书城科普读物科学伴你行-神圣的征服之旅
8803800000007

第7章 闪电的启示

夏天的晚上,也许你正在乘凉,听老人讲故事。突然,乌云密布,风雨交加,电闪雷鸣,那么你就得立刻回到屋子里去。如果你隔着窗玻璃往空中望去,会看到大自然的种种壮丽景色。

最引人入胜的是一种线状闪电。它是一些非常明亮的白色、粉红色或浅蓝色的亮线,霎时间出现了,好像倒悬在天幕上的枝杈纵横的银花火树。在看到这种大自然的景色的时候,你得到什么启发没有?有没有想到用它来为人类服务?很久很久以前,就有不少科学家在观察闪电的时候,设想把这种“天火”搬到地面上来,驱除随着太阳落山后渐渐来临的黑暗。

这种想法并不能算新奇。雷电曾使人类的祖先惊恐万状,同时也为他们留下了第一堆火。在希腊神话里,就有一位名叫普洛米修斯的神从上帝那里窃取天火,给人类以光和热的故事。据这个故事里说,普洛米修斯因此激怒了上帝,受到了残酷的惩罚。而人类是感谢他的。同样,人们也永远不会忘记那些为了“窃取”雷电的秘密而献身的科学家们。

18世纪中期,人们已经掌握了摩擦起电并把电储存起来的方法。把电通到两只金属小球上,一只带正电,一只带负电,当两只小球接近时,就可以看到明亮的火花,还可以听到“啪、啪”的声响。这是不是微型的闪电和雷响呢?或者反过来问:闪电是否也是电引起的呢?为了验证雷雨时的云层里有没有电存在,大科学家富兰克林做了有名的风筝实验。他在一个雷雨的日子里,把一只大风筝放到天空中。风筝乘风直上,当它钻入云端以后,在风筝线的末端就出现了和带电圆球接近时类似的火花。于是他证实了云层里带电,而闪电是一种大气中的放电现象。

以后人们逐渐明白:闪电是自然界里最强大的火花放电,放电的电压可以达到几千万伏特,电流可以达到几十万安培。我们现在用的40瓦白炽灯泡中,电流只有0.2安培左右,电压只有220伏特,比一比就可以想像到闪电是多么强烈了。我们不禁要为富兰克林的大胆和幸运而惊叹。事实上,此后曾有不少为探索闪电秘密而做实验的科学家,不幸被雷电击死,为科学而献身。

闪电是放电引起的火花,这一点是肯定了。然而,怎样才能在地上获得这样强大的放电呢?

要想得到强大的放电,先要有大的电源。19世纪初,人们手头只有电池这一种电源。从电池的两端引出两根导线,导线相碰时会产生火花,把几个电池串联起来,再引出导线,它们相碰时火花变得更亮了。电池越多,火花越亮。一位英国科学家戴维,用2000个电池串联起来,两端引出导线,连在两根碳条上,碳条之间产生了一条长约10毫米左右明亮得刺眼的电光。

这条电光由于空气对流的关系稍向上飘,弯曲成弧形,所以称它为弧光或电弧。这一名字一直用到现在。虽然,我们现在可以把放电限制在笔直的玻璃管里,电光并不弯曲,但是仍按老习惯称为弧光放电。

这样的弧光能否用来驱除黑暗呢?从道理上讲是可以的。但是,要真正把它当灯来用,还有许多实际问题需要解决,还必须付出许多辛勤的劳动。

戴维的碳弧只能工作一点点时间,因为电池不能长时间强烈地放电,而当时发电机还没有造出来。放电时电弧的温度太高,能把碳熔化为蒸气。碳一汽化,碳棒间的距离就增大,弧光就会跳动起来,甚至熄灭,要把它当灯用还要有人不断调节碳棒之间的距离。后来俄国人雅布洛奇可夫把两根碳棒并列起来,当中充填绝缘材料,改进成为可供实用的“电烛”。当一些广场、大街、港口、车站浸没在银灰色的光流之中的时候,从戴维发现弧光放电时算起,人们已等待了六七十年之久。

然而,六七十年在人类历史上只不过是一刹那。人类用火光来照明,和黑夜作不断的斗争,大约已有几十万年的历史了。

四五十万年前,北京猿人就已经用火来照明和烧煮食物。在北京周口店的山洞里,还有他们留下的灰烬。这种火大概是从自然火灾的余火中取来的。

人类的祖先那时还没有向自然界索取的本领,只能等待自然的恩赐。

几万年前,人类学会了钻木取火。把一根木棒插进另一木块的缝里,使劲地旋转木棒,靠摩擦产生的热量使木块燃烧。以后又渐渐发展到用松脂和动物油燃烧来照明。

用石油、石蜡燃烧来照明,制造蜡烛,是我国人民的创造。汉墓中发掘出来的长信宫灯,表现了我国人民的智慧。

明代,我国人民已经能从石油中提炼灯油,制造煤油灯。大约比西方早100多年。不久以后,西方制成了一种比煤油灯亮得多的煤气灯。这种灯通过煤气燃烧,使钍、铈等金属氧化物制成的纱罩炽热发光。人们曾用煤气灯来照亮街道。

人们在发展灯的历史进程中步子越迈越大,并且一步比一步快。但是,始终离不开燃烧和火焰。有人渐渐不满足了。能不能摆脱这种不大听人使唤又容易引起火灾的东西呢?人们在不断的想,不断的做。

后来,电悄悄地进入了人类生活。从闪电得到启示,在地上制成的电弧光可以用来照明了。当第一批“电烛”在巴黎点起来的时候,人们成群结队地到大街上去,就像去看精彩的魔术表演一样。接着,明亮的电烛在世界各地放光了,那是19世纪末期的事。

任凭人们惊叹也好,欣喜也罢,科学发展的历史依然按自己的规律朝前走,脚步越迈越大。好不容易创造出来的电烛刚用没多久,人们就把它扔到一边了。不是吗?我们现在已经很少见到电弧灯了。事实上,它只盛行了一、二十年的时间,就为白炽灯所淘汰。白炽灯就是我们今天仍在经常使用的普通电灯,它几乎是和弧光灯同时发展着的一种光源,因为戴维在发现电弧后不久,就做过把电通到铂圈里,使铂圈热到白炽而发光的实验。只是发光的时间很短,当时没有引起人们的注意。然而,从时间上看,白炽灯和电弧灯是同时起跑的。