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      窮苦染匠終成電學先驅,卻被歷史塵封

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      1729年,格雷(Stephen Gray,1666-1736)在實驗中發現電傳導現象,并在同年與合作者實現了幾百米距離的電傳導,因此成為重要的電學先驅。他還發現了靜電感應等重要電學現象。因為這些杰出成就,格雷兩次獲得著名的科普利獎章(Copley Medal)。事實上,格雷長期賴以謀生的職業是染匠。他在繁重的體力勞動之余,堅持進行科學研究,在多個領域獲得成果,最終在60多歲時獲得上述重大突破,成為歷經磨難大器晚成的典范。遺憾的是,他的成就與生平至今都鮮為人知。

      撰文 | 王善欽、鄒莎莎

      窮苦的染匠

      1666年,斯蒂芬·格雷出生于英國肯特郡(Kent)的坎特伯雷(Canterbury)市。人們不確定他具體的出生日期,只能確定他在那年的12月26日接受洗禮。

      他的父親馬蒂亞斯·格雷(Matthias Gray)是一名染匠,母親安妮·蒂爾曼(Anne Tilman)生下四男三女,格雷排行第五。

      格雷在少兒時期接受了一些基礎教育,學習了拉丁文等語言,還擅長數學計算。17歲時,格雷的父親去世,長兄接管了染坊生意,格雷也干起染匠。

      格雷興趣廣泛,對天文學、物理學、地質學和化石研究都很感興趣。在探索過程中,他認識了皇家學會的助理秘書亨特(Henry Hunt,?-1713)與皇家學會秘書斯隆(Hans Sloane,1660-1753)。斯隆后來先后擔任皇家學會副會長與會長。二人都成為格雷科學事業的重要支持者。

      亨特將皇家學會收藏的伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)的《論太陽黑子及其天文學意義》、沙伊納(Christopher Scheiner,1573/1575-1650)的《太陽黑子》等著作借給格雷學習。可能從1692年開始,亨特與斯隆開始給格雷寄皇家學會辦理的刊物《哲學匯刊》(Philosophical Transactions),而格雷將自己的研究成果寫成文后,以信件形式寄給亨特。

      1695年,格雷的長兄去世,格雷接管了染布生意。格雷在寫給亨特的信中描述了光學等有關的研究,并提到:“這些實驗是在這個冬天,我從為生計所迫的繁忙事務中抽空進行的……”這是格雷現存最早的一封信,格雷的工作非常繁重,且僅夠糊口,他只能用業余時間從事科學研究。

      這些辛勞很快獲得了學術層面的回報。1696年到1698年,格雷在《哲學匯刊》發表自己學術生涯的前5篇論文,研究內容分別涉及顯微鏡、水顯微鏡、反射顯微鏡、制作近似拋物線形狀凹面鏡、用一個帶有測微計的氣壓計精確測定水銀柱的高度。

      現在來看,這三年的研究雖然沒有科學上的重要性,但體現出格雷的廣泛興趣與獨立研究的能力,也為他后來在其他領域的發展打下基礎。

      轉向天文學

      可能因為亨特的引薦,格雷認識了英國第一任皇家天文學家、格林尼治天文臺創始臺長弗蘭斯蒂德(John Flamsteed,1646-1719)。后者的職責是通過天文觀測,為測定海上經度、實現船只的精確導航提供基礎。

      此后,格雷的主要研究方向也轉向天文觀測,他自行研磨鏡片、制作望遠鏡,持續觀測了太陽黑子、月食、日食以及木衛食(木星的四顆大衛星被木星遮擋的現象)等天文現象。格雷觀測精確,計算嚴謹,深受弗蘭斯蒂德的好評。

      1699年,格雷發表兩篇論文,第一篇關于幻日,第二篇關于幻日與日暈。1701年,格雷發表一篇論文,討論如何通過觀測北極星來繪制子午線與確定時刻。1703年,他發表了關于太陽黑子的論文。1704 年 12 月,他寫信給弗蘭斯蒂德說:“今年太陽上出現的黑子給我帶來了極大的樂趣。”

      1706年5月1日,格雷在坎特伯雷觀測了那天發生的日食,并將結果發給弗蘭斯蒂德。后者將其推薦給皇家學會,這篇論文很快也發表在《哲學匯刊》。

      這些論文讓格雷在天文學圈子獲得名聲。如果他有機會成為一個職業天文學家,或許他可以在天文領域做出更重要的貢獻。

      在劍橋大學天文臺研究電學

      1707年10月,25歲的科茨(Roger Cotes,1682-1716)被任命為劍橋大學第一任普盧姆天文與實驗哲學教授(Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy)。科茨在數學和天文計算方面很有天賦,是牛頓的得意門生,也是后者“欽定”的《原理》第二版編輯。

      科茨上任后的計劃之一是在劍橋大學三一學院樓頂建一個天文臺。此時牛頓與弗蘭斯蒂德的關系已經惡化。牛頓希望科茨可以用這個天文臺獲得更多觀測數據,然后分享給他,這樣他就可以不再依賴弗蘭斯蒂德的觀測數據。

      科茨需要一位助手,格雷的侄子約翰(格雷二哥的兒子)當時正在劍橋大學學醫,他向科茨強烈推薦格雷。由于格雷此前已經發表過天文論文并獲得聲譽,科茨便邀請他來當助手。

      但是,這個助手崗位只包吃住,沒有薪水。弗蘭斯蒂德不贊成格雷選擇這個崗位。格雷的另一些朋友則勸他接受這個職位。最后,可能因為認為這份工作可以促進自己的科學事業并帶來學術榮譽,格雷還是將染布生意委托給他人,于1707年來到劍橋大學。此時,格雷已40歲。

      牛頓高度重視科茨正在建設的天文臺,捐贈了一臺造價不菲的時鐘。然而,科茨不具備統籌建設天文臺的能力,即使購買了新設備,也比不上弗蘭斯蒂德擁有的儀器。

      直到格雷離開劍橋大學,劍橋大學天文臺都沒有建成,也沒有證據表明格雷在那里進行過任何觀測。這倒讓格雷有了研究其他領域的機會。他閱讀了豪克斯比(Francis Hauksbee,1660-1713)的電學論文,對電學產生強烈興趣,開始進行相關研究。

      牛頓的密友、后來成為牛頓傳記作者的斯圖克利(William Stukeley,1687-1765)當時也在劍橋大學讀書。他回憶:“……格雷先生曾在我校擔任科茨教授的助手……;此人非常聰明,精通哲學、天文學、光學、力學,等等……我們三人常一起抽煙斗到很晚,還做各種哲學實驗(注:即科學實驗,當時科學為自然哲學)。”三人中的另一人是約翰。斯圖克利還寫道,1708年,格雷在劍橋大學向他展示了電學實驗。

      1708年9月,格雷離開劍橋大學,回到家鄉。他寫信給弗蘭斯蒂德,表示劍橋大學根本不可能通過自己的觀測制作出星表,“我無須再詳述我離開他們的緣由,因為我相信您已經知曉。”又寫道:“我們誰也沒想到,那些人竟會如此唯利是圖……”

      科茨于1716英年早逝,年僅34歲,讓牛頓深感惋惜。天文臺也沒有完全建成(后來的劍橋天文臺是在1823年建成的)。

      中年悲歌

      回到故鄉后,格雷繼續當染匠,也繼續在夜晚觀測天文現象,并將結果寄給弗蘭斯蒂德。

      1711年7月,格雷寫信向斯隆求助,懇求他向查特豪斯(Charterhouse)養老院的管理者說情,讓自己獲得入住資格。這所養老院為那些為國家做出較大貢獻的窮困紳士設立,每人有單間可居住,食宿免費,每年還可得到5英鎊津貼(相當于現在的1000英鎊),附設一所招收窮苦男孩的學校。但養老院最多只收留80人,名額競爭激烈。資助養老院的貴族所推薦的人最有希望入選。

      信中,格雷表示多年奮斗卻讓自己陷入困境:

      “多年來,只要維持生計的事務允許,我便將絕大部分時間用于天文學的研究,同時也對實驗科學的其他領域有所涉獵。考慮到我微薄的家境,購置書籍、儀器和其他材料已花費不少。

      我這樣做主要是出于天性使然,但也并非毫無期望,我希望能有朝一日獲得更大的收益,而不僅僅是滿足個人的興趣愛好。

      如今我已年屆四十五歲,覺得是時候考慮如何謀得一份安穩的生計了。由于幾年前背部受了傷,患上坐骨神經痛,如今身體愈發虛弱,從事現有工作已倍感艱難和痛苦。

      倘若能獲此大恩,我將非常幸福,而且我現在遇到的諸多重大干擾也將得以消除,這樣我就會有足夠的時間在天文學和導航方面做進一步的研究,或許還能有所發現,找到一些有用的東西。”

      然而,格雷的愿望沒有被滿足。有人認為斯隆努力奔走,但沒有成功;有人認為斯隆拒絕幫忙或無視他的請求。沒有證據表明哪一個說法是正確的。這也是現存格雷寫給斯隆的最后一封信。

      從1707開始,格雷寫了一篇電學論文與幾篇涉及太陽黑子的論文,寄給斯隆,但都很奇怪地沒有被發表。此后直到1719年,格雷都沒有發表論文。也許斯隆在那時候對他的態度已經變冷淡。

      申請進入查特豪斯養老院失敗后,格雷只能繼續在故鄉苦熬。繁重的體力勞動與傷病帶來的痛苦逼著格雷另謀出路。

      1713年,亨特去世。著名數學家泰勒(Brook Taylor,1685-1731;他因提出著名的“泰勒級數”而為后人熟知)與自己此前的導師基爾(John Keill,1671-1721)積極推薦格雷到皇家學院接替亨特,擔任助理秘書。

      泰勒在寫給基爾的信中說:“承蒙您如此熱心地愿意幫助我推薦斯蒂芬·格雷,我非常感激您。他非常適合為皇家學會服務,所以我本想極力推薦他。”但是,泰勒又無奈地說,“這個可憐的人非常害羞”,“對眾多學者的在場感到極度恐懼”,“我無論如何也勸不動他去考慮這事。”泰勒和基爾都不愿意放棄,泰勒希望基爾繼續努力勸說格雷。

      基爾此后的勸說起到了效果。1715年春,格雷來到皇家學會,但不是擔任助理秘書,而是擔任皇家學會的科學顧問德薩古里耶(John Desaguliers,1683-1744)的助手。此時泰勒已成為新任秘書。

      德薩古里耶經常在英國和歐洲大陸各地舉辦講座,介紹新的科學發現,偶爾在皇家學會做演示。格雷的任務之一就是協助他在皇家學會做演示。德薩古里耶還在后來的威斯敏斯特橋附近經營一家寄宿公寓,接待來訪對科學有興趣的紳士。德薩古里耶讓格雷在那里免費住宿,作為他擔任助手的報酬。

      在寄宿公寓,格雷和德薩古里耶經常在夜里一起進行天文觀測。此后,格雷多次獲準出席皇家學會的會議。這段時間并沒有持續太久。倫敦當局計劃修建威斯敏斯特橋,為騰出道路,德薩古里耶的寄宿公寓被列入拆除名單。

      即將無家可歸的格雷只好再次申請進入查特豪斯養老院。這次他通過倫敦的人脈,獲得了查特豪斯養老院的贊助人之一喬治(George Augustus,1683-1760)的推薦,終于在1719年6月成功被查特豪斯養老院錄取。喬治后來成為英國國王,即喬治二世(可以想象該養老院準入資格的競爭有多激烈。)

      該養老院規定申請入住者“應當宣誓聲明自己未婚”,因此可以確定直到此時格雷都沒有結婚,他很可能終身未婚。

      與他同在養老院的一個人后來在給斯隆的信中回憶:“我們確實會在周六和周二一起吃喝……格雷先生會抽上兩三根煙斗,他那饒有興致的交談給我帶來了極大的愉悅和滿足感。”

      重回研究:發現電傳導

      基本生存問題被解決后,格雷終于可以安心做研究。更重要的是,他不再擔任他人助手,成為一個獨立研究者。弗蘭斯蒂德在1719年底離世,格雷失去了持續進行天文觀測的動力,這客觀上讓他可以騰出更多時間進行自己的研究。

      1720年,格雷在《哲學匯刊》上發表一篇電學論文,報告了多種新的材料的電性質的研究,包括“羽絨纖維、頭發、狗耳的細毛、多種顏色和粗細的絲線、緞帶碎片、多種類型的亞麻布、棕色和白色的紙張、木屑、皮革、羊皮紙以及‘鍍金的牛腸’”。格雷發現,所有這些材料通過摩擦都能帶電。這篇論文意味著存在一類新的非剛性或半固態導體。

      事實上,從1707-1728的21年時間里,格雷只發表了這一篇論文。由于這段時間與牛頓擔任皇家學會會長的時間(1703-1727)有很大重合,一些研究者猜測格雷的沉寂可能是因為牛頓指示或暗示學會里的人排擠格雷,因為他是弗蘭斯蒂德的追隨者,甚至指控牛頓用自己的“專制”(tyranny)壓制了格雷的研究(如參考文獻[2]與[8])。這個猜測具有一定影響。

      然而,這個猜測沒有證據;并且,牛頓的忠實追隨者泰勒、基爾等人在那個時期一直在積極幫助格雷;德薩古里耶也是牛頓的追隨者,雖然他對格雷的性格有些意見,但也沒有壓制他的研究。這些事實說明牛頓壓制格雷的猜測并不可靠。

      最遲在1729年,格雷開始用新獲得的一根長約1米,直徑3厘米的玻璃管作為摩擦起電儀器。他用軟木塞塞住玻璃管兩端,以防止潮氣和灰塵進入其中。這是豪克斯比制定的方法。格雷想比較一下,玻璃管兩端都被塞子封住時與不被封住時,電的吸引力是否有任何不同。他得到的結論是“沒有任何不同”。

      1729年的一天晚上,格雷在房間里無意中注意到,當他摩擦玻璃管時,玻璃管末端的軟木塞會對羽毛產生引力,然后將其排斥。此后多次重復,都出現這個現象。格雷立即意識到:玻璃上產生的電傳導到軟木塞,使其帶電,“這讓我非常驚訝,于是得出結論:摩擦過的管子肯定把某種吸引的特性傳給了軟木塞。”

      為了進一步探究,格雷把一根10厘米長的細木棍插進軟木塞,在木棍末端放一個帶孔的象牙球。他發現象牙球可以吸引羽毛,而且吸引力更強;接著,格雷將0.6米長的木棍插進軟木塞,用油麻線連接木棍末端和象牙球,發現象牙球依舊帶電。

      然后,他用生活中常見的軟木球、水壺、火鉗等物體替代象牙球,發現這些物體也會帶上來自玻璃管的電。此后,格雷延長油麻線長度,從陽臺一直通到下面的院子,發現電還是可以傳導過去。

      就這樣,格雷首先本質上確定了“導體”和“導線”。

      為了讓實驗更可靠,格雷把檢測電力的羽毛替換為黃銅葉。1729年5月,格雷到諾頓莊園拜訪朋友戈弗雷(John Godfrey),先后用7米與10米的桿連接玻璃筒與軟木球,摩擦玻璃筒,發現球可以吸引到附近的黃銅葉。此后,他們將桿替換為不同長度棉線和桿的組合,電依舊能傳導。

      1729年6月底,格雷到肯特郡的奧特登拜訪朋友韋勒(Granville Wheler,1701-1770)。富裕的韋勒當時28歲,有一個非常宏偉的莊園。他們先后在莊園的回廊和谷倉用各種長度的麻線進行垂直方向和水平方向的電傳導實驗,都獲得成功,最長傳導距離超過60米。

      在進行水平傳導實驗時,他們用絲線將作為導線的麻線懸掛起來,避免麻線接觸墻壁。為增長距離,他們將導線折返。導線變長后,絲線無法承受其重量而斷裂。于是,他們用一樣細的金屬線懸掛麻線,結果實驗失敗了。

      他們最終意識到:絲線的導電性遠低于金屬線,而鐵絲會將電傳導到墻壁;只有一部分物質具有傳導電的能力,其中金屬尤為突出。這些實驗促使人們認識到物體導電能力的差異。這個發現啟發德薩古里耶于1740年提出“導體”和“絕緣體”的概念。

      1729年7月14日,格雷和韋勒在花園和田野里,實現了200米遠的電傳導。后來,他們又將距離擴大到270米。

      在格雷的研究之前,人們一直側重于研究靜電荷產生與靜電現象(電擊、發光等)。格雷首先發現并確認:電可以從一個物體傳導到另一個物體,并傳遞到一定距離之外。這意味著,“電”并不僅僅是一種“靜態”現象,而是有類似流體的性質。

      美國科學史家海爾布隆(John Heilbron,1934-2023)在《17與18世紀的電學:早期現代物理學的研究》中高度評價了格雷在1729年進行的一系列電傳導實驗:“1729 年,格雷做出了自吉爾伯特以來最重要的電學發現”。那時距離吉爾伯特(William Gilbert,1544-1603)逝世已經有126年。

      靜電感應與電的表面特征

      格雷與韋勒實現了幾百米的傳導距離后,后來者增加傳導長度就是順理成章的事了。例如,沃森(William Watson,1715-1787)于1747年將距離擴展到約4千米。而格雷并未滿足于增長電傳導的傳輸距離,開始探索其他電學課題。

      1729年8月,格雷發現,無需觸碰導線,只需將帶電的玻璃管靠近導線,就能將電從玻璃管傳導到導線上。這可能是靜電感應有記錄的首次發現。此后他與韋勒等人重復并改進這一實驗,讓玻璃管不觸碰導線的情況下向多個方向傳導電,都獲得了成功。

      同一個月,格雷制作了兩個橡木立方體,一個實心,一個空心。他觀察到這兩個立方體對物體的吸引力一樣,這表明了電的表面特性,也說明物體的電引力與物體的質量無關。后來電磁學大師法拉第(Michael Faraday,1791-1867)也得到這個發現,以至于人們在很長一段時間里普遍以為法拉第是第一個得到這個發現的人。

      接著格雷探索了流體的導電性。由于流體無法像固體那樣被放置在支架上,格雷巧妙地利用懸浮的氣泡來做實驗。1730年3月,格雷將肥皂溶解在河水中,然后用懸掛的煙斗吹出一個氣泡;將帶電的玻璃管靠近氣泡,氣泡吸引銅葉上升5到10厘米。

      格雷還探索了動物體的導電性。1730年4月,格雷和韋勒進行了一個著名的實驗:一個男孩被懸掛在絲線上,格雷用摩擦過的玻璃管靠近男孩的雙腳,男孩的臉和手將銅葉吸引到升高20到25厘米。然后他將銅葉放在男孩的腳下,將玻璃管靠近他的頭部,發現吸引力變小。(早期的這些實驗中,摩擦產生的電非常微弱,不會對人體產生危害。現在人們也經常用人體進行這類安全的靜電演示實驗,比如摩擦頭發,頭發因靜電豎起來。)

      從1729年到此后幾年,格雷與韋勒幾乎壟斷了英國電學研究(豪克斯比已經于1713年去世)。

      科普利獎與皇家學會會員

      獲得突破性成果后,格雷打破多年的沉默,開始為自己爭取應得的榮譽。

      1731年11月,格雷在貴族和眾多皇家學會成員面前演示了電傳導實驗,大獲成功。同月,格雷因在電傳導方面的研究獲得皇家學會頒發的科普利獎金,即科普利獎章(Copley Medal)的前身。

      科普利獎金源自1709年科普利(Godfrey Copley,約1653-1709)100英鎊的遺贈。他委托斯隆為皇家學會保管這筆資金,用利息資助皇家學會會員的研究:“用于實驗或以其他方式為學會謀福利,由學會決定和安排”。當時這筆錢一年的利息是5英鎊。

      此后到1725年,德薩古里耶多次獲得科普利獎金。1726年,斯隆提議將資助范圍擴大到與學會無關聯的“外來者”,即非會員的人士。有人說格雷是第一個獲得此獎的人這個說法并不正確。他是第一個以非皇家學會會員身份獲得這個獎的人。

      獲得科普利獎金意味著格雷成為那個時代的英國的頂尖科學家。

      1732年,格雷在《哲學匯刊》發表了三篇電學論文,其中的《在無任何導線接觸的情況下遠距離的電引力》報告了1729年8月發現的靜電感應現象。因為發現靜電感應,格雷于1732年再次獲得科普利獎金。

      同年,格雷被提名為皇家學會會員:“斯蒂芬·格雷先生,因其眾多奇特的實驗和觀察而聞名,現向本學會提出申請,擬被選為會員,特此推薦。”

      格雷成為皇家學會會員時已66歲。經歷大半生的坎坷磨難,格雷終于憑借自己敏銳的物理直覺與執著的探索精神獲得了學術界的高度認可。

      對歐洲大陸電學的影響

      格雷的成就不僅震撼了皇家學會的科學家們,還很快傳播到歐洲大陸。1732 年,法國的諾萊特(Jean-Antoine Nollet,1700-1770)和杜菲(Charles du Fay,1698-1739)拜訪格雷和韋勒,觀看了實驗。

      返回法國后,杜菲提出第一個全面的電學理論。杜菲對格雷贊不絕口:“他是一位在這個課題上勤奮鉆研并取得成功的人,我承認自己對他心懷感激,因為正是從他的著作中,我下定決心投身于這類實驗,而且他不僅對我已有的發現,還對我今后可能做出的發現都有所貢獻。”

      格雷寫信給皇家學會秘書莫蒂默(Cromwell Mortimer,1702-1752):“得知我的電學發現不僅得到了像杜菲先生這樣明智的哲學家的證實,而且他還有了自己的若干新發現,這讓我感到非常欣慰。”

      1735年,格雷在發表的兩篇論文中總結了一些有關電的實驗,并指出:通過幾次這樣的實驗,這種電火似乎與雷電的性質相同。他是最早認識到這一點的人之一。富蘭克林(Benjamin Franklin,1706-1790)在后來證明了這一點。

      格雷與韋勒的人體導電實驗在歐洲也廣受贊譽,被稱為“飛行男孩”演示,其變種一度成為歐洲電學實驗巡回演出的保留節目。諾萊特甚至進行了一個更壯觀的人體電傳導演示:約700名教士排成270米的長隊,導線將他們連接起來。諾萊特隨后將起電器制造出的電接到導線上,所有的修士都因為電流通過而跳起來。

      一貧如洗中離世

      電學方面的成就讓格雷名聲大噪,連續兩次獲得皇家學會的科普利獎金,卻沒有讓他獲得任何教職和相關的待遇。累計10英鎊的獎金,對他的經濟狀況并沒有根本的改善。他依舊依靠查特豪斯養老院的免費食宿和每年5英鎊的津貼過日子。

      他繼續做著電學實驗,也在出現罕見天象時重拾天文觀測的興趣:1733年5月13日,他與韋勒一起在后者的莊園觀測了當天發生的日食,并發表了相關的觀測結果。但他一生的天文觀測成果的價值遠比不上他在電學方面的成果。

      1736年2月14 日,格雷在查特豪斯養老院逝世,結束了清貧的一生。逝世前一周,他在養老院給韋勒寫了最后一封信:“不時有一些先生和女士們來我家觀看我的電學實驗。我希望等天氣轉暖、白晝變長的時候,來的人會比現在多。”

      格雷的侄子約翰為英國皇家學會列出格雷逝世后的所有遺產,但他的所有遺產就是諸如玻璃管、鐵球之類的簡陋儀器。這位電學先驅就是使用這些簡陋的工具為人類認識電流與電傳導做出了里程碑式的貢獻。

      格雷逝世那年的年底,皇家學會將科普利獎金改為“一枚獎章或其他榮譽獎項”。作為科普利獎金得主,格雷后來也被追授了科普利獎章。

      在所有偉大的科學家中,格雷屬于最受磨難的那一類。格雷一生苦難源自當時的社會對窮人出身的科學愛好者的不友好。

      當時英國與歐洲大陸(甚至全世界)的科學研究幾乎是富人的特權。有的科學家出身優渥,非富即貴;有的科學家雖然出身貧苦,但獲得貴族資助或憑借努力與運氣在中青年時躋身上流社會;有的科學家英年早逝,雖令人惋惜,但也少了幾十年的磨難。

      格雷不屬于這幾類。他出身卑微,沒有條件去考大學。他一生坎坷,前半生更是被繁重的體力勞動持續折磨,只能在工作之余從事科學研究。他要擠入當時的學術圈子,遇到的阻力非常巨大。

      此外,當時學術界的教職非常稀缺,要想獲得一個教職,必須等到在任者自然死亡或辭職。因此,即使他兩次獲得科普利獎,也只能繼續在養老院生活與做研究,而不是成為教授。

      死后的寂寞

      因為格雷在電傳導領域的開創性成果,斯圖克利認為格雷“是電學之父,至少是電的第一個傳播者。”許多人將電報、電話等電氣通信技術的發展追溯到格雷。例如,威廉森(Stephen Williamson)在2022年的文章中說:“可以理所當然地說,他(格雷)開創了電氣通信科學。”這個說法也許屬于“過度溯源”;但他至少是一位重要的電學研究先驅。

      科學史與科學哲學大師庫恩(Thomas Kuhn,1922-1996)在他的名著《科學革命的結構》中提到:“在那個時期,關于電的本質的觀點幾乎和重要的電學實驗者——豪克斯比、格雷、德薩古里耶、杜菲、諾萊特、沃森、富蘭克林與其他人——的數量一樣多。”

      德薩古里耶則于1734年評論:“斯蒂芬·格雷先生所做的電學實驗比當今及上一代所有哲學家加起來的還要多。”

      然而,令人遺憾的是,作為電傳導與靜電感應的發現者、重要的電學研究先驅,格雷在專業領域外至今依然鮮為人知,一些相對簡略的物理學史書籍里只有諸如“此后人們發現電傳導、靜電感應等現象”之類的一筆帶過的敘述。格雷在這些簡要敘述中完全隱身,成了“人們”之一。

      可以說,時至今日,格雷的成就得到的承認依然遠低于他應該得到的承認。

      他沒有留下畫像。人們甚至不知道他最后被安葬在哪里。

      2017年,位于坎特伯雷的肯特大學的物理科學學院才設立“斯蒂芬·格雷講座”(Stephen Gray Lectures),好像連他故鄉的人也直到那時候才認識到這位“鄉賢”的貢獻有多大,這不能不說是一件非常悲涼的事。

      縱觀格雷一生,我們看到一個不屈的心靈。他一度寄人籬下,在繁重的體力勞動之余研究多個領域,在人生的最后一個階段,他拿著微薄的津貼,使用簡陋的儀器,終于獲得了電學領域的奠基性成就。

      可以說他是歷經磨難、大器晚成的典范。他的成就值得后人銘記。他在無比艱難的環境下不忘初心、堅持科研的品格尤其值得后人敬佩。

      參考文獻

      [1] Clark, David H. & Murdin, Lesley (1979), The enigma of Stephen Gray, astronomer and scientist, 1666—1736, Vistas in Astronomy, 23 (4), 351-404

      [2] Clark, David H. & Clark, Stephen P. H. (2001). Newton’s tyranny: the suppressed scientific discoveries of Stephen Gray and John Flamsteed, W. H. Freeman, ISBN 0-7167-4701-4

      [3] Cohen, I. Bernard (1954), Neglected Sources for the Life of Stephen Gray (1666 or 1667-1736), Isis, 45 (1): 41-50

      [4] Ben-Chaim, Michael (1990), Social mobility and scientific change: Stephen Gray's contribution to electrical research, The British Journal for the History of Science, 23, 1, 3-24

      [5] Joseph Priestley (1767), The History and Present State of Electricity, London: Printed for J. Dodsley, J. Johnson and T. Cadell, 1767

      [6] Heilbron, John L. (1979). Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. University of California Press. ISBN 9780520034785

      [7] Stephen Williamson (2022), New light on Stephen Gray, FRS (1666-1736), Canterbury freeman dyer. ArchaeologiaCantiana. CXLIII: 292-304.

      [8] Chipman, Robert A. (1958), The Manuscript Letters of Stephen Gray, F.R.S. (1666/7-1736), Isis, 49, 4, 414-433

      [9]Kuhn, Thomas S. (1962). The Structure of Scientific Revolutions (1st ed.). University of Chicago Press. LCCN 62019621

      [10] Nature (1936), Stephen Gray: the First Copley Medallist, 137, 3460, 299

      [11] Higgitt, Rebekah (2019). “In the Society's Strong Box”: A Visual and Material History of the Royal Society's Copley Medal, c. 1736–1760. Nuncius. 34 (2): 284-316

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