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第392章 科学界的盛宴(电磁学的大突…


  在18世纪末与19世纪初,欧洲的数学成就,基本上等同于后世大学本科里,那些非数学专业的水准。而两者之间的差距,不过是提出“极限理论”的柯西最终完善了微积分,且同样是法国人的傅里叶创造出叹为观止的“傅里叶转换”;

  此刻,物理大体上处于高中阶段,其中的经典力学已到达了历史巅峰,光学与电学也在蓬勃兴起,唯独电磁学尚在突破瓶颈。不过没关系,穿越者最擅长的就是耍嘴皮子,然后“领导”那些天赋异禀的科学家们,以正确的方式去点燃或是攀登科技树;

  作为新兴的学科化学,发展水准依然处于初中阶段。那是最重要,最具核心的元素周期表既不完善,还存在有不少严重的错误。此外,人们对化学方程式的理解浅薄,类似懂得了数学中简单加减法,而不会有稍微难度的乘除法,更别说平方和平方根;

  至于生物和医学方面,欧洲目前处于萌芽状态,连后世的高小水平都不如,几乎上属于一问三不知或是拒绝讨论状况,特别是针对人类起源等这类大是大非的重要问题,通常是交给了神父和教堂来做诠释。

  所以,安德鲁院士的成名之作,就是在欧洲科学界最薄弱的生物与医学方面。

  当“安德鲁-弗兰克的三大假设”陆续得到验证,并最终成为欧洲学术界公认的“三大学说”之际,科学家们就在安德鲁的头顶,戴上了两顶无比耀眼的王冠:“近代生物科学的伟大奠基人”、“近代医学和药物的最重要的开创者”。

  因为后世的中考中有化学这一门学科,使得安德鲁事实上也可以在化学上大有作为。只是天才化学家拉瓦锡依然活着,导致安德鲁除了在最初的时候,稍加“纠正过”拉瓦锡在某些常识性的错误后,“剽窃者”就难有用武之地。在另一方面,安德鲁同样感觉化学实验太过于危险,惜命的穿越者自然是能不碰,就尽量不碰。

  穿越者记得在后世有一句话,用来形容数理化天才非常有道理:“在绝对的天赋面前,努力有时真算不上什么!”

  而这,也是安德鲁费尽心机,大肆收拢法兰西的科技小妖们的缘由所在。那些天赋满满的傅里叶、安培、马吕斯、吕萨克与泊松等人,聚集到一个天才实验班里,那里有全法国,乃至全欧洲最优越的生活与学习环境,包括最好的老师(拉瓦锡、库仑、拉普拉斯、伏特、拉格朗日、蒙日、卡尔诺、安德鲁等等),最好的实验室,最前沿的科技资讯……

  对于科学之王数学,尤其是那些推动与创造数学的人,都是万中无一的“天才中的天才”。所以,安德鲁一开始就非常明智的放弃了这一领域,如果不是为奠定自己在全科学术界的声望,他也不会费尽心思找一个“四色猜想”来折磨欧洲的数学家。

  因此,安德鲁的本次年会的突破重点就集中于物理方面。

  后世高中课程,将物理分为五大分支,其中就包括力学、热力学、电磁学、光学、原子物理等方面。

  至于力学就算了,除非安德鲁能捣鼓出惊世骇俗的量子力学,或是完善就差临门一脚的桥梁与建筑力学。

  就光学而言,安德鲁仅仅知道光速是每秒约为30万公里,不过他压根就不会测量,然后就是著名的“光的波粒二象性”,这个可以有,那是能够不涉及苦涩繁杂的数学公式。至于后世的几何光学、波动光学和量子光学,穿越者感觉自己听都没听过。

  而热力学与原子物理因为缺乏缜密精细的实验工具,不仅说不清楚,各种结果还往往前后矛盾。因为没法在上述两个领域兴风作浪,安德鲁同样明智的弃之不用。

  总而言之,安德鲁针对物理的大突破,除了可以提升名望的“光的波粒二象性”实验,那就是实用性极强的电磁学方向。

  至于这一领域的助手,除了尚在学习中的众多科技小妖,以及法国本土的库仑与拉格朗日两位院士外,安德鲁还将手中的橄榄枝投向了遥远的意大利。

  十九世纪以前,人们认为电与磁是各不相关的自然现象,只知道静止的电荷和瞬间的放电现象。至于动电(生物电),那是意大利解剖学家伽伐尼于1780年解剖青蛙时偶然发现的。以后,意大利的天才物理学家伏特(伏打)对类似现象进行了大量实验研究。

  亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏特,1745年2月18日出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。

  伏特的父亲有三位担任圣职的兄弟,有九个儿女,其中五个加入教会。伏特非常崇拜他担任副主教的兄弟和他最好的朋友、大教堂牧师加托尼。

  然而,等到伏特在接受耶稣会教育之后,却宁愿过一种世俗生活,而且他周围的宗教社会整个说来还是快乐的,热爱生活的,而且是相当开明的。

  伏特在三十二岁时去瑞士游历,见到了伏尔泰和一些瑞士物理学家。回来后他被任命为帕维亚大学物理学教授,这是伦巴第地区最著名的大学。

  伏特于1792年去国外作另一次长途游历,这次并不限于邻近的瑞士,而是到了德国、荷兰、法国和英国。他访问了一些最著名的同行,例如拉普拉斯和拉瓦锡,有时还和他们共同做实验。

  1794年到1795年间,伏特被推选为重建中的法国科学院的通讯院士(外籍院士)。不久,他又被选为伦敦皇家学会的外国会员。

  10个月前,伏特在度过自己的50岁生日的时候,就忽然收到了法兰西执政官兼科学院院士,安德鲁-弗兰克的一份书信。

  在信中,安德鲁院士除了邀请伏特教授参与索邦大学(巴黎第一大学)的重建工作,并担当物理学的终身教授外,随信还附带有三干里弗尔银币,足以满足伏特和他的新婚妻子从帕维亚前往巴黎的所有开销。

  为了彻底打动这位著名的意大利科学家,安德鲁甚至在信尾附录了一句自己对电流的理解和描述:

  “电荷就像水,在电线中流动,会由电压高的地方向电压低的地方流动,产生电流,即为电势差”。

  好吧,这是另一时空中,伏特在三年后公开发布的一篇论文,《论不同金属材料接触所激发的电》的内容节选。

  在两个月前,偶尔读到伽伐尼教授1791年的文章时,就已经促使伏特将自己的研究方向转到电流与电磁学。不过,那时伽伐尼教授年事已高切体弱多病,无法为后来者的伏特提供太多的帮助。

  此刻在干里之外的巴黎,有伏特从事电磁学研究所需的一切,国家决策者的鼎力支持、现成的优秀团队、一流的大学实验室,以及充足的科研经费。刚开始的时候,伏特依然还有些犹豫,但在征求妻子的意见后,伏特夫妇最终踏上了前往巴黎的旅程。

  在安德鲁的关怀下,伏特的研究工作很快有了重大突破,那是他实验的内容“超出了当时已知的一切电学知识,因而它们看来是惊人的”—-《伏特回忆录》。

  至于重大突破的结果,就是伏特教授在安德鲁院士那有意无意的“点拨”下,比另一时空提前了五年,成功发明了世界上第一个发电器,也就是电池组,亦称“伏特电堆”。

  “伏特电堆”是由多层铜(银)和锌叠合而成,其间隔有浸渍水的物质。这是最早的化学电源,为电学研究提供了稳定的容量较大的电源,成为电磁学发展的基础。

  简单来说,伏特把一个金属锌环放在一个铜环上,再用一块浸透盐水的纸或呢绒环压上,再放上锌环,铜环,如此重复下去,10个、20个、30个叠成了一个柱状,便产生了明显的电流。需要说明的,这根柱叠得越高,电流就越强。

  很快,伏特电池就被运用到有线电报机上,分布于巴黎市区的各个政-府机关,以及军队、警察、监狱等等强力部门。直到数月之后,稳定的铅酸蓄电池横空出世,“伏特电堆”才被取而代之。

  毫无疑问,伏特电池存在有明显的缺陷,首先就是缺乏安全性。在制造电流的过程中,会出现极度危险的氢气。所以,伏特电池组累积的越高,且使用时间的越长,其聚集的可燃气体就越多,在狭小的空间内极易引发爆炸的危险。

  在巴黎政-府某个部门里,由于氢气浓度过大,未能及时通风,最后遇明火而爆炸,伤过不少人。

  不仅如此,伏特电堆的使用成本较高,而且电流发生不稳定。不久,得到“懂王”传授功力的伏特院士,提出继续要改进“伏特电堆”。数月后,他和他的团队就发明了一种全新的铅酸蓄电池。

  在另一时空,法国科学家格拉维耶于1859年发明的铅酸蓄电池。这被认为是第一块可充电电池,它以铅板(不久之后改进为纯铅与铅的氧化物二氧化铅)作为正负级,中间用橡胶隔开,以硫酸为电解液,成功实现了电能与化学能之间的相互转化。

  相对于简陋的伏特电池而言,铅酸蓄电池表现的稳定与成熟,与近现代的车载蓄电池已经差别不大了。更多的,只是材料提升与工艺细节方面的持续改进。

  依照安德鲁与伏特签署的一揽子保密协议,铅酸蓄电池属于法兰西的国家机密,未来是10年不得向外界公布。而且在这一期间,伏特院士也不得离开法国,寄往国外的书信都要接受特殊审查。

  为了补偿伏特院士的损失,法兰西科学院给予了伏特教授升职加薪,为他们夫妇在巴黎市中心提供了一套舒适公寓。不仅如此,靠近枫丹白露宫,伏特院士还拥有一座私人庄园,这是来自督政-府和安德鲁执政官的馈赠。

  当铅酸蓄电池发明之后,相关的完善工作交给了拉瓦锡院士下属的一个团队继续进行。随后,安德鲁又一次亲自下场,“指导”这位意大利教授,以及他培养的法国团队,将他们引入到一个全新的电磁学领域。

  与此同时,在安德鲁与拉普拉斯院长的协调下,作为电学奠基人,59岁的库仑院士,以及同样年龄的电的定量者,拉格朗日院士,也作为特别顾问,加入到伏特院士的核心团队。

  在罗浮宫,数学与物理本院的会议室内,安德鲁向众多院士提出了自己在一次偶尔的过程中,得到的一个“重大发现”:当磁场的磁力线发生变化时,在其周围的导线中就会感应产生电流。

  很快的,伏特等人借助安德鲁发现的“电磁感应的原理”,制作了一个简易的发动机。而这个发电机的主要结构,包括定子、转子、端盖及轴承等部件构成。

  由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。

  在后世,定子是由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成;转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。

  当然,伏特团队的简易发动机没有这样复杂,就像是一个爱好电学的初中生亲手制作的,简易的实验发电机。

  距离大规模的安全实用的发电机,还有相当长的一段距离。别的不说,单单电学与电磁学的相关计量单位,诸如库仑、安培、伏特、欧姆与韦伯等等,都尚未出现。

  与铅酸蓄电池的发明一样,安德鲁提出的“电磁感应的原理”,以及伏特团队发明的简易发电机,都被列为国家机密。

  当然了,安德鲁的目的主要是在为防备海峡对岸的英国人。遵从第一执政官的要求,德马雷领导的警务部宁可得罪勒贝尔的外交部,在巴黎及其周边地区开展了新一轮的抓捕“英国间谍”的运动。

  但凡被证实为英国,或是反法同盟效力的间谍,在经历警务部的好几番残酷审讯之后,一律会被送到中央高原的采石场劳作到死。

  即便是被那些证实为遵守法国的法律,得到两位以上的达官贵人担保的“英国友人”,也必须每周前往附近的警局,向政治部警察详细报告其前后两周的具体行踪,遇见何人,谈论何事,等等。

  …….


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