第一章“电与物质关系”思想的起源
这项工作的第一部分致力于从我早期的实验中推导出的理论的发展。第二部分将特别具有实验性。我对物质解离的观察使我从事了各种各样的研究。尽管它们支离破碎，但我想，它们可能会引起读者的兴趣;对这些问题的解释将以一种不干扰这项工作总体计划的方式进行。
1.电在化合物转化中的作用
物理现象的规律可能是确定的，但由于我们不知道它们的根本原因，对它们的解释必然是不同的。如果事实没有改变，对它们的解释就经常被修改。一个伟大的理论一旦被接受，就会立即应用于对已知事实的解释。50年来，能量守恒学说似乎能够提供所有现象的关键。这一作用似乎是为电子理论所保留的。由于关于电的原子结构的主流思想现在受到重视，指出它们的起源也许是件有趣的事。
教条只是表面上自发的。被一种新信仰吸引的人特别欣赏它的新颖性，而它实际上是非常古老的。它的历史，通常被教科书所遗忘，展示了某些思想是如何形成的，以及它们进化的缓慢过程。
目前关于电解离(现在称为电离)的概念的起源，可以追溯到大约上世纪初的著名的戴维。当电流通过碳酸钾溶液时，他注意到钾流到一端，氧流到另一端，他的结论是正确的，但比他的时间早得多，即化合物的两种元素带不同的电，并通过结合而中和。把物体的元素聚集在一起并使之结合起来的亲合力，其起源一定是相反的电相互吸引。我们目前没有别的说法。
正是在戴维的假设下，贝采里乌斯创立了支配化学30年的二元论。被称为二元化合物的化合物，如酸和氧化物，是由一个负电的元素通过相反的电性相互吸引而结合成一个正电的元素。这种化合物叫做叔——也就是说，盐——是由一个电正的碱和一个电负的酸结合而成的。
二元论在大仲马时代消失了。洛朗和格哈德发现了取代现象，并表明在化合物中，电负性元素可以被电正性元素取代，而不会明显改变其性质。例如，三氯乙酸是由三个氯原子(电负性元素)取代三个氢原子(电正性元素)的醋酸。戴维和贝采里乌斯的观念，虽然是正确的，但在很长一段时间里都被抛弃了。
他们的阅读选择是杰出的法拉第研究的结果。1830年前后，他发现了电解定律，并测量了电池两极的物体在电流作用下分解时所释放的电荷。他指出，当电流通过盐的溶液时，盐被分解成两个带相反电的元素，这两个元素位于两极。这个过程的结果是把化合物分解成它们的元素，如我们所知，叫做电解。能够进行这种操作的物体称为电解质。分解的产物构成离子。简单的物体，被认为是不可分解的，显然不能成为电解质而产生离子。最后一点是最基本的一点。
在验证了巨大的电荷——一克氢电解产生96000库仑的电荷，以及所有原子量相等的物体的电荷相等之后，法拉第认识到，从而证实了戴维和贝采里乌斯的观点，即化学现象只是电现象——也就是说，电的位移。
他说:“代表身体同等重量的数字仅仅代表了电的数量。电决定了等效数，因为它决定了化合力。通过采用原子理论，我们说，在化学组合中彼此相等的物体的原子具有相同的电荷。构成电亲和的是与不同原子相关联的电的数量。最新的想法只是代表了法拉第观点的采用和延伸。目前，电离理论独树一帜。它产生了一种新的化学命名法，在这种命名法中，物体的性质被表示为电荷的函数，而不再像贝特洛所希望的那样，是热性质的函数。
热化学现在几乎被看作是一种正在消失的学说。我们现在认为研究物体的电反应远比研究它们的热关系重要得多。电荷及其分布的方式产生了物体的所有性质以及它们的组合所表现出的反应。
实际的电离理论可以用以下的表述来概括，但这恰恰重复了法拉第的思想:物体是由带正电的元素或离子组成的，有些带正电，有些带负电，它们最初结合在中性状态。在电池电流的作用下，中性分子分解为正离子和负离子，走向相反名称的极点。中性盐的分解可以用如下方程表示:NO3K = NO-3 + K+。
当一个离子离开溶液，在一个带相反电荷的电极上沉淀时——由于两个相反的电荷相互吸引——它就会从电极上收到一个与它之前所拥有的电荷完全相等但符号相反的电荷。为了确定这个量——例如，为了知道1克氢原子的电荷——我们只需要用适当的仪器测量中和游离离子所需的电量。
在刚才简要介绍过的电离史时期，人们已经承认，只有在电流的作用下，物体的元素才能解离成带电的离子，但不久我们就不得不进一步研究。
采纳克劳修斯提出的理论思想，阿伦尼乌斯认识到，要使化合物分解成离子，绝不需要电流。在稀溶液中，溶解的物质仅凭溶液本身就必须分解成离子。当电池的电极插入这样的溶液中，离子一定会被它们吸引——正离子被负极吸引，负离子被正极吸引。
这一理论显然是假设的，但由于易于解释而得到了承认。根据这一理论，金属盐的稀溶液中会含有与盐本身完全不同的东西。例如，稀释的海盐溶液绝不可能含有我们所熟悉的氯化钠。它会包含游离态的氯原子和钠原子。
这种离子态的氯和钠，一定和一般以这些名称命名的物质大不相同，因为我们实验室里的钠，如果不把它分解，就不能把它引入水中。这种差别一定是由于在氯离子和钠离子中，电是分开的，而在具有相同名称的物质中，电是中和的。
所有这些理论和产生这些理论的实验都向我们表明，电越来越被认为是物体性质的基本因素。这些性质只能从它们的电荷中得到。酸和碱的化学活性必然是它们所含离子比例的简单结果。像硫酸这样的强酸一定含有大量的自由离子，而像醋酸这样的弱酸则很少。化学反应现在越来越多地被认为是简单的离子反应。原子性或价性——也就是说，原子与不同物体的更多或更少的其他原子结合的能力——必须取决于它们的饱和电能力。例如，事实就是如此。在像氯化锌(ZnCl2)这样的盐中，由于锌原子带着很大的正电荷，它能使两个氯负离子保持平衡。
这就是目前的理论。事情很可能以一种不那么简单的方式发生，甚至可能以一种完全不同的方式发生;但是，当一种解释与已知事实相当吻合时，对它感到满意是明智的。
根据电子理论，电流体是由一定大小的粒子的集合组成的，这一理论是上述观点的直接结果，只能使这些观点更加精确。这个理论可以追溯到亥姆霍兹，由洛伦兹发展，它还通过原子获得和失去电子的能力来解释化合物和分解。因此，它们的价度将取决于它们可能失去或捕获的电子数量。那些像氦原子或氩原子那样必须非常稳定而不能获得或失去任何原子的原子，就不能形成任何组合。所有化学力都有电的来源。亲和力不会承认任何其他原因。这正是法拉第所说的，也是戴维所坚持的。
2.电在简单物体的解离中所起的作用
在最近的发现之前，我们无法想象可以将电的粒子从它们的物质支撑中分离出来。早期的实验似乎表明，没有物质的支撑，电是无法传输的，因此，在很长一段时间里，人们认为阴极射线是由物质粒子的投射形成的。
要把电荷和支撑物分开似乎是不可能的。更不可能的是，一个简单的物体也可能受到电离作用，也就是说，受到上文所述的元素的分离作用。一个简单的身体，根据定义是不能分解的，显然是不能被分解的。在氯化钾中把氯从钾中分离出来很容易;但是我们怎么能假设从氯中提取非氯的物质从钾中提取非钾的物质呢?
然而，在不到10年的时间里，被认为是不可能的事情已经不再是不可能的了。对阴极射线的研究，对气体的导电性的研究，对放射物的研究，最后，我对物质解离的普遍性的论证，都证明了可以从简单的物体中提取出与它们截然不同的东西。这种在大多数学科中都相同的东西，被赋予了电学性质，我们将认为它是由那些被称为电子的粒子所构成的。
不管这种解释有什么价值，简单的物体也可以被分离，这是肯定的;但是，由于这种想法与当时支配的学说完全相反，而且仍然需要找到某种理论来解释所观察到的事实，所以人们采用了旧的电离学说。因此，人们承认，在气体或游离的简单体中观察到的带电粒子是它们电离的结果。这个表达已经被接受很久了，不会让任何人感到震惊，而一个简单的身体的分离的想法似乎会令人不安。然而，这两个词的意思完全相同。当我们只看事实时，很明显，当从一个简单物体的原子中取走了与它完全不同的东西时，构成物体的原子就必然被分离了。
此外，这一结论也是经过多次犹豫后最终得出的。对镭的研究带来了信念。这个物体在很大程度上具有所有物体在很小程度上都具有的特性。它释放出大量原子分解的产物。通过研究这些产物，我发现它们首先与克鲁克管中粒子的排放物相似，然后又与所有物体在光或各种影响作用下的排放物相似。最后，必须承认，正如我很久以前证明的那样，物质的分离是一种普遍现象。
所有这些实验，其中许多都向我们展示了脱离了物质支撑的电粒子，自然给原子电理论，或称电子理论，注入了巨大的力量。这一点在我以前的著作中已经讲得很清楚了，在这里再讲下去是没有用的。如果仅限于把电看作是由不连续的粒子组成的，就不会有任何异议;但是，把物质看作是由电子构成的，似乎没有任何必要。电，像热和其他力一样，是原子内部能量的一种形式。我们可以从一切物质中提取电和热;但是，我们没有理由说物质是由电的粒子组成的，正如我们没有理由断言物质是由热的粒子组成的一样。
然而，在今天同电子学理论作斗争是徒劳无益的，正如在牛顿时代同光学上的发射假说作斗争一样。那些试图这样做的人甚至没有得到倾听，尽管未来已经证明他们是多么正确。因此，我不打算质疑它的价值。这个任务不太必要，因为用现有的语言很容易表达这种现象。因此，我将继续使用它，以清楚地演示。
庞加莱正确地说:“电子已经征服了物理学，许多人相当盲目地崇拜这个新偶像。”这个偶像，在现实中存在已久，只是改了名字。试图将物质简化为单一元素的确是一个古老的想法。它转化为一种精神上的渴望和对简单的渴望，这无疑是大自然所不熟悉的。人们不应该说这样的渴望是坏事，因为它们是努力的开端。因此，暂时的教条和有益的幻想刺激着我们的工作。我们不断地追求西西弗斯的解释任务，但总是希望这是最后一次。
第二章物质转化为电
1.物质转化为电
在我的上一部作品中，有好几章都致力于展示物质如何通过解离，通过一系列连续的阶段回到以太。在这种解离的最恒定的产物中发现了电。它是原子内部能量的解放的重要表现之一，这种解放总是伴随着物质的非物质化。
因为运动中的电代表能量，所以可以说，物体转化为电实现了物质转化为能量。这种现象与现代科学的基本原理完全相反，我的理论只有在对当前的观念进行彻底转变之后才会被接受。因此，回到如此重要的一个问题上来，并增加新的实验证据来支持已经阐述过的观点，也不是没有用处的。同样有必要说明的是，这一学说为迄今为止尚未得到最不充分的解释或根本没有解释的现象提供了关键。
2.电气化的影响
受影响而通电是一种最简单的电现象，也是最早观察到的电现象。摩擦过的密封蜡的滴答声会吸引像悬浮的沥青球一样的物体。通常对它的解释是众所周知的，因此没有必要在这里重复。此外，它与我们不久将要讨论的，在说明经典理论是多么不可接受的时候，将要讨论的同阶现象的现象是一样的。
这个关于光体相互吸引的实验实际上是物理学中最了不起的实验之一，只要仔细观察它，就能发现物质解离和原子内部能量存在的证据——换句话说，就是现代科学的两个重要原理的证明。
在旧的理论中，关于受影响的电的各种实验都暗示着这样一个非常独特的结果:一个物体上存在着有限的电，我们就可以从另一个物体上提取无限的电。
让我回忆一下，为了证明这一要点，证明影响电气化的经典实验。
放置在绝缘支架上的金属球(图1)以这样或那样的方式通电，因此接收一定数量的电流，其大小很容易测量。让我们在离这个球体稍远的地方观察一个导体——例如，一个长圆柱体，金属B, C，放在绝缘体d上。用一般的方法，我们马上就能认出这个圆柱体是带电的。如果球在第一个例子中接受了正电，就会观察到圆柱体旁边的部分带负电，而它的另一端带正电。如果触碰后者，使其与大地相连，整个圆柱体就会保持负电状态。现在，它可以通过它的绝缘支架移动圆筒来转移到其他物体上。
在释放了钢瓶之后，为了给它充电，我们只需要把它再次带到球附近，像以前一样行动。由于这些连续的操作——圆柱体的充电和放电——可以重复无限量次，因此必然可以得出这样的结论:一个带电的球只要充上有限的电，就可以在另一个物体上产生无限量的电。
此外，物理学家清楚地认识到这一点。贾敏在他的《科学技术的物理课程》(第四版，第4卷，第187页)中说:“影响力使我们能够通过有限的正电获得无限的负电”。我们可以这样解释这种显而易见的能量创造:要使一个物体通过影响充电几次，它必须被置换——也就是说，必须消耗相当于每一次新操作所产生的电能的功。
尽管这种把物体移动的简单运动转化为电的解释是站不住脚的，但是，通过产生一种无限延伸的电，而没有任何被电的物体移动的痕迹，就可以把可能性的一切表象从它身上去掉，这似乎是有用的。这在接下来的实验中得到了实现，这表明一个孤立在空间中的物体受影响而成为一个连续的电源。
A(图2)为影响通电体。我们可以用任何方式让它保持正电(1)。在下面我们看到一片半厘米宽、两厘米高的铝制或金箔。B是放在桌子上或拿在手里的金属棒。经过几次试验，很容易找到一个位置，使金属条在空间中完全而无限地静止不动。尽管它有轻微的一致性，但它仍然是固定的，僵硬的，就像弹簧一样，它的尖端发出在黑暗中可见的小火花。它的各个部分都有电荷，电荷的方向如图所示。
如果给球带负电而不是正电，铝片就会附在球上，在空间中就不会静止不动了。
这个实验给我展示过的物理学家们留下了深刻的印象，因为观察到的平衡很难解释。不能认为金属箭仅仅是由于在其末端反方向施加的电吸引而静止不动。要在一块铁块上保持在两个方向相反的磁极之间是不可能的。只有在东方传说中，我们才看到穆罕默德的棺材被放置在其周围的磁铁作用而固定在太空中。
上述实验中的铝箭只是静止不动，因为它是粒子不断发射的中心。此外，我们在这里要研究的不是一个平衡的问题，而是金属在通电球的影响下不断发出的电。在黑暗中很容易看到的金属尖发出的小火花，就清楚地说明了这一点。
在这样安排的实验中，产生的电只能由构成铝带的元素发出。从一块孤立的金属碎片中，我们可以提取出无限数量的电，我们如何解释这一事实呢?
熟悉我以前研究的读者肯定会猜到其中的解释。它完全包含在对以下三个原则的阐明中:(1)物质包含着巨大的能量库;(2)可解离;(3)在解离过程中，原子以各种形式，特别是以电的形式，释放出在原子形成时所积累的原子内能量的一部分。
前面实验中的金属箭头在各方面都可与镭碎片相媲美。唯一的区别是，铝的碎片不像镭那样自发地解离，而是在电作用的影响下才非物质化。
当我们摩擦一个物体时，当我们把它置于通电源的影响下时，或者当我们让它受到以太的任何一种干扰时，比如一束光，我们所做的事情与将运动或其他能量(如课本上所教的)转化为电能是完全不同的。因此，我们所影响的不是一种转变，而是一种力量的解放。我们只要把适当的试剂加到物质上，就能把物质解离。电是这种分离的表现之一。
正如我已经说明的，原子内部能量的大小是巨大的，因此我们可以理解，从极微小的物质中可以释放出极大量的能量。这种排放是可观的，但不是无限的;如果上述实验持续几个世纪，我们很可能会看到铝因转化为电而逐渐减少，最终消失。我们应该已经见证了物质完全转化为能量的过程。
本章所描述的影响电气化实验正好实现了这一演变过程。我们可以从物理学家们眼前已经存在了几个世纪的基本事实中读到它，但他们却不明白它们的意义。
由此进一步得出结论:电是物质解离的产物之一，同时也是物质解离最活跃的介质之一。由于它对物质元素具有特殊的吸引力，它是一种合适的试剂，我在前面的一章中已经说明了它的重要性。它是一种物质对它毫无防御能力的物质，而它却能够对抗非常有能量但不适当的反应。
一个微小的电粒子的不可抗拒的吸引力可以使物质游离，这些物质可能被炮弹的撞击粉碎，甚至挥发掉，但却不能非物质化。
3.电影响的不同形式
在最后一个实验中，也就是固定在空间中的铝条的实验中，我们已经看到了发光粒子投影的影响，而在之前的经典实验中，这种投影是不可见的。
因此，我怀疑受影响的电气化现象可能是通过不同的机制发生的。为验证这个假设所做的研究使我能够认识到它的正确性。
首先，让我们注意到，根据电子理论，受影响的电气化可以得到一个非常简单的解释，因为只要承认受影响的物体通过有形或无形的电子就足够了，根据众所周知的机理，这些电子在空气中通过后立即转化为离子。
德·欣先生反对这种解释，他提出了一个非常严重的反对意见:如果受影响产生的电气化是由于粒子从受影响体中投射出来，那么它就会被一层厚玻璃的插入所阻挡，但事实并非如此。这在后面给出的实验中可以清楚地看到，这些实验显示了影响作用于完全受三个同心金属外壳保护的物体。因此，电子理论对于解释影响引起的电气化是非常无力的。它可能是由某种不同的机制产生的，如下面的实验所示，这些实验证明，受到相同电影响的物体，根据不同的环境，可能获得相反符号的电荷。
没有人意识到——因为这也是物理学中最基本的实验之一——如果一种带电的物质——例如一根被摩擦激发的硬橡胶或玻璃棒——被靠近验电器的球时，电极会受到影响而立即散开。一旦通电的物体被收回，它们就会掉落，因为在球和叶子上产生的相反符号的电荷一旦影响停止，就会重新结合。
一代又一代的物理学家和他们的学生都在重复这个实验。如果他们想到把测电器的电极在球上方的时间从几秒钟延长到几分钟，他们就会观察到——也许会有些惊讶——在电极被抽出之后，金箔仍然分离着，而球的电荷符号也发生了变化——也就是说，它从起初的正电荷变成了负电荷。此外，所产生的影响取决于受影响主体的形式，如附图(图3至图5)所示。在这里，我们看到的影响模式是相继发生的，但不是相互叠加的。把它们弄混是不可能的，因为它们各自对应着不同的电荷。
在图5的情况下，受影响体的板状形式是电荷符号不改变的原因，并且是当通电杆被收回时叶子掉落的原因。
在图3和图4的情况下，情况完全不同;当我们拿走电棒时，树叶仍然带电。图4的验电器在几秒钟内就能完成实验，而图3的球验电器则需要继续使用硬质橡胶棒12分钟左右才能成功。
解释装药的维持或其反转后的硬质橡胶棒已撤出是非常简单的。
以图3为例。我们知道，球在负电的乌铁棒作用下的电荷，一开始是正的，树叶的电荷是负的。如果用手指触碰球，就像我们通过影响给验电器充电一样，负电荷就会进入土壤，而正电荷则被电极上的负电阻挡住，留在球上，并在手指和电极一退出时就流入树叶中。最后，叶子带正电。
我们注意到，如果将橡胶棒放置在电极球附近足够长的时间，相反，当它被抽出时，手指不接触电极球，电极就会保持负电荷，而不是正电荷。为什么?
电磁铁棒一靠近检电器的球，就会受影响带正电——就像另一段中提到的圆柱体实验一样——负电就会被吸进树叶中。如果不抽走乌橡胶棒，而是延长它的存在时间，它就会强烈地吸引球上的正电粒子，当它被抽走时，金箔就会保留它们最初获得的负电，然后将负电扩散到球上。因此后者，一开始带正电，现在带负电。最后，整个仪器带有负电。
在图4中，球的正电荷转变为负电荷的过程比图3中要快得多，这是由于给了测电器棒的尖形形式。在图5中，由于仪器的平板状形式，电荷符号的转变根本没有发生，这使得每单位表面的电流密度非常小，以致于它无法逃逸。
通过影响使验电器带电的理论与我们在前一段讨论过的将带电的球体靠近圆柱体而使其通电的理论完全相同。通电的球体代表橡胶棒、圆筒、金箔和固定在其上的验电器球。
但如果这两种仪器是相同的，那么其中一种仪器给出的电的起源理论对另一种仪器也是有效的。我们已经看到，一个带电的球体放在一个绝缘的金属圆柱体附近，把金属圆柱体的物质解离，并把它转化为电。当一根通电的杆子靠近一个验电器的球时，这个球的金属也同样被解离，而其中所显示的电就是这个解离的产物。
4.绝缘体漏电荷的机理
电能够通过传导、对流和影响在导电体中扩散。它是如何在非导电体中扩散的?
麦克斯韦的理论是众所周知的。根据他的说法，电在介质中不能循环，因为它必须克服不断增加的弹性电阻，而弹性电阻很快就会阻止电的传播。
的确，电介质可以在很长时间内保留一部分电荷。我对石蜡块进行了通电，在18个月后，石蜡块保留了微弱的残余通电。但同样明显的是，电介质很快就会失去大部分的电，因为一根受摩擦刺激的硬质橡胶棒，其电势可能超过1500伏，在几分钟内就失去了大部分的电荷。如果我们承认，一个物体所保留的电量，是由它周围的绝缘气体和同样绝缘的乙醚的压力维持在它的表面的，那么它竟然不会更快地消失，这甚至是令人吃惊的。当这些对抗作用之间不再达到平衡时，部分电流就会漏电。
我的研究证明，绝缘体的电损失受两种方式的影响:(1)通过对流——也就是说，通过粒子的发射;(2)通过传导——也就是说，通过沿着带电的物体传播到它的一端，就像导体一样。
这最后一种传播方式，显然与主流理论相反，可以用下面的实验来证明
准备一些长约1米的硬质橡胶棒或石蜡棒。只在它们的一端摩擦2厘米使其通电后，将未通电的一端与连接着验电器球的导电体接触。一开始没有发现金箔的位移，但通过延长接触几分钟，仪器就会慢慢改变。因此，电流沿着未通电的部分传播。
这个实验表明，事实上，电在绝缘体和导体中都能自我传播，但在第一种情况下要比第二种情况慢得多。因此，当我们谈到电的速度时，我们必须说，根据所使用的人体，它的速度从每秒几厘米到每秒30万公里不等。
5.从化学分解和由影响或摩擦产生的电中观察到的张力差异的原因
我们知道，在任何类型的电池中发生的化学反应所产生的电流，其释放量随电池的大小而变化，但其张力与电池的尺寸无关。无论是顶针大小的电池，还是房子大小的电池，其张力都是一样的，而且总是非常微弱，因为每个电池的电压几乎不超过2伏。
这与不经任何化学试剂——也就是说，不经摩擦或影响——干预而从物质中获得的电是截然不同的。这时产生的电量是极其微弱的，但它的张力却是极其巨大的。一根简单的硬质橡胶棒的摩擦可以超过1500伏特，而实验室中使用的最小的静态机器也可以轻易达到50000伏特。为了获得与电池相同的电压，需要将所有元素加在一起，收集大约25000个电池。
这些差异给老物理学家们留下了深刻的印象，也就是所谓的静态和动态电的划分的起源，这一划分给科学带来了50多年的压力。尽管由于张力的不同而产生明显的不同，电池产生的电与静态机器产生的电是相同的。当电池和静态电机的两极用一根电线连接起来时，它们都会产生一种被磁场包围的电流，这种电流能够使检流计的指针偏离。
一个两极分开的电池，在各方面都可与一个刚充电的静态机器相媲美，两者的两极相距很远。机器的极和电池的极一样，电势也有一定的差别。当它们用电线连接时，电流从一极流向另一极，正是这种流动构成了电流。既然化学分解产生的电和机器中简单摩擦产生的电没有什么区别，为什么化学分解产生的电池的电只有1伏或2伏的张力，而简单摩擦产生的电的张力是电池的2万或3万倍?教科书对这个问题只字未提。
由于我们所知的化学分解没有一种会干扰摩擦或影响机器，所以后者产生的电可能有分子反应以外的另一种来源。如前所述，它是从原子的解离开始的。当电从一个简单的物体中获得时，无论是由于影响还是由于摩擦，它都只是原子内部释放出来的能量。既然后者存在于物质中，处于极端凝结的状态，那么在高张力下从它发出电就不足为奇了。相反，当它不是由原子的解离产生，而是由分子平衡的改变产生时，它的电位就非常低。与原子内部的能量相比，分子内部的能量非常弱。
我已经在几个实验中注意到，其中最重要的一个已经在上面提到过，在这个例子中，原子内部的能量在高电位下转化为电。
迄今为止，摩擦通电一直是通过摩擦绝缘物体——松香、玻璃等来实现的。为了证明前面的论点，最好使用传导体。通过使用简单的物体，如纯金属，我们避免了所有外来因素可能进入，当使用诸如玻璃或松香等复杂物质时。
为了便于进行以下实验，必须将各种金属的条状物(铜、铝等)牢固地固定在硬质橡胶手柄上，形成一个约10平方厘米的矩形。如果一只手拿着硬质橡胶手柄，用另一只手拿着的猫皮轻轻摩擦金属片，就会看到，当金属靠近电磁仪时，它被充电的电势从1000到1500伏。金叶有时会水平突出，甚至可能被撕裂。
实验只有在大气非常干燥的情况下才能成功。如果为了使金属干燥，它被加热到大约100度或更高的温度，在冷却后，它不能再通过摩擦通电，只能非常轻微地通电。然后，只有在经过一定的时间推移后，它才恢复在高电位下通电的特性，时间长短随金属的不同而不同。
温度对某些金属的影响很小，如铜;但在其他方面，如铝，则有很大的影响。后者在加热后的一刻钟内不会恢复强通电的特性。
当金属处于容易通电的状态时，只要用猫皮轻轻盖过它一次，它就能通电到几百伏的电势。因此，正如我在别处说过的，只要触摸物体，就能从中获得电，这是完全正确的。用如此简单的方法所取得的如此迅速的转变，仔细一想，总觉得很不寻常。更引人注目的是，两种异质金属的简单接触使其通电，所获得的电势只有几伏——也就是说，非常微弱，用普通的验电器是无法观察到的。发现了电气化的伏特，只是通过他的冷凝验电器成功地证明了这一点。
如果金属因摩擦或受影响而通电不依赖如此多变化无常的大气条件，用适当绝缘的金属板取代静态机器的中空玻璃或硬质橡胶板可能会有好处。
在这一漫长的研究过程中，我们经常记录到，尽管物质表面上很稳定，但只要把对它敏感的试剂投入作用，它就很容易被解离。最强大的力量似乎也无法控制它;我们可以将其粉碎、煅烧和挥发，而不改变其重量。然而，只要轻轻触碰它，让一缕微弱的阳光落在它的表面上，它就会开始不稳定，开始解体。力就是从这种不稳定性中推导出来的。电、热和宇宙中所有的能量都代表着物质的不稳定形式。
在这项研究中，更让我们震惊的是最小的物质粒子中所包含的巨大能量。这些能量也许在生物现象中起着重要作用。我们已经从诸如毒素、分裂和胶质体等物质的作用的重要性中窥见了这一点，这些物质只含有不可估量的物质痕迹，然而，毫无疑问，这些物质是以一种可以释放其能量的形式存在的。我们显然发现自己置身于一个新世界之中。对它的深入研究将改变我们目前对宇宙的所有概念。
第三章磁学、磁感应和力线问题
1.磁力问题
我们在影响通电的例子中所遇到的问题，同样也出现在磁性和磁感应现象中。
我们知道永磁体可以磁化无限数量的铁棒。因此，有限的磁力似乎可以产生无限的磁力。
说磁铁的磁性只是用来使受其作用的铁分子定向，这根本解释不了什么，因为如果是这样的话，这种定向就需要消耗能量，这就会耗尽磁化体的磁性。
磁的解释显然是困难的，我们仍然坚持安培特定电流的旧假设，尽管它引起了所有的目的。洛伦兹的理论——然而，他并不十分坚持——也并不令人满意。他说:“可以假设，磁铁中存在旋转或旋转的电子。”
观察告诉我们，磁石中存在着磁力线，磁力线的存在性和方向可以用经典的磁谱实验清楚地显示出来。它们共同构成了所谓的磁场。
那么，让我们坚持这样一个实验事实:磁力是伴随着一种叫做力线或力管的未知结构的物体的发射而产生的。它们合在一起就形成了一支铅笔，铅笔的大小取决于某些条件，比如磁铁的截面。为了解释连续引入磁场的所有铁棒的磁化现象，如果我们承认它的力线立即被它们相遇的铁棒所占据，并立即被从磁铁中发出的数量相等的其他铁棒所取代，那就足够了。
但我们只是把困难向后推了一步。一块磁铁如何能无限地弥补它在磁化另一个物体时所失去的力线?
我们只能通过重复我的关于物质的分解和它所包含的原子内部能量的大量释放的理论来解释这种显然无限的产生。原子内部能量的表现形式有很多。热和电是其中的两种，毫无疑问，它们还必须加上磁性。
一块磁石可以产生几乎无限多的力线，就像一块镭碎片可以产生几乎无限多的热量和某些辐射一样。同样，这些辐射能够被邻近的物体捕捉，并赋予它们镭本身的特性。这就是所谓的诱导性放射性现象，它与磁化体的邻近所引起的磁性有很大的相似之处。
我将不详述前面的解释，因为不可能通过实验来验证它的有效性。
此外，物理学家几乎放弃了解释与磁性有关的现象的尝试。庞加莱在下面一段话中已经很好地说明，人们普遍承认的解释是多么糟糕
“磁铁吸引电流;机械功是在这里产生的，但它是从哪里来的呢?为了不承认我们的尴尬，我们仍然可以用口头的解释来说明所获得的功来自于系统势能的减小。实际上，两块永磁体相互作用的方式就是用这种方式来解释的——不能说解释了。
“但是，当我们看到电流在电磁力的概念下移动自己，并确定我们可以因此获得连续的旋转时，在这种情况下，得到的功似乎不太可能来自系统势能的相应损失。事实上，我们必须假设这种能量可以说是无限的，而这种假设是与常识相抵触的。
2.归纳法问题
同样的问题同样存在于磁感应中。在有一定数量的磁力的情况下，我们如何能产生明显无限数量的感应电呢?
用一根金属丝把磁体的力线剪断，金属丝的两端与一个检流计的端子相连，我们就可以证实在金属丝通过力线时，出现了所谓的感应电流。只要不断地在磁场中位移金属导线就足够了。
我们的磁电机就是基于导体切断磁力线而产生电流的这一基本事实，而与磁电机的区别仅仅在于电磁铁取代了固定磁铁。这里我们只考虑第一个名字，这样可以使我们的演示更清楚。
在这些磁电机中，上面提到的单线缠绕在固定磁铁两极之间旋转的滚筒上，以便一次又一次地切割磁力线。只要线圈继续运动，磁铁的磁性就会转化为电。由于磁力是有限的，所以我们产生的电是无限的。
根据目前的理论，这种以有限的磁力为代价而产生的无限的电，是这样解释的:这是线圈的旋转运动，它被电转化了，或者，如果你愿意的话，它被用来抵消电动势的功率，又以电能的形式遇到了。事实上，这样的变形就像把铅放在瓶子里摇一摇就能变成黄金一样不可思议。动能不太可能发生这样的转变，必须为这一现象寻找另一种解释。
所提出的解释，就是上面对同阶现象所作的解释，并没有建立在蜕变的基础上。物质很容易分解，构成了原子内部能量的巨大蓄水池，我们只要承认，传导体所抓住的力线，以原子内部能量为代价，不断地被替换掉，从而切断它们，使它们以电流的形式流动就足够了。由于磁力几乎是取之不尽用之不竭的，所以一块磁铁几乎可以提供无穷多条力线。
传导体在磁场中的位移只是为了使其处于吸收力线并使其形成电流所必需的状态。因此，要产生一定数量的电，就需要一定量的运动和相应的功;但是，我们没有任何理由由此推论出物体的简单运动转化为电。
因此，当我们看到这些巨大的发电机运转时，我们不能说它们代表的是转化为电的运动。它只是以电的形式出现的游离物质的原子内能量。
在这里，我们再次看到我所提出的关于物质的解离和原子内部能量的大小的原则的丰富性。物质中蕴含的巨大力量使我们能够解释大多数现象，从照亮街道的电到生命起源的太阳热。
3.力线起源的问题
在我们刚刚检验的大多数现象中，力线进入。它们似乎是电的基本元素。
法拉第从一个与当时大多数物理学家的想法相抵触的观点出发，即物质不能在远处——也就是说，在它不存在的地方——从一个连接带电物体的中介的存在出发。因此，他认识到，这些最后的粒子被贯穿整个空间的力线所包围，也就是产生它们作用的所谓电场。
这位杰出的物理学家把这些线条归结为一种非常真实的存在，而决不把它们看作是一个简单的数学表达式。他把它们看作一种弹性弹簧，相互排斥，把带着相反符号的电的物体连接起来。他们的四肢贴在这些身体上，就构成了电荷。
法拉第通过一个经典的实验，证明了磁体周围的力线。这个实验是把铁粉撒在一张卡片上，卡片下面放着磁体的两极。这些锉屑沿着力线的方向分布在卡片上。
法拉第对这个理论进行了扩展，认为带电的物体被类似磁极周围的力线所包围。目前，我们有几种方法可以使它们的存在一目了然。甚至可以用发光离子来拍摄它们，在放电时，发光离子沿着它们的方向移动。图7显示了绕绝缘通电体辐射的力线。图8显示了两个带有相同符号电荷的物体之间的力线的斥力。
(1)在带静电电荷的导体之间也会出现力线，这可以通过在导体之间插入一个装满松节油和硫酸奎宁晶体的玻璃容器来显示。参见科尔比的《电学导论》，1903年，第125页，等。]
力线是由什么组成的?麦克斯韦当时认为是由以太细胞构成的，旋转的圆线充当轴。它们之间存在着构成电的粒子。没有任何实验可以证实这一理论。我们必须把自己局限于注意力线的作用，而不能说明它们的结构。它们具有的特性表明它们是在宇宙中产生的，而不是在它们出现的物质中产生的。
这些性质中最基本的一个，尽管在教科书中几乎没有提到，就是能穿过所有的物质，无论是导体还是绝缘体，或能象能穿过一样。x射线和镭发射的粒子只在很小的程度上做到这一点。正是因为这种性质几乎没有被物理学家察觉到，所以在发现辐射穿过物质的时候，他们印象深刻。然而，通过力线穿过物体要比x射线容易得多。如果这些力线能够作用在照相底片上，x射线就不会引起我们所记得的那种兴奋。仅仅是这些最后的物质在人体中不完美的穿过，就使人们得以对手骨进行著名的摄影，这已经被谈论得很多了。
法拉第笼的实验表明，被与大地相连的金属丝网包围的物体不能接受电荷，这让我们忘记了金属是多么容易被力线穿透的。金属去掉了接地线，就不反对任何阻碍它们通过的障碍。
图9所示的装置，我为了使通过金属和绝缘体的力线明显通过，证明了一个由三个同心圆柱体(金属或橡胶)保护的验电器可以瞬间充电。金属圆柱体自然被放置在绝缘支架上。
物体对磁力线的透明就像对电力线的透明一样，但这是众所周知的，不需要证明。每个人都知道磁铁不能通过门或非磁性金属体在指南针中起作用。
此外，没有什么比验证这一点更容易的了。指南针被放置在离磁铁很近的地方。一旦发现指针的偏差，就在指南针和磁铁之间插入一块厚的非磁性金属板。指南针的指针没有移位。因此，力线穿过金属而没有被任何吸收的痕迹，作用在罗盘上。但是，如果插入的物体能够磁化，它就会抓住磁铁的力线，然后就会构成一个磁幕。就像前面说的，当我们在磁场中移动导体时，这是对产生磁化和磁感应的力线的捕捉。
刚才所证明的这些力线的性质与物质没有任何相似之处，但显然它们来自物质。一根带电的玻璃棒或树脂棒的附近就能吸引他们离开它，而把后者抽走就足以让他们回到它那里。
即使不把带电的物体和物质联系起来，我们也能从中画出力的线。使两种异质物质接触就足够了。然后我们观察到，如果两个物体的表面被拉开，它们就会被力线连接起来，力线会随着表面距离的远近而变长或变短。正如法拉第所说，它们是真正的弹性线，但它们是由什么构成的呢?如果它们只由醚组成，它们无限延长和缩短到分子尺寸的特性就不容易解释。
在今天，几乎不可能对武力线的真实存在提出争议。由它们形成的磁场是一种粘性介质，当我们使它运动时，它会拖着被卷入其中的物体。引入磁场的大量金属随着磁场旋转。现今的工业电利用这些“旋转场”使物体在没有任何物质机制的情况下运动。
这些事实，至今还难以解释，尤其倾向于把物质与以太的密切关系作为证据，这是我一直坚持的，也是今天的科学划分为两个截然不同的领域。当它们的极端形式——例如，一束阳光和一块金属——单独研究时，它们实际上似乎非常不同。但是，通过考察把这两种外表如此不同的形式联系起来的中间元素，我们就可以证明，以太和物质不是两个独立的世界，而是同一个世界。
第四章电波
1.电磁波的性质
1888年，物理学家赫兹发现，振荡放电在以太中产生一系列类似于物体落入水中所产生的波动。他证明了这些波像光一样传播、折射和偏振光，并且以相同的速度循环，只是在尺寸上与光波不同。最小的电波是5毫米长，而最大的光波是50微米长。因此，后者比前者小100倍。
电磁波在与导体相遇时产生感应电流。正是通过注意到这些电流产生的火花，赫兹揭示了今天以他的名字命名的波的存在;无线电报就是基于这些电波在太空中的传播。要在远处揭示它们的存在，我们只需要找到一种类似于听觉或感光板光的试剂。
电磁波和光的唯一共同特征是它们的传播速度，以及它们的反射、折射和偏振能力。但必须指出，以太的任何周期性扰动，无论其原因是什么，必然具有类似的性质。因此，从这个推论出赫茨波和光波的同一性，也许是太过了。只有当它们也具有电磁特性，从而能够在导体中产生感应电流时，这一点才能被恰当地承认。现在，我们还无法从光波中获得任何电或磁现象，也无法验证光波在电线中的传播，就像电磁波一样。
人们不会有兴趣纠缠于这些差异，因为光的电磁理论——现在已被普遍承认——与当今物理学中普遍存在的对简单和统一的向往是一致的。只有时间才能阻止这种观点的潮流。
因此，我们放弃对现在已被普遍接受的类比的价值进行争论的想法，只顺便说一句:赫茨量之于电，就像辐射热之于物质循环一样。一个受热的物体向以太辐射出所谓的辐射热波，它会提高所落物体的温度。一个带电的物体突然放电，会发出所谓的电磁波，这种电磁波会给它们相遇的物体充电。在这一点上有一种相似之处，然而，这种相似之处绝不能使人认同。决定辐射热波产生的原因似乎与电磁波的原因只有遥远的相似之处。
2.物质对电磁波的敏感性
我们对物质研究得越多，就越被它非凡的敏感性所打动。在它表面的刚性之下，它有着非常复杂的结构和紧张的生命力。金属碎片可以在几百公里外受到以太的简单振动的作用，从而成为电流的导体，它们最初是通过电流通过的。这种印象的能力是以太与物质之间关系的另一种暗示。
赫兹所用的电磁波试剂不是很灵敏。它只不过是由一根弯成圆圈的铁丝组成的，在它的末端是两个紧紧挨在一起的球。他在空中移动着听筒，看见在波经过的过程中，球和球之间产生了小的感应火花。他从一面巨大的圆柱形抛物形金属镜子里接收到这些波，他意识到，正是在这面镜子的焦点上，最能产生火花。他强迫它们穿过沥青棱镜，观察到它们偏离了方向。这样就证明了它们的反射和折射。
赫兹的接收器不是很灵敏，因为它在距离发射点几米以外的地方没有发现电波的存在。这是幸运的;因为，如果赫兹使用的是现在用于无线电报的接收器，那么要发现反射、折射和偏振的现象就会非常困难。事实上，我经常注意到，放在赫兹反射镜聚焦处的敏感接收器，或放在它的旁边，甚至在它的后面，都能给出相同的信号，我将有机会解释为什么。正如在科学史上经常发生的情况一样，粗陋的仪器比精巧的仪器提供了更多的服务。
由于赫兹使用的接收器灵敏度较低，产生波的装置必须非常强大，因此体积非常庞大。多亏了Branly发现的接收器，最微不足道的火花也足以给人留下深刻印象(图10)。
尽管这种被称为无线电导体或锉管的接收器具有非凡的灵敏度，但它非常简单，任何人都可以很容易地制造出来。它仅仅由一个小玻璃管组成，里面装有两根相距两三毫米的金属棒，在金属棒之间插入少量的金属屑。这样就构成了管子的绝缘体;但是，当它被放置在几百公里外的散热器发出的电磁波击中时，它就会变成导体，并使电池的电流进入电路，电路中还包含一个用来操作普通莫尔斯电报的电磁铁。通过继电器将另一个电磁铁放入电路中，对管子轻轻一击，就会使它恢复到原来的状态，从而产生新的信号。
正如刚才所说，这些接收器非常敏感，即使是最弱的电源也足以对它们起作用。困难不在于能否产生电磁波，而在于在需要避免的情况下设法不产生电磁波。带电物体的任何突然放电，无论火花有多小，都会产生电磁波。它们可以通过摩擦树脂棒，通过敲电铃，通过打开或关闭电池电路等方式获得。我曾经让一个接收器在50厘米以外的地方工作，用猫皮摩擦一个简单的乌木棒，然后用一个相当大的金属物体，如钥匙或硬币，触摸它产生的火花。
布兰利关于金属屑在赫兹射线影响下的导电性变化的发现，无疑是现代物理学中最了不起的发现之一，特别是因为它为仍然非常神秘的现象开辟了不可预见的视野，而物理学家的智慧无疑需要在这方面花费很长时间。
这里我们有一个非常普遍的事实，它绝不限于金属锉屑的情况。这是指金属碎片相互接触，在电流通过时产生相当大的电阻(例如30000欧姆)，在非常弱的电磁波的影响下成为导体，并在简单的冲击下失去这种导电性。这些变化表明，在无限微弱但适当的力的影响下，原子的聚集有很大的变化。
大多数不连续导体会表现出这些变化。除了不连续导体，我们几乎不处理其他的。一个连续的导体，如金属线，一旦我们把它连接到电池的端子上，它就会变成不连续的。我们刚才已经看到，在不连续的导体中，电阻根本不是——至少对于一些金属来说——根据欧姆定律，电阻的大小取决于导线的截面和长度。由此可以得出，某些金属体的导电性可能会根据捆扎螺钉对导线施加的压力和使用环境的不同而发生巨大的变化。即使有一个恒定的压力，这个电阻可能仍然非常大，因为它足以在他们的邻居引起电火花，以修改接触的电阻。打开或关闭电流就能产生这样的火花。一个可变电阻的锉管只是对这些效果的夸大。
通过布兰利先生做的一个奇特的实验，很容易说明刚才所说的话。一个30或40厘米高的金属柱，是将一系列抛光的铋、铝等圆盘，一个放在另一个上，其尺寸为5法郎。这种柱甚至可以仅仅由放在试管中的抛光钢珠制成。这柱子对电流通过的电阻仍然很大。如果我们在它附近产生一个小电火花，电阻几乎变为零。要使它重新出现，只需轻击列的上部即可。
如果圆柱不是由同一种金属的圆盘组成，而是由不同金属的圆盘组成，那么这些变化就更加夸张了。用一个由铅和铝相间的圆盘组成的圆柱，轻敲几下就足以将电阻提高到30000欧姆左右，从远处发送的非常轻微的电磁波将这个巨大的电阻降低到3欧姆。
并不是所有接触的金属都观察到这种电阻的变化，铜是一个明显的例外，幸运的是它是这样的。欧姆定律I = E/R自然暗示了对欧姆定律的了解。现在，如果建立这一定律的物理学家使用的是铜以外的其他金属的导线，它就不可能被发现。事实上，他们用任何测量仪器——例如惠斯通电桥——就会注意到，在一定长度的电线上，电阻不断地大比例地变化，而捆扎螺钉上压力的变化并不能解释这一现象。即使他们注意到附近发出的火花的影响——电池电流的开启或关闭总会产生火花——他们也无法从中推断出任何测量值，因为这些火花的影响在不同的实验中有很大的差异。毫无疑问，最终的结论是，在表面上完全相同的情况下，一根尺寸恒定的电线可能允许不同数量的电流通过，这与欧姆定律直接相反。这个定律是我们所有关于电学的实际知识的基础，毫无疑问，它会在很久以后，以迂回的方式被发现。
少数不受电磁波影响的金属所特有的特性似乎能够与邻近的物体相互交流，仿佛这些金属具有一种金属的气氛。让我们拿一列铜片，这种金属具有恒定的导电性。这个柱的电阻将是一个恒定的大小，取决于圆盘的高度和直径，因此将遵守欧姆定律。拿第二列铝片(一种导电性可变的金属)为例，它们的电阻将根据上面列举的条件，如冲击、电磁波的传输等，有相当大的比例变化。现在让我们把这两根柱子的圆盘混合在一起，就像一个铜圆盘跟着一个铝圆盘一样。铜把它的特性传递给铝，而柱的行为就好像它是完全由铜组成的。它的阻力变得不变;它现在服从欧姆定律。
3.电磁波的远距离传播及其未来应用
我们已经看到，赫茨波在空间中传播到几百公里之外，并在金属物体上产生能以火花形式表现出来的电感应电流。
这种远距离产生的电是非常微小的，因为电波把能量分散到视界的各个方向。但是，如果我们能用镜子或反光镜把它们集中在一点上，就像光那样，情况就完全不同了。赫兹在他的实验中确实使用了这样的反射镜(圆柱抛物面镜)，因为正是因为有了它们，他才证明了电磁波的反射;但不幸的是，由于这些波的大小和随之而来的衍射现象，大部分能量都损失了。要把它集中起来，就需要巨大尺寸的镜子。
(1)但不平等。例如，马可尼博士的实验表明，从马可尼仪器的天线发射的赫兹波，在一个方向上比另一个方向投射得更远，它们的活动曲线呈梨形，天线代表梨的茎。
然而，我并不认为解决这个问题是不可能的，如果我没有对这个问题进行我想要实现的研究计划，那完全是因为他们需要的费用。我打算把大量的圆柱形抛物面镜并排放置，互相接触。这些波并不需要很高，因为我们可以很容易地诱导波在稍厚的平面上形成。我应该试着产生非常强的电场，就像我们可以用各种仪器得到的那样，尤其是欧丁谐振器。当这个装置与一个有60厘米火花的线圈一起工作时，在一个10米长的房间里，所有的金属物体都被感应到如此高的程度，它们自发地发出数千个火花。有一次，在我在场的时候，在几米远的地方，一个装有电压表和安培计等的开关板发生了短路，这些开关板由双层绝缘材料涂层的电线连接。结果，这些短路导致电线融化，实验不得不立即停止，因为担心发生火灾。
把一束平行的赫兹波发射到远处的问题不仅具有理论意义。可以说，解决这个问题将使战争不可能发生，从而改变我们文明的进程。第一批发现这一发现的物理学家将能够利用敌人在港口聚集的铁甲在几分钟内从几公里外将其炸毁，只需要向铁甲发射一束电辐射。这些船现在都是用金属线做成蜂窝状的，一旦接触到金属线，就会激起火花，立即使储存在货舱里的炮弹和鱼雷爆炸。
用同样的反射器，发出一束平行的辐射，就不难引起堡垒里的火药和炮弹储存的爆炸，或者兵团的炮兵公园里的爆炸，最后引起士兵的金属弹匣爆炸。科学起初使战争变得如此致命，但到那时它最终将使战争变得不可能，国家之间的关系将不得不建立在新的基础上。
千万不要以为，无论如何，一艘船或一座堡垒都能免受赫氏波浪的冲击。毫无疑问，正如我们将在下一章看到的那样，我们的实验已经证明，一块百分之一毫米厚的金属片可以完全阻挡电磁波，但同样的实验也证明，这种理论上的保护完全是虚幻的。外壳接头之间最轻微的裂缝就能让赫兹波毫无困难地通过
没有兴趣在这个问题上再纠缠下去了。在我的研究中，我不止一次地遇到一些问题，这些问题的解决办法将比所有宪法和改革的变化更深刻地改变文明的进程。只有在科学的进步中，才能期待巨大的社会变革。
第五章-物质对电磁波的透明性
1.关于物体对赫兹波透明性的思想的历史
当我在1899年发表我的研究时，关于物体对赫兹波的透明性的观点是非常错误的。实验似乎表明，所有稍厚的金属和任何厚度的绝缘体都能被激光穿透，但这两种观点都不准确。在研究之初，赫兹认识到金属反射电磁波，因此表现出某种不透明度;但这种不透明是完全的还是部分的?这是尚未确定的一点。
在大多数作者的思想中，透明似乎在轻微厚度的情况下是可能的。“M。Joubert发现，一堵2-5毫米厚、4米高、8米长的锌墙，在没有完全摧毁火花的情况下，减弱了火花，而且在这堵墙的另一边仍然可以观察到火花”(引用自庞加莱，电学和光学。)庞加莱指出，这也许可以用衍射来解释，这确实是正确的解释，我们将在后面看到。)
奥利弗·洛奇爵士在赫茨波上做过许多实验，他同样认为自己注意到了金属的透明度，但他认为在“合理”的厚度下，金属一定是不透明的(1)。我们不知道作者所理解的“合理厚度”的价值。
[(1)洛奇，赫兹和他的一些继任者的工作;1891)
博斯教授曾为我们写过一本关于赫兹波的非常完整的回忆录，他发明了一种非常巧妙的仪器来测量赫兹波的长度。同样，他也通过精确而明显的演示性实验得出结论:金属对赫兹波是透明的。我在这里给大家翻译一下回忆录中的一段话，在这段话中他叙述了他是如何得出这个结论的。这位博学的物理学家在解释了将他的仪器装入一个完全封闭的金属盒子时所采取的所有预防措施后，补充道:
“尽管有所有这些预防措施，我还是被一个未知的错误原因困扰了6个多月，我在很长一段时间内都没有发现。直到最近，当我几乎确信继续我的研究是无用的时候，我才发现我错以为箱子的马口铁面是完全不透光的。装有散热器的金属盒似乎通过它的墙壁发射了一些辐射，如果接收器是敏感的，它表明这种轻微的传输。然后我又做了第二个金属外壳，发现这种预防措施是有效的，只要接收器不放在靠近散热器。尽管有这两个金属外壳，接收器仍然受到影响，如果直接放在散热器上方”(1)。
(1)钱大哈·玻色:“用衍射光栅测定电子辐射波长”(英国皇家学会)。1896年10月16日]
最近，亨利·韦隆先生在贝尔大学的物理实验室里做了一些类似的实验。他们的目标是发现“放置在接收机和发射机之间的传导体所起的作用，由此产生振荡”。在承认该课题的困难之后，作者宣称，他只把他的实验归因于“对一项提供巨大困难的研究的简单贡献的特性”。他的实验中最重要的是:-接收器被放置在一个1毫米厚的锌盒中，盖子在槽中滑动关闭，散热器在外面。在这样的条件下，实验向他证明，辐射器传递的波的作用“穿过金属外壳，但只有当火花穿过的距离不太远(约1.5米)时”(2)。我们看到，这个结论与Bose教授的结论相同。
[(2)日内瓦的档案科学、物理和自然，1898年5月]
从上述摘录中可以清楚地看出，最精确的研究似乎都证明了金属对赫兹波的透明性。他们看起来非常有说服力。他们不是，我们马上就会看到。
关于执行机构的透明度，它被认为是绝对的。在研究之初，赫兹注意到介电材料的透明度——硫、木头、玻璃等。他甚至利用这些方法成功地证明了沥青的大棱柱折射电磁波的现象。
从那时起，人们就一直认为电介质对电磁波是非常透明的，甚至有人问它们是否可能不会被电磁波吸收。Righi在他的研究中得出了这样的结论:“可以认为证明了通过某些介质板的辐射强度的减弱实际上是由于吸收所致。”
无线电报实验似乎完全证实了这一假设。事实上，大多数的观察者已经注意到，电波穿过墙壁，甚至山丘，这一观察结果仍然在几部已成为经典的作品中重现。
因此，我发现自己面临两个问题:
(1)稍厚的金属能被赫兹波穿过吗?(2)任何厚度的非导电体对其是否透明?
这些问题对我来说具有非常重要的理论意义。他们的解决方案非常精细，由于他们需要一个比我拥有的更大的实验室，我请求布兰利教授赏光参与这些研究。我们一起在《科学学院伯爵》(1899年4月1日，第879页)上发表了我们的研究结果。
在得到确定结果之前，我们必须克服各种各样的困难，这完全解释了以前那些非常熟练的物理学家所得出的错误结论。
2.金属对电磁波的不透明性
为了确定薄板或厚板中的金属是否允许电磁波通过，M.布兰利和我做了一些大约50平方厘米的立方体盒子，由不同的金属制成，厚度在0.02毫米到2毫米之间，把接收设备放在盒子里。这些箱子的孔是用一扇非常紧密的门关着的。产生电波的散热器被放置在离仪器几英寸远的地方，接收器当然被放在盒子里。它通过铃响来揭示电磁波穿过墙壁的过程(图11和12)
第一个实验似乎完全证实了上述研究。就像Bose先生和其他实验者一样，我们注意到电磁波似乎穿过了金属。散热器开始工作的那一刻，可以听到金属盒子里的铃声。
虽然这些实验与作者所引用的实验一致，但我们并不满意。我们让人把金属门重新调整了一下，每扇门都装上了六颗螺丝，这样我们就可以把它们完全关上。当采取了这些预防措施后，我们注意到，只要拧紧螺丝，钟就会保持沉默。因此，辐射没有穿过金属;他们只是穿过金属门留下的非常狭窄的缝隙。前观察员所观察到的透明度完全是由于他们把仪器装在金属盒子里的闭合不完全造成的。摄影师为防止光线进入实验室而采取的预防措施，对于防止电波进入实验室是完全不够的。
这样的实验重复了几百次，结果都是一样的——螺丝拧紧了，钟静了;拧松螺丝，响铃。
然后我们又用几种金属进行了试验，结果证明，由于包膜厚度的影响是完全没有的。一箱薄薄的木头，内衬锡，只有1/100毫米厚，被证明与2毫米的金属盒子一样。
金属外壳的保护作用是相当显著的。在关闭箱子的金属门上，我们要焊接一根铜棒，垂直于它的中心，在盒子里面突出30厘米，在外面也同样突出30厘米(图11和12)。让我们把锉管的电路连接到这根棒的内部部分，并把它的外部部分与散热器接触。看来，在这种情况下，接收者应该采取行动。但现在，它并没有这样做。正如我们所知，虽然电磁波沿着电线传播，但在金属盒内的那部分电棒完全停止传导。由于箱子的墙壁形成了一个屏障，电磁波通过最短的路径，显然，这就是金属笼的外表面。在实验过程中，用手指触摸后者，我们可以从中汲取无数火花。
上述实验，特别是通过拧紧或松开金属箱门上的螺丝来引起或阻止电磁波通过的实验，证明了即使是最小的缝隙也能使电磁波通过。因此，在研究这些缝隙的影响时，我们注意到，如果我们把金属盒子上故意开的一条缝换成一系列的孔，而这些孔的总面积大大超过了这个缝的面积，那么电磁波通过这些孔比通过这个缝要容易得多。散热器只需要放在几米远的地方，铃声保持沉默。因此，只要暖气片距离50厘米以上，100个直径1厘米的圆孔就不会让电磁波通过，而如果有一个1毫米宽、20厘米长的裂缝，盒子里的接收器就会受到我们所能处理的所有距离的影响，甚至当暖气片放在相邻的房间里时也是如此。只要用剃刀的刀刃在金属板上划一道缝，就可以看出外面的盒子仍然被波浪穿透，但距离是那一道一毫米缝的六分之一。
如果狭缝垂直于散热器四个球的轴线，则盒子的穿透距离是狭缝平行于该轴线时的6到8倍。
这些实验得出了一个假设，即细网格的金属网与实心薄板的作用完全相同，这很容易通过观察得到证实。只有当散热器离你只有几厘米远的时候，一层1毫米见方的钢丝网是不透明的。
从前面的结果，它的结果是金属包膜对电磁波的作用就像法拉第笼对静电感应的作用一样。大家会注意到的。然而，在电磁波的情况下，狭缝所产生的影响在静电的情况下是不会产生的。同样，我们必须观察到，在电磁波中，它们能够通过非常狭窄的缝，而足够大的方孔，一个手指的插入，却不允许电磁波通过。电磁波表现得好像是刚性的，类似于一个金属圆盘，它毫无困难地通过一个足够大的缝，但被一个比它直径小的孔堵住了。
在我们的实验过程中，我们确实经常有机会观察电磁波绕过障碍物的装置。这显然是一种衍射现象，取决于所使用的散热器所产生的波的大小。在前面的实验中，不管散热器是放在装有接收器的盒子的前面、后面还是侧面，都有一个不完全合适的金属门，铃铛的作用都一样好。正是因为这个原因，正如前面所说的，用我们这样灵敏的仪器，赫兹要对他发现的波的折射、反射和偏振进行研究是非常困难的。如果洛奇能用锉管重复这些声音，那是因为，从它们的结构性质来看，锉管的灵敏度并不比赫兹接收器高。
首先，正是由于衍射的作用绕过障碍物，才使人们误以为大物体对电磁波是透明的。不管是液体、电磁波还是声波，相对于障碍物的尺寸，波长越大，通过障碍物的效率越高。在房子后面演奏长笛的声音比长号的声音更不易被察觉，这正是因为长号发出的声波比长笛发出的声波长，因此更容易在房子周围传播。电波非常大，很容易绕过巨大的障碍物;而光线因为非常小，只能绕过一根头发大小的障碍物。正是由于这个原因，如此容易观察到的衍射现象，在光的情况下却很难建立起来。正是因为他无法观察到它，牛顿才对波动的波动理论提出质疑。他说，如果光是由波浪构成的，那么物体就不会有影子，因为波浪会绕过它们的边缘，就像声音会转弯，液体会在岩石上波动一样。
综上所述，我们可以得出这样的结论:严格封闭的金属屏，无论金属的厚度有多薄，都对电磁波的通过构成了绝对的障碍。
我们必须指出，在实践中，金属包膜所提供的保护总是虚幻的，因为制造密封的包膜是极其困难的。
我们的研究证明了金属对电磁波是不透明的，但是它们的透明性，似乎已经被所有早期的实验证明了，并没有什么不可能的。毫无疑问，这种透明度与麦克斯韦尔的方程是不一致的，但正如一个人永远无法从一个事先没有放入的方程中得到任何东西一样，如果放入别的东西，就足以得出完全不同的结论。金属对电力线和磁力线是透明的，正如我们在另一章中看到的，没有任何东西能绝对证明金属对电磁波不是透明的。
因此，只有实验才能决定这个问题。
3.非导电体对电磁波的透明性
非导电体对赫兹波的透明性，自赫兹的第一次研究以来就已为人所知，所有的无线电报实验都证实了这一点。但是，这种透明度是完全的吗?赫茨波真的像我们被教导的那样穿过山丘和房屋吗?
有人可能会问-(1)非金属物体的透明度是否随物体及其厚度的变化而变化?(2)如果像山一样的巨大物体的透明性，不仅仅是由于电波绕过障碍物而产生的现象，在这种现象中，电波象声波。
为了明确地解决这些问题，与M. Branly合作进行了以下实验:-
我们制作了一箱波特兰水泥，每一面10厘米厚，打开的一面可以用一扇经过精心调整的金属门关上，并且可以用螺丝完全关闭。用来显示电磁波经过的仪器，也就是说，一个针式检流计，一节电池，一个电铃，以及一碰到电磁波就变成导体的锉管，都放在这个盒子里，然后关上。
在密封关闭的情况下，并放置接近它的散热器与球由一个15厘米火花线圈操作，仪器投入运行。从第一道火花开始，我们就听到铃声，知道盒子的两边完全被穿透了。
我们又重复了这个实验，把散热器移得越来越远，铃响了，我们证实，从7米多外没有电波通过盒子。这时，只要拧松门上的螺丝，就能听到门铃响了。铃声清楚地表明，那箱子的墙壁是阻挡电波通过的唯一障碍。经过几天的干燥，外壳变得更透明了一些，但在超过12米的距离上散热器仍然停止工作。
这些最初的实验证明，如果一个用12厘米厚的灰泥墙围住的容器允许电磁波通过，它仍然有显著的吸收作用，并且在稍远的距离上变得相当不透明。
为了证实周围墙体厚度的明显影响，我们建造了第二箱水泥，与第一箱水泥相似，唯一不同的是其墙体厚度为30厘米。房子建好后，就有十二间了。虽然它还很潮湿，但即使我们把暖气片放在离墙几厘米的地方，它也完全不透光，不受赫兹波的影响。当它变干的时候，它允许一些波通过，但只有在散热器不超过1米的时候。在这个距离之外，它仍然是不透明的。
这些实验证实了第一个结论，并表明吸收率随着厚度的增加而增加。它们似乎还表明水具有明显的吸收特性。
为了证实这一事实，我们有一个木盒子，里面有30厘米厚的墙，里面装满了干沙子。中间有一个被金属门关着的空腔，用来接收探测波浪的仪器。
一切都准备好了，暖气片就开动了，我们发现沙子就像一个完全透明的物体，至少在我们所能使用的四十米的距离内，没有任何吸收作用。
然后，我们在盒子里倒入沙子能吸收多少水就灌多少水，在重复这个实验时，我们观察到透明度有了相当大的下降。
干沙可以轻易地穿过，这使我们猜想，像石头这样粗粒度的物体可能比水泥更容易穿过。
为了证实这一点，我们切割了一块1米见方的建筑石头，在石头的内部留了一个小洞，用来容纳声波接收器。这个洞是用一扇经过精心调整的金属门关上的。
电波到达接收器所需穿过的石头厚度为10厘米。然而，即使我们把暖气片放在我们工作的花园的最边缘——也就是说，离接收器大约40米——也毫不费力地穿过了这个厚度。因此，石头比水泥透明得多。
然后石头被打了好几天，它的透明度立刻降低了。除了散热器被放置在25米的距离内，它不再穿越。
在前面的实验中，干沙子和干石头看起来很透明，但这只是表面上的，这是由于我们没有足够的空间可以随意放置散热器来验证吸收。为了让自己相信这一点，用一个更小的感应线圈来降低辐射体发出的波的强度就足够了——这就相当于用一个更高的辐射源来增加距离。这就很容易证明，沙子和石头具有重要的吸收能力，它们绝不是完全透明的。通过线圈操作的散热器只产生2厘米的火花，30厘米厚的干沙块在超过16米的距离上不再被穿过，13米以上的干石块也不会被穿过。
上面的数字显然没有绝对的东西。它们只是证明了物体对电磁波的透明绝不像人们所设想的那样是完全透明的。很明显，根据光源的强度不同，会注意到吸收的差异。100米长的波比20厘米长的波更容易穿过人体，但同样可以肯定的是，总有一些吸收，因此，山和房子并没有像以前认为的那样被穿过。
关于介质对赫兹波的透明性，我将归纳为以下几个命题:-
(1)非金属体对赫兹波的透明度取决于它们的性质，而且不同的非金属体对赫兹波的透明度差别很大;(2)这种透明度总是比同样的物体对光的透明度大得多;(3)吸收率随体厚的增加成比例增加;(4)湿度大大增加吸收率;(5)当电波遇到巨大的障碍时，例如山丘，这些障碍就会绕过而不被穿透。
虽然从我们的研究中可能得出的实际推论在这里与我们无关，但指出前面的观察结果可能在建立无线电报站方面得到应用并非没有兴趣。电磁波部分被所遇到的小障碍物所吸收，因而被削弱，又不得不绕过大障碍物，而大障碍物又使电磁波减弱，因此把发射台和接收台放在高架上总是有用的。由于上述原因，海上武器的跨越和大陆与岛屿的交流构成了传播的最佳条件。
第六章电的不同形式及其起源
1.物质产生的电存在于物质中吗?
根据最近几年已成为许多物理学家教条的一种理论，物质完全是由电子这种叫做电子的电粒子组成的，它最基本的性质——惯性——是电磁起源的。
我在《物质进化》上的工作已经表明，这种假设的基础是多么的薄弱。但是为了不使对新奇事物的陈述变得复杂，我保留了从这个理论中衍生出来的几乎经典的术语。而且，它丝毫不妨碍我的说法，因为事物发生在表面上，仿佛电完全存在于物质中，而不是如我所认为的那样，是原子内部能量的二次转化。
电子理论现在很流行。以下是时任英国首相鲍尔弗先生在英国科学促进会最近一次会议上的一段讲话，可以证明这一点。说话者在书中以初学者的热情为新思想辩护:-
“有学问的人”，他说，“已经把原始物质看成是一种简单的表象，从物理上讲，电是其真正的基础，并认为化学家的基本原子不过是电单体或电子的系统组合——它们不是带电的物质，而是电本身。”
这个处处混淆因果关系的理论，并不仅仅是从数学论证中推导出来的。它也是基于对某些观测结果的解释，例如放射性体放射物的组成、塞曼现象等。但是，至少在不知不觉中，对学者的观念影响最大的事实，当然是从物质中提取电的能力。可以毫不夸张地说，触摸物质不可能不产生电流。我们也可以毫不夸张地说，触摸一个物体，它就会散发出热量。然而，没有人梦想断言物质是由热粒子组成的。
如果叫做电的流体完全存在于物质中，它将处于一种完全无法解释的凝结状态。事实上，我们知道，从一个微小的物质微粒中提取出与我们在大体积物体上所能保留的完全不成比例的电是很容易的。分解9克水所产生的96000库仑中的一小部分，就能在地球那么大的地球上产生7000伏特的电势。
必须承认，如果电存在于物质中，那么它是以一种我们无法想象的形式存在的。我们无法想象由构成电流体的电子聚集而形成的一种凝结，因为它们彼此之间会产生巨大的排斥力，以致于物质在瞬间都不可能存在。在我的上一本书中，我们看到，如果1库仑的电荷集中在一个小球体上，并使它与另一个带类似电荷的球体的距离不超过1厘米，它以每秒10厘米的速度移动所产生的功将等于82亿公斤米，或在同样的时间空间内超过10亿马力。
但是，如果电在物质中不存在，怎么能解释从第二种电中得出第一种电是如此容易呢?当物质被认为是一种惰性的东西，只能恢复它最初所获得的能量时，这个问题就得不到答案了。既然我已经证明了，与旧的观念相反，物质构成了一种特殊能量——原子内部能量——的巨大蓄藏库，那么就很容易解释为什么可以以这种能量为代价来获得热、电或任何其他的力。在不引用任何未知现象的情况下，我已经说明了一个微小的原子如何包含巨大的能量。通过无需重复的计算，我已经证明，一个针尖大小的球体，以阴极粒子的投射速度绕着自己的轴旋转，所产生的动能相当于一千五百台500马力的蒸汽机每小时所产生的动能。
物质元素独有的旋转运动解释了放射性物体的粒子如何以与光速相同的速度投射到空间中。
这些旋转速度不仅对解释刚才提到的投影是必要的，而且对解释构成原子的元素的平衡也是必要的。就像陀螺一停止转动就掉到地上一样，物质的元素只有通过运动才能保持自身的平衡。如果最后这些停止片刻，所有的身体都将化为无形的以太尘埃，不再是任何东西。
这就是为什么我们可以把原子比作一个小的太阳系，这个太阳系是由围绕一个或几个中心以极高的速度运动的粒子组成的。因此，一旦由于某种原因，这些元素的旋转产生的离心力超过了使它们保持在轨道上的引力，外围的粒子就会沿着它们所追求的曲线的切线逃逸到空间中，就像从吊带中抛出的石头一样。
在我的上一本书中，我们认为电是物质和以太之间的一种中间物质，是由于原子的部分分解导致以太的平衡受到某种干扰而产生的。根据这些扰动的性质，光、热、电等的结果;但是产生这些效应的元素本身既没有电，也没有热量。
因此，如果物质可以通过解离自身而产生各种能量——光、热、电等——这绝不意味着它是由光、热或电组成的。电子的概念是古老的燃素的近亲，正如de Heen教授所充分说明的那样，它是最近提出的最不幸的形而上学概念之一。
2.电的各种形式
平衡的扰动是任何一种力的起源，这是一个基本的概念，为了理解能量的各种形式，必须始终存在于头脑中。静止的粒子不是电，正如静止的以太不是光一样。当这种乙醚的平衡被打乱时，它就会经历某种振动，我们称之为光。一旦这些振动停止，以太恢复平衡，光就消失了。电力也是如此。一旦构成称为电的流体的粒子不再处于平衡状态，那么，也只有那时，才会出现称为电的现象。当这些粒子恢复平衡时，它们就消失了。人们不应该说中性电，就像不应该说中性运动、中性热或中性光一样。
所有形式的能量都是由平衡的扰动产生的，它的结果是通过改变这些扰动我们产生不同的力。寻找改变物质和以太平衡的新方法，就是发现新的能量。只要乙醚的平衡只能以一种方式被改变，我们就只能观察到光。当我们学习如何创造新的平衡形式时，我们得到了感应、赫兹波、x射线等的作用。
完全是因为改变以太和物质平衡的手段正在成倍增加，我们才见证了能量的新表现形式的发现。科学很难将它们分类，因为无法将它们与已知的事物联系起来。只要考察一下目前仍归在电的名下的各种现象，就可以很容易地弄清由此而引起的混乱。
下面列举的各种能量形式虽然非常不同，但都具有一个共同的特点，即能够直接或间接地产生所谓的电荷。这就是把如此不同的事物归到电的范畴下的唯一原因。如果我们笼统地采用这种非常概括的分类方法，我们就必须把产生热的所有原因都称为热，例如，摩擦和运动。
(1)电流体——我们假定它是由电粒子的结合构成的，稍后将对此作说明。在承认了两种流体——一种正流体，一种负流体——的存在之后，现在的倾向是只承认一种由负流体组成的流体。因此，正流体将由它们的一些负小体的物质粒子组成。
(2)静电-由电流体在物体上积聚而形成。它的特点是产生吸引和排斥的力量，但对磁铁不起作用。
(三)动电——当一个带静电的物体用一根导线与一个未通电的物体连接时，它以可能达到光速的速度流入这根导线，并仅凭电流体的运动就产生电流;传导它的电线本身被一个叫做磁场的磁场包围着，因为它具有磁铁的所有特性。
(4)磁——以性质未知的平衡为特征的电的特殊形式。磁在一定条件下可以产生电流[单极发电机]，就像电流可以产生磁性一样。
(五)电原子或电子——叫做电的粒子，有一定的大小，应该是由乙醚的漩涡构成的。在没有物质支撑的情况下也可能存在于克鲁克管中，以及放射性物质的释放中。当它们的速度足够大时可以穿过金属板。
(6)阴极射线-由电子粒子在管子中的投影形成，在管子中产生真空后，电流通过管子。
(7) x射线——由未知形式的以太中的扰动构成，当阴极射线碰到障碍物时就会产生。穿过厚厚的金属板。无磁性或电性。
(8)负离子-应该是由电子粒子被物质元素吸引而形成的。
(9)正离子-必须由失去负电粒子的物质原子构成。从未被孤立(1)。
(1)在我看来，作者在这里似乎忽略了他自己在《物质的进化》(第385页和图62)中所描述的实验的意义。他在书中指出，“来自物质非物质化的元素”通过介电物质的薄层时，只能是“正离子”，也就是说，带有正电荷的物质的亚原子粒子。很难看出这些与下面提到的“离子流体”之间有什么区别。——艾德。)
(10)离子流体——由正离子或负离子与气态粒子混合而成。能在构成它的元素重组之前在金属蜗杆中循环。
(11)中性电——一种完全未知的电，任何试剂都不能揭示它的存在，被认为是由正负流体结合而形成的电。因为从一克水中所能获得的电量，远远超过了在一个地球那么大的地球仪上所能保持的电量。
(13)电磁波——伴随放电而来的以太的扰动，它通过以太中的振动传播，速度可达光的速度。它们之于普通的电，就像辐射热之于物质可能产生的热量现象一样。通过感应，这些电波可以在物体上产生一段距离，它们会产生电流，能够以火花的形式表现出来。
因此，仅凭在以太或物质中产生不同的平衡扰动这一事实，我们就能创造出截然不同的力。正是因为我们需要简化，我们才把它们放在一起。显然，我们甚至可以进一步简化它们，说这些能量只代表运动的转变，但这种定义适用于所有现象，包括生命现象。这样的概括只会把我们的无知转化为其他的词语。
