七、电磁波
1820年,哥本哈根的物理学教授奥斯特发现,如果让电流从一支悬挂的磁针旁通过,磁针会发生转动。他的发现传到巴黎后,法国物理学家安培(Andre Marie Ampere)立刻想到电流与磁铁应是同等的。他用实验证实了他的想法:两条通电的导线会因它们电流方向相反或相同而吸引或排斥。安培的实验又启发了英国科学家法拉第(Michael Faraday)。他想,既然电流有磁性作用,磁铁也应该产生电流。经过十载的努力,他的实验成功,为日后电动机和发电机的问世奠定了理论基础。 1864年,数学家马克斯韦(James Clerk Maxwell)用数学证明,任何电或磁的改变,都会向空间放出能量,此能量以波的形式传递,其中电的方向与磁的方向相互垂直,而它们又都与前进方向垂直,并证明它们在真空中传递的速度等于光速,此波被称为电磁波。 1887年,赫兹(Heinrich Hertz)用震荡电路放射出电磁波,支持了马克斯韦的光电理论。 1896年,意大利人马可尼(Marchese Guglielmo Marconi)首次用人造电磁波传递信息,建立了第一座无线电发射和接收电台。
在古代,人们对电、磁的知识是相当贫乏的,直到1749年,富兰克林(Benjamin Franklin) 才提出闪电是电荷流动的假说,并于1753年做了他那著名的风筝实验,藉连接风筝的铜线把云层中的电荷引进实验室。可是远在三千多年以前,《圣经》就预言了无线电通讯的科学成果:“你能发出闪电,叫它行去,使它对你说:‘我们在这里’”(伯三十八35)。那个时代的人描述电磁波,唯一的可能是闪电;事实上,闪电所放出的电光就是电磁波!《约伯记》的这句经文,也可解释为用电和磁来传递信息。比马可尼早数十年,摩尔斯(Samuel Finley Breese Morse)于1844年成功地藉有线电报传递了信息。人类首次用有线电报所传递的话是《圣经》中的一句经文,“谁不知道那是耶和华的手作成的呢”(伯十二9)。 随著科学的深入发展,人们发现《约伯记》38章第35节这句经文包含著更深的意义。电磁波可用电子加速的方法产生,也可由原子内部的电子发出。原子核所含的质子数,决定了核外电子轨道的半径;在不同半径的轨道上运行的电子所具有的势能各不相同,激发电子由一个轨道跳到另一轨道时,所放出的电磁波的波长也不相同。分析其波长,就知道是什么元素了。科学家们正是通过分析其他星球所放射的电磁波来了解该星球有何种元素的。
另外,红移现象(Red Shift)告诉我们,当一个星球远离地球而去的时候,它所放射到地球的可见光的波长会变长,即向红光方向移动,反之亦然。这样,测定其电磁波波长的变化,我们便可知道该星球是以何种速度离开或接近地球了。所以,物体所发射的电磁波,不仅可以告诉我们它们是谁,而且告诉我们它们正向什么方向运动。 想想电磁波在宏观和微观上的这种“指示”功能,再来读《约伯记》35节这句经文,“你能发出闪电,叫它行去,使它对你说:我们在这里”时,神的智慧是多么令人赞叹啊!
八、气压
压力是物质所给予每个接触面的重量。空气是气态物质,有重量,也必然产生压力。物理学家伽利略在十七世纪,从观察中已猜测到空气有重量。他的学生托里拆利(Torricelli)于公元一六四三年,用实验证明空气确实有重量。他把一支真空的唧筒插到井里,井水可顺唧筒上升,但不能超过三十三尺的高度。他想是井水上面的空气的重量所产生的压力把井水压入唧筒的;因空气的重量是一定的,所以产生的压力也是一定的。他用比重比水约重十三倍的水银做实验。他取一支48寸的玻璃管,玻璃管一端封闭,一端开口。他将水银注满玻璃管,然后将开口一端倒插入水银槽中。此时,玻璃管中的水银下跌了18寸,留下18寸的真空,水银柱的高度保持在30寸。这样,他不单证明了空气有重量,而且证明空气的压力所产生的重量相当30寸水银的重量。第一支气压计就这样诞生了。
早在托里拆利数千年前,《圣经》就指出空气有重量了。“神明白智慧的道路,晓得智慧的所在。因他鉴察直到地极,遍观普天之下。要为风定轻重,又度量诸水”(伯二十八23~25)。 “下流人真是虚空,上流人也是虚假,放在天平里就必浮起;他们一共比空气还轻”(诗六十二9)。显然,《圣经》中启示的空气有重量,既有道德方面的喻意,又有真正的科学内涵。