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中国古代对电现象的认识


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  • 10月10日


      我国古代对电的认识,是从雷电及摩擦起电现象开始的。早在3000多年前的殷商时期,甲骨文中就有了“雷”及“电”的形声字。西周初期,在青铜器上就已经出现加雨字偏旁的“電”字。

      王充在《论衡·雷虚篇》中写道:“云雨至则雷电击”,明确地提出云与雷电之间的关系。在其后的古代典籍中,关于雷电及其灾害的记述十分丰富,其中尤以明代张居正(1525~1582)关于球形闪电的记载最为精彩,他在细致入微的观察的基础上,详细地记述了闪电火球大小、形状、颜色、出现的时间等,留下了可靠而宝贵的文字资料。

      在细致观察的同时,人们也在探讨雷电的成因。《淮南子·坠形训》认为,“阴阳相薄为雷,激扬为电”,即雷电是阴阳两气对立的产物。王充也持类似看法。明代刘基(1311~1375)说得更为明确:“雷者,天气之郁而激而发也。阳气困于阴,必迫,迫极而迸,迸而声为雷,光为电”。可见,当时己有人认识到雷电是同一自然现象的不同表现。

      尖端放电也是一种常见的电现象。古代兵器多为长矛、剑、戟,而矛、戟锋刃尖利,常常可导致尖端放电发生,因这一现象多有记述。如《汉书·西域记》中就有“元始中(公元3年)……矛端生火”,晋代《搜神记》中也有相同记述:“戟锋皆有火光,遥望如悬烛”。避雷针是尖端放电的具体应用,我国古代地采用各种措施防雷。古塔的尖顶多涂金属膜或鎏金,高大建筑物的瓦饰制成动物形状且冲天装设,都起到了避雷作用。如武当山主峰峰顶矗立着一座金殿,至今已有500多年历史,虽高耸于峰巅却从没有受过雷击。金殿是一座全铜建筑,顶部设计十分精巧。除脊饰之外,曲率均不太大,这样的脊饰就起到了避雷针作用。每当雷雨时节,云层与金殿之间存在巨大电势差,通过脊饰放电产生电弧,电弧使空气急剧膨胀,电弧变形如硕大火球。其时雷声惊天动地,闪电激绕如金蛇狂舞,硕大火球在金殿顶部激跃翻滚,蔚为壮观。雷雨过后,金殿经过水与火的洗炼,变得更为金光灿灿。如此巧妙的避雷措施,令人叹为观止。

      我国古人还通过仔细观察,准确地记述了雷电对不同物质的作用。《南齐书》中有对雷击的详细记述:“雷震会稽山阴恒山保林寺,刹上四破,电火烧塔下佛面,而窗户不异也”。即强大的放电电流通过佛面的金属膜,全属被融化。而窗户为木制,仍保持原样。沈括在《梦溪笔谈》中对类似现象叙述更为详尽:“内侍李舜举家,曾为暴雷所震。其堂之西室,雷火自窗间出,赫然出檐。人以为堂屋已焚,皆出避之。及雷止,共舍宛然。墙壁窗纸皆黔。有一木格,其中杂贮诸器,其漆器银者,银悉熔流在地,漆器曾不焦灼。有一宝刀,极坚钢(刚),就刀室中熔为汁,而室亦俨然。人必谓火当先焚草木,然后流金石。今乃金石皆铄,而草木无一毁者,非人情所测也。”其实,只因漆器、刀室是绝缘体,宝刀、银扣是导体,才有这一现象发生。

      在我国,摩擦起电现象的记述颇丰,其常用材料早期多为琥珀及玳瑁。早在西汉,《春秋纬》中就载有“瑇瑁(玳瑁)吸衤若(细小物体)”。《论衡》中也有“顿牟掇芥”,这里的顿牟也是指玳瑁。三国时的虞翻,少年时曾听说“虎魄不取腐芥”。腐芥因含水分,已成为导体,所以不被带电琥珀吸引。琥珀价格昂贵,常有人鱼目混珠。南朝陶弘景则知道“惟以手心摩热拾芥为真”,以此作为识别真假琥珀的标准。南北朝时的雷敩在《炮炙论》中有“琥珀如血色,以布拭热,吸得芥子者真也”。他一改别人以手摩擦为用布摩擦,静电吸引力大大增加。西晋张华(232~300)记述了梳子与丝绸摩擦起电引起的放电及发声现象:“今人梳头,脱著衣时,有随梳、解结有光者,亦有咤声”。唐代段成式描述了黑暗中摩擦黑猫皮起电:“猫黑者,暗中逆循其毛,即若火星”。摩擦起电也有具体应用。据宋代的张邦基《墨庄漫录》记载:孔雀毛扎成的翠羽帚可以吸引龙脑(可制香料的有机化合物碎屑).“皇宫中每幸诸阁,掷龙脑以辟(避)秽。过则以翠羽扫之,皆聚,无有遗者”。关于摩擦起电的记载还很多。

      近代电学正是在对雷电及摩擦起电的大量记载和认识的基础上发展起来的,我国古代学者对电的研究,大大地丰富了人们对电的认识。

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