據(jù)神話傳說，泰坦十二神的伊阿佩托斯與海洋女仙克呂墨涅生下了普羅米修斯,。這位號稱“深謀遠(yuǎn)慮”的古希臘神仙,，估計(jì)是一位雕塑藝術(shù)家，因?yàn)樗慕茏骶褪怯灭ね林谱?/span>“山寨神仙”——人類,。后來智慧女神雅典娜賦予了人類智慧和靈魂,，希望他們能和神靈一起共享這個(gè)美麗世界。眾神之王宙斯顯然不喜歡這個(gè)創(chuàng)意,，他試圖壓制人類的發(fā)展,，其中最狠的一招是不給人類火種。普羅米修斯為了呵護(hù)他的創(chuàng)作,，給人類盜來了天火(圖 1)。有了火的人類學(xué)會(huì)用光明驅(qū)趕黑暗,，用溫暖抵御寒冷,，漸漸高出其他動(dòng)物一等。普羅米修斯為自己的行為付出了慘痛的代價(jià)——他被憤怒的宙斯狠狠體罰,，綁在了高加索山巖上飽受日曬鷹啄之苦,，直到勇猛的赫拉克利斯前來解救他[1]。

普羅米修斯盜來的“天火”讓人類告別了茹毛飲血的黑暗時(shí)代,，人類文明的進(jìn)程從此大大推進(jìn),。不過神話終究是神話，從科學(xué)事實(shí)來看,，“天火”究竟是什么呢,？我們可以理解為自然界閃電引起的森林大火。閃電是早期地球惡劣環(huán)境下最為頻發(fā)的自然現(xiàn)象之一。那個(gè)時(shí)候大氣的成分主要是甲烷,、氨氣,、水、氫氣等,，地表則大部分被原始海洋覆蓋,。一道接一道的閃電，合成了第一個(gè)氨基酸,，第一個(gè)蛋白質(zhì),，進(jìn)而演化出第一個(gè)單細(xì)胞生命體，生命的征程,，從此開始[2],。經(jīng)過數(shù)十億年漫長歲月的演化，直立行走的類人猿終于出現(xiàn),。解放雙手的原始人類,，有了更多的選擇空間和思考時(shí)間。而閃電這個(gè)神秘又強(qiáng)大的力量,，足以劈開大樹引起火災(zāi),，好奇的人類開始嘗試去認(rèn)識它。從森林大火里留取火種,，到燧人氏學(xué)會(huì)鉆木取火,，人類對火的認(rèn)識和利用極大地促進(jìn)了文明的發(fā)展。

在人類誕生千萬年后的今天,，這個(gè)美麗的藍(lán)色星球,，依然時(shí)時(shí)處處都有閃電發(fā)生(圖2)。閃電是如何來的,，它里面含有什么成分,，為什么會(huì)有如此強(qiáng)大的力量，我們又如何去利用這些力量呢,？我們無法考證神話故事里關(guān)于宙斯的神杖或電母的法器的傳言,，但是卻可以從文字的發(fā)明來一窺古人是如何理解電現(xiàn)象的。中國有關(guān)電的記載最早見《說文解字》：“電,，陰陽激耀也,，從雨從申”以及《字匯》：“雷從回，電從申,。陰陽以回薄而成雷,，以申泄而為電。”古人認(rèn)為電是陰氣和陽氣相激在雨中而生,，這種說法可能源自于道教的陰陽學(xué)說(圖3),。西方對電的記載要更早一些,，公元前600 年左右，科學(xué)祖師爺——古希臘哲學(xué)家泰勒斯記錄了琥珀和毛皮的摩擦可以吸引輕小的絨毛和木屑,，這是對摩擦起電現(xiàn)象最早的記錄,。直到公元17—18世紀(jì)，摩擦起電的現(xiàn)象被英國的吉伯“再發(fā)現(xiàn)”,，為了區(qū)分磁石吸鐵的現(xiàn)象,，他遵循祖師爺泰勒斯的思路，特地用琥珀的希臘字母拼音將該現(xiàn)象命名為“ 電 的 ” (elec- tric),， 這 就 是 英 文“electricity”一詞的來源,。

盡管人們很早就認(rèn)識了電和電現(xiàn)象，但長久以來,，人們在電的面前只是唯恐避之而不及,，更無從談起對電的利用。威力巨大的閃電不僅奇形怪狀,，而且顏色各異,，就像隨時(shí)隨地都可能出現(xiàn)的鬼魅妖怪，吞噬著人們的恐懼,。而日常生活中,，因摩擦而起的靜電則神秘莫測，或讓首飾沾滿灰塵,，或讓綢緞或毛皮刺痛人手,。這些奇怪的小電妖常常匆匆出現(xiàn)，又莫名其妙地消失,。也難怪許多神話或魔幻故事里,，電永遠(yuǎn)代表著神秘的力量，就連哈利波特和伏地魔的決戰(zhàn),，也是以一道明亮的閃電橫亙在兩人之間(圖4),。不過，通過長期研究摩擦起電,，人們開始認(rèn)識到用絲綢摩擦過的玻璃棒和用樹脂摩擦過的琥珀帶的電似乎不同,。1729年英國的格雷和1734年法國的迪費(fèi)基于大量摩擦起電實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了電的雙流質(zhì)假說,，認(rèn)為同種電會(huì)相互排斥、異種電則相互吸引,，兩種流質(zhì)一旦相遇則會(huì)發(fā)生中和而不帶電,。存在兩種電的理論和中國古代關(guān)于電生于陰陽激耀的說法有著異曲同工之妙，真是科學(xué)和哲學(xué)殊途同歸,！

要想進(jìn)一步認(rèn)識電的性質(zhì),，關(guān)鍵是要找到產(chǎn)生電和儲(chǔ)存電的辦法,。雖然摩擦起電是產(chǎn)生電的一種辦法，但是每次發(fā)電不能只靠手擦擦——這效率也忒低了,。后來一個(gè)叫蓋呂克的人發(fā)明了更加方便的摩擦起電盤,，也就是用一個(gè)手搖盤子轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦起電(圖5(a))。從此,，小電妖再也不能那么輕易七十二變無影蹤,，而是可以召之即來啦。下一步就是尋找收電妖的“小魔瓶”,，這難不倒聰明又善于觀察的人類,。1745年，荷蘭萊頓大學(xué)的莫森布魯克教授在某次電學(xué)課上,，不小心把一枚帶電的小鐵釘?shù)暨M(jìn)了玻璃瓶,。掉了也就掉了吧，也沒啥大不了的事情,，待會(huì)兒下課再撿起來唄,，教授心 想 。 不 料 ,，等他課后從玻璃瓶捏出鐵釘?shù)臅r(shí)候,，手上突有一麻酥酥的 感 覺 。“ 有電,！”教授驚奇道,。原來鐵釘?shù)碾姴]有消失，掉進(jìn)玻璃瓶 后 一 直 都在,！莫森布魯克仔細(xì)考量了他用的玻璃瓶,，經(jīng)過不斷改進(jìn)，終于發(fā)明了降服小電妖的魔瓶——萊頓瓶(圖5(b)),， 這名字是為了紀(jì)念它的發(fā)明地點(diǎn)萊頓 大 學(xué) 而 來 ,。銀光閃閃的萊頓瓶里外都貼有錫箔，瓶里的錫箔通過金屬鏈跟金屬棒連接,，棒的上端是一個(gè)金屬球,。小電妖一旦落入萊頓瓶，就像孫悟空進(jìn)了銀角大王的紫金紅葫蘆里,，很難跑出來得瑟了,。如今看來，萊頓瓶其實(shí)就是一個(gè)簡單的電容器,，電通過金屬鏈導(dǎo)入瓶中后,，將被屏蔽保存在瓶中[3](圖5(b))。

有了萊頓瓶這個(gè)收電“神器”,，許多科學(xué)家都興奮不已,。1746年,，英國的科林森小心翼翼地打包了一個(gè)萊頓瓶，快遞給了遠(yuǎn)在美國費(fèi)城的好朋友——本杰明·富蘭克林,，同時(shí)附上了使用說明書,。美國人富蘭克林是一個(gè)十足的科學(xué)愛好者，在數(shù)學(xué),、物理,、工程、音樂等許多方面都有研究,。在電學(xué)剛剛風(fēng)靡起來的時(shí)代,，富蘭克林同學(xué)最喜歡的禮物莫過于一只萊頓瓶了。當(dāng)時(shí)關(guān)于摩擦引起的靜電的研究已經(jīng)非常之多,，可以說,，人們對“地電”已經(jīng)十分熟悉。但是對于更加強(qiáng)大的“ 天 電 ” —— 閃電,，人們還是敬而遠(yuǎn)之的,。不過，這對膽大包天的富蘭克林而言,，不是問題 ,。 1752 年 的 某一天，風(fēng)雨雷電大作,，富蘭克林認(rèn)為在這種天氣里就該干點(diǎn)瘋狂的事情,。他叫來助手把早已準(zhǔn)備好的風(fēng)箏放上了 烏 云 密 布 的 天空，風(fēng)箏是由銅骨架做成的,，風(fēng)箏線則綁著一根銅線,，頭上栓了一串他家里的鑰匙，放在萊頓瓶里,。轟隆隆的雷 聲 ,， 亮 閃 閃 的電，富蘭克林等待著奇跡的發(fā)生,。終于,，一道閃電擊中了風(fēng)箏，一股強(qiáng)大的電流順著銅線傳到了萊頓瓶里,，富蘭克林第一次成功地把“天電”抓到地 面 上 來 ( 圖 6),。

富蘭克林通過仔細(xì)研究抓到的閃電，他最終認(rèn)為閃電其實(shí)和摩擦產(chǎn)生的電沒有任何區(qū)別,，也就是說,，“天電”和“地電”同屬一電 。 他 進(jìn) 一 步 指出，所有的電其實(shí)都是電荷造成的,，電荷分為正電荷和負(fù)電荷兩種。電荷其實(shí)存在所有的物體當(dāng)中,，只是有的物體正電荷比較多所以帶正電,，相反，有的也就帶負(fù)電或者不帶電,，電荷的積累和轉(zhuǎn)移就是摩擦起電等靜電現(xiàn)象,，而電荷的“流動(dòng)”則形成了諸如閃電的電現(xiàn)象。原來,，電母和宙斯用的法器并不神奇,，和人間產(chǎn)生的電完全一樣！就像普羅米修斯盜取天火到人間一樣,，富蘭克林就是“人間的普羅米修斯”,，勇敢地把天電引到地面，終于揭開了閃電的神秘面紗,。人們從此意識到電里面蘊(yùn)含的巨大能量,，如何安全地利用這股神奇的力量，成為無數(shù)科學(xué)家努力的目標(biāo)[4],。富蘭克林的實(shí)驗(yàn)著實(shí)危險(xiǎn),，切勿模仿。后來有人試圖重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn),，不幸被電擊身亡,！相比神話里的普羅米修斯，富蘭克林的命運(yùn)要好太多,。幸好,，偉大的富蘭克林沒被雷劈。到了 1775 年—1783 年間,，他還作為重要角色參與領(lǐng)導(dǎo)了美國獨(dú)立戰(zhàn)爭,，并在建國之初起草了《獨(dú)立宣言》，成為美國史上最著名的人物之一,。打開你手上的百元美鈔,，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)大背頭鷹鉤鼻老頭在中間，沒錯(cuò),，他就是本杰明·富蘭克林,，一名膽大且幸運(yùn)的科學(xué)家和政治家(圖7)。富蘭克林的實(shí)驗(yàn)還給了我們一個(gè)啟示,，要躲開上天的“閃電懲罰”,，可以用一根懸掛在高處的金屬來吸引閃電，從而讓它不再破壞建筑物,，這便是避雷針的原理,，于1745年由狄維斯發(fā)明?，F(xiàn)代社會(huì)摩天大樓頂上比比皆是避雷針，有效地躲開了“宙斯之怒”,，保證了樓里人的安全(圖8),。

“人間的普羅米修斯”用風(fēng)箏“一鳶渡電”開啟了電學(xué)研究的新篇章，認(rèn)識到天地電同源之后,，人們對電的興趣也越來越濃厚,，玩的花樣也越來越多。玩的最high的一次,，當(dāng)屬傳教士諾萊特,。這位神父為了讓教眾感受神的力量，特地召集了 700 余名修道士來巴黎的某教堂玩一次史無前例的電學(xué)party,。大伙兒手拉手圍成一個(gè)大圈圈,，第一個(gè)人抓住萊頓瓶，最后一個(gè)人抓住其引線,，當(dāng)摩擦起電盤給萊頓瓶充滿電之后瞬間放電,，幾百人幾乎在同一瞬間都被電刺痛雙手而跳了起來，在場的皇室貴族和圍觀的路人甲乙丙們看得無不目瞪口呆(圖9(a)),。玩的最嚇人的一次,，當(dāng)屬意大利的伽伐尼。這位仁兄喜歡沒事拿刀子解剖各種小動(dòng)物,，有一次拿金屬刀片正準(zhǔn)備對案板上的半截死青蛙來一個(gè)“庖丁解蛙”,，一刀子下去，蛙腿居然像活著一樣抽搐了幾下,，嚇得他以為青蛙起死回生或是借尸還魂,。當(dāng)時(shí)關(guān)于電的神奇已經(jīng)傳遍大街小巷，伽伐尼于是跟風(fēng),，聲稱青蛙腿本來就帶有“生物電”,，金屬刀片的接觸導(dǎo)致電的傳導(dǎo)，引起了蛙腿抽搐[5] (圖9(b)),。若干年后生物電的假說被一本叫做《弗蘭肯斯坦》(又名《科學(xué)怪人》)的科幻小說借鑒,，描述了一個(gè)瘋狂科學(xué)家用拼湊的尸體和閃電造出一個(gè)奇丑無比的怪物，最后導(dǎo)致家破人亡的故事,。電學(xué)熱潮初期玩得最認(rèn)真的,，當(dāng)屬卡文迪許和庫侖。這兩位一個(gè)出生在英國,，一個(gè)出生在法國,，但都有一個(gè)共同的特點(diǎn)——富二代但絕非酒囊飯袋。卡文迪許從另一個(gè)科學(xué)偉人——牛頓身上學(xué)到了實(shí)驗(yàn)物理方法,，也思考了他提出的萬有引力定律,，他認(rèn)為靜電力之間也存在類似引力的平方反比定律，并親自用兩個(gè)同心金 屬 球 殼 做 了實(shí) 驗(yàn) ,。 而 庫 侖則 利 用 他 精 湛的 力 學(xué) 工 程 技能 ,， 改 進(jìn)卡 文迪 許 測 量 引 力的 扭 秤 實(shí) 驗(yàn) ，成 功 精 確 測 量了 靜 電力 ,， 證明了卡文迪許關(guān)于平方反比定律的猜想。電學(xué)里第一個(gè)定律——庫侖定律,，就這樣誕生了(圖9(c)),。

在富蘭克林提出電荷的假說100 多年后，1897 年,，英國物理學(xué)家 J.J.湯姆孫終于看清了小電妖的面目——電子,。湯姆孫在研究陰極射線過程中發(fā)現(xiàn)一種帶電粒子的存在，并巧妙地用磁場和電場做成的質(zhì)譜儀測量電子的電荷/質(zhì)量比值(簡稱荷質(zhì)比),，證實(shí)了電子是 一 種 獨(dú) 立 存 在 的 粒 子 ,。 1911年，美國的密立根嘗試重復(fù)湯姆孫的實(shí)驗(yàn),，但是發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在許多不確定性,。為了精確測量電子的電荷量，密立根發(fā)明了著名的油滴實(shí)驗(yàn)裝置,，通過監(jiān)控帶電油滴在平行板電容器下落的時(shí)間來測定其電量(圖10),。就這樣，密立根在顯微鏡下觀測了數(shù)千個(gè)油滴,，通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),，所有油滴帶電量都是某一個(gè)數(shù)值的整數(shù)倍。他認(rèn)為這個(gè)單位電荷量就是電子電荷的數(shù)值,，稱之為元電荷 [6],。至此，人們才真正理解各種復(fù)雜的電學(xué)現(xiàn)象實(shí)際上就是電子的轉(zhuǎn)移或運(yùn)動(dòng)造成的,。然而,，有關(guān)電的魔法故事遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。盡管人們已經(jīng)知道電子的質(zhì)量和電量,，但是關(guān)于電子的直徑以及它是否有內(nèi)部結(jié)構(gòu),，直到今天仍然是一個(gè)待解之謎。

當(dāng)今社會(huì),，人們的生活已經(jīng)離不開電,。各種家用電器，如電燈、電視,、電腦,、電冰箱、電話,、電爐,、電吹風(fēng)、電熨斗,、電烤箱,、電飯煲等等，已經(jīng)成為生活必需品,。還有各類儀器儀表,、工廠的各種機(jī)器、各種交通工具,、夜晚下的霓虹燈等等幾乎都離不開電,。如果你還記得，2008 年 8 月 8 日在北京那個(gè)夜晚,，北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上一幕幕絢爛的燈光秀,，那就是電的魅力(圖11) 。讓我們永遠(yuǎn)銘記,，電的發(fā)現(xiàn),、研究和利用，徹底改變了這個(gè)世界,！

參考文獻(xiàn)

[1] 外國神話故事——普羅米修斯. 學(xué)科網(wǎng),，2009/1/5

[2] 詞條： 生命起源理論.見百度百科(baike.baidu.com)

[3] 蔡斌.供用電，2014,，(07)：74

[4] 本杰明·富蘭克林.富蘭克林自傳.唐長孺(譯).北京： 國際文化出版公司,，2005

[5] 布托夫，孫乃淵