《圣诞科学讲座》
作者:[英]麦·法拉第(Michael Faraday),
[英]查·波易斯(C.V.Boys)
译者:黎金,谈镐生
推荐版本:湖南教育出版社1999版
作者简介
麦·法拉第,19世纪英国著名的化学家和物理学家。1791年生于伦敦的一个铁匠家庭。从小家境贫寒,但自学好强。后在著名化学家戴维的帮助下,进入皇家学院实验室进行工作。由于他在化学方面的杰出成就,1824年被评为皇家学院院士。
法拉第主要在电学、磁学、磁光学、电化学等领域从事研究。1825年,他发现了苯,1831年发现电磁感应现象,1833年发现电解定律,1833年发明伏特计,1843年证明了电荷守恒定律,1845年引入电场线和磁感线概念。
查·波易斯,英国物理学家和灵敏仪表的发明者,以研究石英纤维著称。1888年,他改进了辐射微计。1895年,用石英纤维精心设计的扭摆测定微量的力,并由此计算出地球的密度是水的5.5270倍。此外,他还设计了拍摄高速运动物体的高速摄影机。
成书背景
1860年圣诞节快到的日子,皇家学院在报纸上刊登了一则消息:在圣诞节这一天,院士们包括大名鼎鼎的化学家法拉第将为小朋友们做圣诞演讲。这个公告一公布,引起了很多人的关注,同时也引起了不少好奇。很多人认为,这样富有学术性的化学专题,小孩子们听得懂吗?法拉第给予的回应是“科学应该为大家所了解,至少我们应该努力使它为大家所了解,而且要从孩子开始。我认为我的讲课,或者正确一点说我的谈话,无论就我讲的事物本身,或者就我试图指出的实验,将使年幼的听众感兴趣。”
演讲的效果如法拉第所承诺的一样。当时的阶梯会堂满满当当坐满了少年儿童,但是秩序井然、鸦雀无声,小朋友们听得聚精会神、津津有味。法拉第以《蜡烛的故事》为题,共做了连续六场的专题报告。他从蜡烛的制造讲起,整条线索围绕蜡烛燃烧的整个过程中的化学过程,详细生动地讲述了氢、氧、氮、水、碳、二氧化碳等日常生活中存在的物质和元素。
波易斯则以“肥皂泡”为题,讲述了日常生活中的常见现象和物理原理。他在演讲的过程中,为小听众们做了很多有趣的肥皂泡实验,阐述液体表面张力的科学道理,也受到青年儿童的欢迎。
《圣诞科学讲座》这本书就是法拉第和波易斯两位学者当时演讲稿的合集。分上、下两部分,第一部分是法拉第的讲座,第二部分是波易斯的讲座。
内容精要
蜡烛和油灯点燃有很大的不同。油灯里装上油,插上灯芯,点燃灯芯就可以了。当火焰沿着灯芯往下烧,到灯油的地方就熄灭了,但是灯芯头还在继续燃烧,那这是为什么呢?蜡烛也是同样的现象,只是供燃烧的物质不是液体,是固体。固体物质怎么就跑到火焰那儿去了呢?
法拉第在演讲开始的时候,引入了很多有趣的问题,很快引起了听众们的好奇。他解释说,蜡烛顶部,在火焰和诸神杰出的地方,被烧成了一个杯子的形状。当空气靠近蜡烛,由于受到热冲力的影响,空气改变方向开始向上流动,这样火焰四周的蜡油就冷却下来,蜡烛中间的温度高于周围的温度。灯芯向下燃烧,蜡烛中心部分开始融化燃烧,而外围依然保持固体状态。因此,凡是燃烧时可以形成杯状的物体,都可以作为蜡烛来使用。
在蜡烛燃烧的同时,还有一股气流往上蹿。这一部分气流中,存在着水。为了证明水的存在,法拉第做了一个实验。当钾碰到水时会剧烈燃烧。‘当法拉第把气流凝结在容器中的液体中放入钾,钾很快燃烧起来,这个现象就说明蜡烛燃烧时产生了水。除了水之外,蜡烛燃烧还产生二氧化碳。我们知道,二氧化碳是由碳和氧的化合物,具有灭火的作用。如果将燃烧着的磷放入二氧化碳里,很快就熄灭了,但是一旦把磷拿出来,一碰到空气又死灰复燃了。或者我们可以用另外一种化学现象来证明二氧化碳的存在。二氧化碳碰到石灰水,会生成碳酸钙。我们把燃烧的木片放人装有石灰水的瓶子里,石灰水立刻变浑浊了,这就说明物质燃烧时产生了二氧化碳。
一只干的毛笔头是散的,要想让它聚在一起,只要蘸上水就可以了。很多人都认为,是因为水,所以毛笔头粘在一起。但是我们把毛笔浸入水里,发现毛笔头依然是散的,只有拿出来后才聚在一起。那么到底有什么我们不知的原因作用在了毛笔头上?
水的表面有曾类似表皮的东西,当水处在表面位置时,形状和它处在内部时有所不同。水面上的水好像一层类似于很薄的弹性表皮似的,可以把内部的液体塑造成一种形状。那么水的表皮为什么具有弹性?最容易的证明方法是,将一根线松松地绑在一个圆环上,然后将这个圆环浸泡在肥皂水里。当我们把圆环从水中拿出来时,环上就形成了一片薄膜,而这条线能在膜内自由运动。当我们把一边的薄膜捅破,发现线立刻会被另一边的膜拉到尽可能远的地方……在几场演讲中,波易斯还讲解了曲率问题、悬链曲面和节面问题、肥皂泡的导电问题等等。
影响和评价
在《圣诞科学讲座》这本书中,法拉第运用淳朴的语言,像和小朋友们谈心的方式,通过丰富、趣味盎然的化学实验,来揭示很多自然现象的基本原理。波易斯的《肥皂泡和它们的力》也受到极高的好评和欢迎。在这本书中,法拉第从蜡烛的制造谈起,围绕蜡烛燃烧经历的化学过程,详细地阐释了氢、氧、二氧化碳等的化学性质。这本书仅在英国就于1902年和1916年两次出版,并于1959年在美国重新出版。
“科学家在这里没有把自己的脸孔藏在假面具后面,在字里行间你可以感到作者的个性。法拉第跟孩子们在一起时,善于变为小孩,善于跟自己的小读者一起惊异、欢笑、讨论、提问和共同作出结论。”
——前苏联科学文艺作家伊林
……
P3-7