“逆轉(zhuǎn)思維”的價(jià)值
1820年,英國(guó)倫敦皇家學(xué)院化學(xué)教授戴維發(fā)現(xiàn),當(dāng)電流通過繞在鐵塊外面的導(dǎo)線時(shí),鐵塊便成了磁鐵。也就是說,電能產(chǎn)生磁鐵。
年輕的法拉第當(dāng)時(shí)還是皇家學(xué)院的實(shí)驗(yàn)員。他大膽地提出了一個(gè)問題:“既然電可以產(chǎn)生磁,那么反過來,磁能否產(chǎn)生電呢?”
正是這樣一個(gè)問題,叩響了通往重大發(fā)現(xiàn)的大門。
法拉第的提問才能并不是天生的,他對(duì)問題的洞察力是在科學(xué)研究中培養(yǎng)起來的。
1819年,丹麥的哥本哈根大學(xué)物理教授奧斯特發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線能使旁邊的磁針偏轉(zhuǎn)。英國(guó)的著名化學(xué)家華拉斯頓對(duì)法拉第提出了一個(gè)相反的問題,既然通電導(dǎo)線能使磁針轉(zhuǎn)動(dòng),那么,磁鐵也一定能使通電導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)。
法拉第非常贊賞華拉斯頓提出的問題,他不久就動(dòng)手做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。一年后,法拉第終于用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了華拉斯頓的假設(shè),磁鐵能使通電導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)。
這一事件給法拉第留下了深刻的印象,因而當(dāng)戴維發(fā)現(xiàn)電可以產(chǎn)生磁時(shí),法拉第就毫不猶豫地給自己提了新任務(wù):“必須轉(zhuǎn)磁為電。”
“嘗試錯(cuò)誤”
為了證實(shí)磁能轉(zhuǎn)化為電的猜測(cè),法拉第把磁鐵和導(dǎo)線放在一起,導(dǎo)線沒有產(chǎn)生電;不斷改變導(dǎo)線的位置,沒有電;不斷改變磁鐵的虛置,沒有電;不斷變換磁鐵的形狀和大小,沒有電;不斷變換導(dǎo)線的長(zhǎng)度和粗細(xì),沒有電……整整十年過去,他一無所有。
1831年10月17日,成功終于來臨了。法拉第將第一根磁棒插入繞著銅絲的空?qǐng)A筒里,就在插進(jìn)去的那一瞬間,連接銅絲兩端的電流計(jì)的指針竟然動(dòng)了一下;當(dāng)他把磁棒從圓筒里拔出來時(shí),指針又動(dòng)了一下。
終于成功了,他像孩子般狂跳起來。磁能轉(zhuǎn)化為電,那么這個(gè)世界就不愁沒電用了!
法拉第在實(shí)驗(yàn)室里成功地轉(zhuǎn)磁為電,逆轉(zhuǎn)思維的重要價(jià)值再次得到了證實(shí)。
在法拉第逝世31年后,美國(guó)的著名心理學(xué)家桑代克發(fā)表了《動(dòng)物的智慧:對(duì)動(dòng)物的聯(lián)系過程的實(shí)驗(yàn)研究》一書。他在這本書里提出“嘗試錯(cuò)誤”概念。
桑代克把一只饑餓的貓關(guān)進(jìn)一只特殊的籠子里。在籠子外面放著一盆魚。籠子的門上有一個(gè)機(jī)關(guān),只要貓一碰機(jī)關(guān),籠門就會(huì)自動(dòng)打開。開始時(shí),貓?jiān)诨\中亂咬亂撞,希望逃出籠子得到食物。后來,它偶然碰觸到機(jī)關(guān),籠門打開,貓?zhí)映龌\子。桑代克再將貓抓回籠中。這樣連續(xù)實(shí)驗(yàn)二十幾次后,貓一進(jìn)籠子就會(huì)去碰機(jī)關(guān)。
桑代克根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)認(rèn)為,動(dòng)物是用“嘗試錯(cuò)誤”方法來學(xué)習(xí)的。他又把“嘗試錯(cuò)誤”的學(xué)習(xí)方法推廣到人,認(rèn)為人在學(xué)習(xí)過程中也有“嘗試錯(cuò)誤”的特征。
法拉第用十年時(shí)間“嘗試錯(cuò)誤”,終于發(fā)現(xiàn)了震驚當(dāng)時(shí)科壇的轉(zhuǎn)磁為電的方法。“嘗試錯(cuò)誤”告訴人們,只要堅(jiān)韌不拔地追求某個(gè)目標(biāo),不斷調(diào)整方法,總能取得成功。
可貴的想象力
法拉第是一位嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)科學(xué)家,他大膽地設(shè)想有無數(shù)條看不見的線,把磁棒兩端連接起來,并把它們稱為“磁力線”。
多么偉大的想象力啊,法拉第的理論終于依賴這些看不見的磁力線形成了。
法拉第解釋道,只有當(dāng)線圈切割磁力線的時(shí)候,導(dǎo)線才會(huì)產(chǎn)生電。在磁棒插進(jìn)或抽出的時(shí)候,線圈切割了磁棒一端的磁力線,所以有了電;當(dāng)磁棒置于線圈內(nèi),線圈沒有切割磁力線,所以沒有電;當(dāng)磁棒在線圈內(nèi)稍作上下左右移動(dòng)時(shí),導(dǎo)線只是平行于磁力線方向運(yùn)動(dòng),沒有切割磁力線,所以也不會(huì)產(chǎn)生電。這是多么清晰的說明。
接著法拉第發(fā)現(xiàn),導(dǎo)線切割磁力線的速度愈快,導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)也愈大;切割磁力線的方向不同,產(chǎn)生的電流方向也不同。這就是著名的電磁感應(yīng)定律。發(fā)電機(jī)就是依據(jù)這個(gè)定律制成的。
夜晚,當(dāng)你靜靜地設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或構(gòu)思小說、劇本時(shí),請(qǐng)你望一望寫字臺(tái)上的明高的電燈光,它會(huì)使你聯(lián)想到在附近的發(fā)電石里,有無數(shù)條磁力線正在發(fā)電機(jī)里被切割。
大膽的想象曾使當(dāng)年的法拉第取得了成功,你也可以沿著他的足跡繼續(xù)前進(jìn)。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2010年3期