信沃拉斯顿,希望向他当面解释。可想而知,沃拉斯顿的回信措辞相当不客气,但他还是同意给法拉第一个解释的机会。关于这次会面的内容,没有任何记载,但它似乎真的完全化解了沃拉斯顿的不满。不但如此,在此后几个月内沃拉斯顿还数次光临法拉第的实验室,见证了法拉第在这个课题上进行的后续实验。那么是什么为法拉第赢得了沃拉斯顿的谅解呢?
在与一位朋友的通信中,法拉第这样解释他没有提及沃拉斯顿工作的原因:“在这里,我本应很荣幸地提到沃拉斯顿博士关于导线围绕其自身的轴旋转的实验……然而在我的验证中它并不成功……然而沃拉斯顿博士尚未发表或公布他的理论,而我(也许是错误地)判断,在这种情况下,我没有权利提到它。”
沃拉斯顿的观点在当时尚未发表,这是一个很重要的原因。而更糟糕的是,它还是错误的。别人的理论还来不及发表,就宣布其死刑,并且还要将公诸于众,这无疑要比对其保持沉默更加不妥。事实上为了与沃拉斯顿沟通这个问题并征询其意见,法拉第在第一次得到实验结果确实曾经登门拜访过沃拉斯顿,只可惜沃拉斯顿当时刚好出门在外。另一方面,当时有消息称安培在法国也做出了类似发现,并会很快发表(实际上当时安培发表的还是他在安培定则方面的工作)。为了确保发现优先权,法拉第不得不马上将论文付梓,并最终选择不对沃拉斯顿的工作做任何评论。而沃拉斯顿在知道这一真相后自然也无话可说。
三、师徒阋墙
那么既然法拉第已经对这一事件给出了解释,并且连沃拉斯顿本人都已经做出了谅解的姿态,为什么戴维爵士还要对这次已经过去一年多的风波旧事重提呢?(事实上法拉第在投出这篇论文时虽然没有来得及和戴维讨论,但在编辑返回校样后还是在第一时间请戴维进行了审阅,当时戴维也没有提出不同意见。)更何况法拉第正是戴维本人一手提拔起来的,从1813进入科学研究领域开始,10年来他一直是戴维最得力的助手,戴维为什么要对这位得意门生突然发难呢?
原来,在1823年,法拉第首次被提名为皇家学会会员候选人。这无疑引发了一些微妙的心理变化,归根结蒂,戴维并没有准备好将这位年轻的部下当成平等的同事来看待。如果说对法拉第提名还只是让戴维有些闷闷不乐,那么3月初的氯气液化实验则最终引爆了二人之间的矛盾。此前,法拉第一直在研究氯气的水合物晶体,这种晶体此前正是由戴维首先制造成功并发起研究的。戴维在了解了法拉第的工作进展后,建议他尝试在密封条件下加热该晶体。实验结果得到了水和液化氯。这个实验开创了通过高压使气体液化的方法,法拉第当然知道它的重要性,于是立即写出论文,并像往常一样交给戴维修改。然而戴维发现,法拉第在文中完全没有提到自己的建议对实验的贡献。这可能只是无心之失,毕竟这还只是文章的草稿,并且在戴维修改和同意后才会发表。然而戴维却将这件事与法拉第刚刚获得的皇家学会会员候选人提名联系起来,认为这是傲慢和小人得志的表现,从而决定做出激烈的回击。因此他不但在这篇论文下加注,强调这个实验是自己的主意,并宣称自己之前已经预见到了得到液态氯的结果;而且还在法拉第在皇家学会宣读论文前抢先发难,对沃拉斯顿事件旧事重提,散布法拉第一贯喜欢剽窃他人思想、贪天功为己有的舆论。(我们可以注意到,在皇家学会的会议记录中,戴维发表本文开头的那篇演讲的时间刚好是法拉第报告氯气液化实验的前一周,即与之相邻的前一次会议。)
戴维的行为也激怒了法拉第。他可以不计较氯气液化的发现权,但却无法容忍别人对自己人品的质疑,尤其是在自己面临会员选举的敏感时期。在征得沃拉斯顿同意后,他发表了一篇关于电磁旋转发现过程的声明,澄清对自己的各种指控,并一一登门拜访那些对自己误会比较深的科学家,当面进行解释。由于沃拉斯顿和其他一些皇家学会会员的支持,很多之前为沃拉斯顿打抱不平的学者都化解了误会,站到了法拉第一边。迫于压力,戴维最终不得不承认,他3月6日的发言是“不准确和不恰当的”,提议由法拉第起草一篇勘误声明,在皇家学会的刊物《哲学年鉴》上以编辑名义刊出。然而他仍然反对法拉第的选举,他先是命令法拉第放弃选举,被严辞拒绝后,又四处游说其它会员,结果同样无功而返。1823年5月1日,英国皇家学会正式宣读了对法拉第的会员候选人提名,提名状上包括29位科学家的签名,除了提名的发起人——法拉第的朋友、哲学年鉴编辑菲利普斯,沃拉斯顿是第二个签名的。
四、尾声
1823年6月29日,法拉第收到了来自戴维爵士的一张便签,上面写着:“亲爱的法拉第,我非常真诚地,作为你的祝福者和朋友。”由此,这场师徒间的争执算是画上了一个句号,此后法拉第仍然像往常那样经常去拜访戴维、一起吃午餐,然而师徒间以前的那种在科学上的合作与默契终究一去不复返了。
1824年1月,法拉第当选英国皇家学会会员,在全部选票中,只有一票反对。没有资料显示这位反对者是谁。
1825年,戴维因健康日益恶化,辞去了他从1801年就开始担任的皇家研究院实验室主任一职,并指名由法拉第接任。传说,在戴维晚年参加的一次宴会上,当崇拜者们纷纷走过来赞美他在科学上的成就,戴维这样回答:“我相信我扩大了哲学真理的疆域,但是,先生们,我最伟大的发现是发现迈克尔·法拉第。”而法拉第,在戴维去世多年以后,一位记者在皇家研究院的走廊上询问他对戴维的看法时,只见法拉第沉吟了良久,然后他抬起头来,指着他们所站立的走廊说道:“这是我第一次遇到他的地方。”接着他又陷入了沉默,仿佛在追忆往昔的时光。最后,他抬头望着记者,说出这样一句话:“他是个伟大的人,不是吗?”
P.S. 另外应@袁江洋 研究员要求澄清一个问题。有人将戴维和法拉第的矛盾归结为贵族和平民的矛盾,这是不确切的。法拉第固然出身贫寒,戴维少年时的家庭环境无疑要比法拉第优越得多,但是两个人一样,都是出身于平民,他们之间并不存在什么固有的贵族和平民之间的隔阂。戴维的爵士爵位是因为他的科学成就和出任皇家学会会长而受封的。英国皇家学会历任会长都会受封爵士,这是一个惯例。而法拉第本人在1857年也曾被皇家学会会员公推为会长,并获得英皇室授予的爵士头衔,但这两项荣誉都被法拉第坚决地拒绝了。当时法拉第说:如果要给我的名字前面加个头衔的话,我只希望得到一个,那就是F.R.S.(皇家学会会员)
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