中國古人對電磁學(xué)的認(rèn)知與應(yīng)用

王佩良 張若彤 柏蓮花 高莎莉

在當(dāng)今AI產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時代，電學(xué)、電磁學(xué)、微電子物理學(xué)等促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的作用越來越顯著。系統(tǒng)梳理古人在電學(xué)、磁學(xué)等領(lǐng)域的探索與認(rèn)知，比較中西方關(guān)于早期電學(xué)的研究與應(yīng)用，對于維護(hù)文化主權(quán)，建設(shè)文化強(qiáng)國，促進(jìn)中國式現(xiàn)代化崛起具有積極意義。

一、對靜電的認(rèn)知與利用

據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)研究，靜電是物體表面電荷的積聚，通常有接觸帶電、摩擦帶電或者感應(yīng)帶電三種方式。這些多余的電荷通常是電子，它們在物體間的不平衡分布，造成一個物體表面帶有正電，另一個物體表面帶有負(fù)電。在干燥環(huán)境中，兩者容易產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象，伴隨著聲音與微光，在暗處尤為明顯。我國古代文獻(xiàn)對于琥珀、玳瑁、人發(fā)、獸毛、鳥羽、絲綢等物體因摩擦起電的現(xiàn)象多有記載。

西漢末年，《春秋緯·考異郵》提及“瑇瑁吸喏”。玳瑁是一種海龜類爬行動物，其甲殼干燥后是一種絕緣體，經(jīng)摩擦能生電，“喏”指草屑之類細(xì)小物體?！艾x瑁吸喏”指玳瑁甲殼經(jīng)摩擦后帶電能吸引草屑，這是最早關(guān)于靜電現(xiàn)象的記載。東漢，王充《論衡·亂龍篇》記載“頓牟掇芥”。“頓牟”即“玳?！保敖妗敝感〔莘N子。頓牟經(jīng)摩擦后起電，能吸引小草種子。

琥珀作為透明的松樹樹脂化石，自古為人們所珍視，被雕琢成各種裝飾品。《三國志·吳志·虞翻傳》記載：“虎魄不取腐芥，磁石不受曲針。”“虎魄”即琥珀，他在這里明確指出帶電的琥珀不能吸附腐爛的草芥。腐爛的草芥水分含量大，具有導(dǎo)電性。南朝時期，醫(yī)藥家兼文學(xué)家陶弘景提出“唯以手心摩熱拾芥為真”的琥珀真?zhèn)舞b別方法，即用手掌心摩擦琥珀，使之生熱帶電，試其能否吸附輕小物體，以檢驗(yàn)琥珀的真?zhèn)?。藥物學(xué)家雷敩在《炮炙論》記載：“琥珀如血色，以布拭熱，吸得芥子者真也”，他提出用布摩擦琥珀，使之發(fā)熱，看其能否生電吸附輕微物，琥珀的真?zhèn)瘟⒈妗Ｓ纱丝梢?，古人已深刻理解靜電現(xiàn)象，并用其鑒別琥珀真?zhèn)危蔑@了古人應(yīng)用靜電的創(chuàng)新性。

西晉，張華（232-300）在《博物志》卷九“雜說上”描述了“磷火”：“斗戰(zhàn)死亡之處，其人馬血積年化為磷。磷著地及草木如露，略不可見。行人或有觸者，著人體便有光，拂拭便分散無數(shù)，愈甚有細(xì)咤聲如炒豆，唯靜住良久乃滅。后其人忽忽如失魂，經(jīng)日乃差。今人梳頭、脫著衣時，有隨梳解結(jié)有光者，亦有咤聲。”他在這里將磷火的火光聲與梳頭發(fā)、解衣服產(chǎn)生的靜電火光聲相提并論。在黑夜里梳理頭發(fā)，常能看到梳齒尖端放電亮光，聽到微弱的放電爆聲。在黑夜猛地解脫毛皮或絲綢質(zhì)料衣服，也能看到閃光，并聽見聲音。他首次描述了日常生活中的靜電釋放現(xiàn)象。古人很早就觀察到帶電物體尖端放電時，伴有淺藍(lán)色光暈?！稘h書·西域傳下》記載：“姑句家矛端生火?！蓖豕镁浼业氖勘吹介L矛尖端放電發(fā)光現(xiàn)象。干寶《搜神記》記載：“晉惠帝永興元年，成都王之攻長沙，……戟鋒皆有火光，遙望如懸燭。”

唐代，段成式在《酉陽雜俎》記載：“貓，黑者，暗中逆循其毛，即若火星?！痹诤诎抵杏檬帜嫦蚰Σ梁谪埳砩系拿梢钥吹届o電火花。宋代，張邦基在《墨莊漫錄》記載：“孔雀毛著龍腦則相綴，禁中以翠羽作帚，每幸諸閣，摸龍腦以辟穢。過，則以翠羽掃之，皆聚，無有遺者，若磁石引針、琥珀拾芥，物類相感然也?！饼埬X是一種制作香料的有機(jī)化合物，以孔雀羽毛扎成的翠羽帚可以吸引龍腦碎屑。用帚掃地時，翠羽之間相互摩擦產(chǎn)生靜電，帶電的掃帚吸聚了龍腦碎屑。這也是對靜電吸物原理的利用。

明代，宰相張居正（1525-1582）在文中記載：“凡貂裘及綺麗之服皆有光。余每于冬月盛寒時，衣上常有火光，振之迸炸有聲，如花火之狀。”都卬在《三余贅筆》中記述絲綢摩擦起電現(xiàn)象：“吳綾為裳，暗室中力持曳，以手摩之良久，火星直出。”中國是絲綢的故鄉(xiāng)，古人對這類靜電現(xiàn)象非常熟悉。明代科學(xué)家方以智提出布料摩擦起電：“青布衣、大紅西洋布及人身之衣，氣盛者皆能出火?！薄皻狻奔础半姎狻?，“氣盛”即通過摩擦產(chǎn)生足夠的電量。

在西方，人們對琥珀摩擦帶電現(xiàn)象的記述較少，到17世紀(jì)才進(jìn)行較深入的研究。1600年，英國人W.吉爾伯特(William Gilbert)開始研究靜電，記述了玻璃、硫磺、火漆和寶石的靜電現(xiàn)象。英國人波意耳（1627-1691）在二個小姐的假發(fā)上偶然觀察到頭發(fā)也能摩擦起電。德國人蓋利克（1602-1686）發(fā)現(xiàn)貓皮的起電現(xiàn)象。英國人牛頓（1642-1727）發(fā)現(xiàn)絲綢織料的起電現(xiàn)象。這些靜電發(fā)現(xiàn)比中國晚得多。

近代科學(xué)告訴我們，物體由原子構(gòu)成。原子包括帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，電子繞著原子核運(yùn)動。通常情況下，原子核帶的正電荷數(shù)跟核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)相等，原子不顯電性，整個物體呈中性。原子核里的正電荷數(shù)量很難改變，電子卻能擺脫原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到另一物體上，從而改變核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)目。當(dāng)物體失去電子時，就顯示出帶正電；相反，本來是中性的物體，得到電子后，就顯示出帶負(fù)電。在深入探究靜電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷程后，中國人在靜電領(lǐng)域的觀察與記錄，不僅歷史悠久，且詳盡豐富，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于西方。古人還在日常生活中應(yīng)用靜電現(xiàn)象鑒別琥珀真?zhèn)危瑹o不彰顯了中國人在利用靜電研究上的卓越貢獻(xiàn)與深刻洞察。因此，中國人率先發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)記錄了靜電現(xiàn)象，這一科學(xué)事實(shí)不容置疑。

二、對磁的認(rèn)知與利用

早在二千多年前，隨著制陶、冶銅技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了天然磁鐵礦。先秦時期，“磁”寫作“慈”?！豆茏印さ財?shù)篇》記載：“上有慈石者，下有銅金?！边@是我國古籍關(guān)于磁鐵礦石的最早記載?！秴问洗呵铩ぞā酚涊d：“慈石召鐵，或引之也?！薄痘茨献印び[冥訓(xùn)》記載：“以慈石之能連鐵，而求其引瓦則難矣?！薄秴问洗呵镒ⅰ酚涊d：“慈石，鐵之母也。以有慈石，故能引其子。”慈石是一種能吸引鐵的特殊石頭。對于磁石的同性相斥，古人也有所認(rèn)識。司馬遷在《史記·封禪書》中記載了“磁棋相斥”的游戲?！坝谑巧鲜跪?yàn)小方，斗棊，棊自相觸擊?！睏幖雌澹》郊捶叫纹遄?。斗棊，以磁石做棋子，讓在棋盤中相互吸引或排斥。這是最早關(guān)于磁體相互作用的記載。劉安《淮南子》亦記載：“慈石拒棊?！边@體現(xiàn)了同性磁體相互排斥的原理。

古人利用磁制成指南針，以辨方向。傳說黃帝與蚩尤大戰(zhàn)，發(fā)明指南車?！俄n非子》記載：“先人立司南以端朝夕?！薄八灸稀奔粗改掀?，“端朝夕”指分辨東西南北四向。北宋曾公亮（999-1078）在《武經(jīng)總要》中記載：“若遇于景曀霾，夜色冥黑，又不能辨方向，則當(dāng)縱老馬前行，令識道路，或出指南車及指南魚，以辨方向?！北彼沃鞆镀贾菘烧劇酚涊d：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針?！边@是北宋將指南針用于航海的最早記錄。宣和五年（1123），徐兢奉旨出使高麗，在《宣和奉使高麗圖經(jīng)》中記載：“是夜海中不可住，維視星斗前邁，若晦冥，則用指南浮針以揆南北，入夜舉火入舟，皆應(yīng)夜分?！蹦纤螀亲阅猎凇秹袅讳洝分杏涊d：“風(fēng)雨晦冥時，惟憑針盤而行，乃火長掌之，毫厘不敢誤差，蓋一舟眾人性命所系也?！Ｑ蠼浇竸t水淺，撞礁必壞船，全憑指南針，或有少差，即葬魚腹?！?/p>

古代堪輿家用羅盤勘察風(fēng)水，發(fā)現(xiàn)羅盤磁針?biāo)改媳狈较颍吹卮抛游缦颍┡c立表測影所得南北方向（即地理子午向）存在偏差，這種偏差角度稱為地磁偏角。1041年，楊維德在《塋原總錄》記載，指南針指向是在正南（午）與南偏東15度(丙)之間，“中而格之”約7度，這是關(guān)于地磁偏角的最早記載。沈括（1031-1095）在《夢溪筆談》第24卷《雜志》記載：“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常偏東，不全南也。”指南針略微偏東。寇宗奭在《本草衍義》中也是這樣記載。13世紀(jì)初，曾三異在《因話錄》中寫道：“地螺或子午正針，或用子午丙壬縫針，天地南北之正當(dāng)用子午?；蛑^江南地偏，難用子午之正，故以丙壬參之。”“地螺”即羅盤，子午即地理南北方向。明代，朱載堉和徐光啟組織測量地磁偏角。徐光啟在《新法算術(shù)》中寫道：“指南針者，今術(shù)人恒用此以定南北，凡辨方正位，皆取則焉。然所得子午非真子午，向來言陰陽者多云泊于丙午之間，今以法考之，實(shí)各處不同，在京師則偏東五度四十分?！彼M(jìn)一步指出地磁偏角一般不超過20度，且隨時間、地點(diǎn)而變化，北京的地磁偏角為5度40分。在古代，掌握這個規(guī)律，需要經(jīng)過長期細(xì)致觀察，才有可能取得這個成果，真是難能可貴。這比1492年哥倫布橫渡大西洋時發(fā)現(xiàn)的地磁偏角早400多年。

古人以磁制門防兇。秦始皇建阿房宮，為防止刺客進(jìn)入宮內(nèi)，用磁石造門，歷代文獻(xiàn)對此多有記載。漢代《三輔黃圖》記載：“阿房宮亦曰‘阿城’”，“以木蘭為梁，以磁石為門，懷刃者止之。”北魏酈道元（472-527）在《水經(jīng)注·渭水》中記載：“鎬水北，靈臺西，又建磁石門，門在阿房前，悉以磁石為之，故專其目，令四夷朝者，有隱甲懷刃入門而脅之，以示神，胡亦曰‘卻胡門’。”唐朝李吉甫(758-814)在《元和郡縣志》中記載：“秦石門在東南十五里，東南有閣道，即‘阿房宮’之北門也，累磁石為之，著鐵甲人者，磁石吸之不得過，羌胡以為神?！卑⒎繉m磁石門是世界上第一個磁性安檢警衛(wèi)裝置，后世得以推廣應(yīng)用，甚至在野外扎營的轅門口安裝磁石門。北周庾信《從駕觀講武》寫道：“開營雁翼，門嫌磁石礙?！贝送?，磁石門也用于戰(zhàn)爭中御敵?！稌x書·馬隆傳》記載，晉武帝泰始年間，大將馬隆與羌人打仗，“奇謀間發(fā)，出敵不意?；驃A道壘磁石，賊負(fù)鐵鎧，行不得前。隆卒悉披犀甲，無所留礙，賊以為神。”羌軍披鐵鎧，鐵鎧被磁石所吸，行動不便；晉軍披犀甲，不被磁鐵吸附，行動無礙。羌軍戰(zhàn)敗，不明晉軍獲勝的奧秘，以為有神助。明代黃道周贊曰：“磁石旁拖，羌甲被束。我兵披犀，盡驚神速?！?/p>

我國陶瓷業(yè)歷史悠久，產(chǎn)品做工精細(xì)，質(zhì)量上乘，優(yōu)質(zhì)釉料是制作陶瓷的關(guān)鍵。工匠用磁石在釉水缸中旋轉(zhuǎn)，吸附并祛除釉料液中的氧化鐵、氧化鈦雜質(zhì)，以這種工藝所得的優(yōu)質(zhì)釉料燒制瓷器可提高成品的潔白度和透明度。清朝，朱琰在《陶說》中記載：“回青捶碎，有朱砂斑者曰上青，有銀星者曰中青，每斛可得青三兩。敲青后，取奇零瑣碎，入注水中，用磁石引雜石。澄定，每斛可得真青五六錢?！?/p>

此外，古人還以磁石治病?！吨芏Y·天官·瘍醫(yī)》記載：“凡療腸，以五毒攻之”，“五毒”指“石膽、丹砂、雄黃、礬石、慈石”，其中的“慈石”即磁石?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》記載：“慈石，味辛寒，主周痹風(fēng)濕，肢節(jié)中痛，不可持物，洗之酸消，除大熱煩懣及耳聾。”李時珍《本草綱目》記載：“慈石三十兩，白石英二十兩，搥碎，甕盛水二斗，浸于露地，每日取水作粥食，經(jīng)年氣力強(qiáng)盛，顏如童子?！边@是關(guān)于飲用磁化水可強(qiáng)身健體的最早記載。明代屠隆《考槃余事》卷四《起居器服箋·枕》也有以磁石增強(qiáng)視力的記載：“有磁石者，如無大塊，以碎者作成枕面，下以木鑲成枕，最能明目益睛，至老者可細(xì)讀書?！?/p>

三、古人聽筒是電話電報的雛形

在中國，竊聽作為獲取秘密情報的手段，由來已久?！蹲髠鳌芬延嘘P(guān)于情報竊聽的記載，周文王謀巨呂牙設(shè)“耳目”，專司“聽風(fēng)聲，觀動靜”?！豆茏印酚涊d：“墻有耳，伏寇在側(cè)，微謀外泄之謂也”，強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)保密防范竊聽，“隔墻有耳”出典于此。戰(zhàn)國時期，竊聽刺探秘活動頻繁?！赌印溲ā酚涊d了聽甕的制造和使用方法。將一口小肚大的陶甕埋于地下，甕口蒙以薄皮革，耳貼近皮革，可聽到方圓數(shù)里內(nèi)的動靜，這可謂最早的竊聽裝置。此后，聽甕不斷得到改進(jìn)，成為有效的竊聽工具。

沈括《夢溪筆談·器用》記載了一種以空心精瓷制造的偵聽器，稱為“地聽”或“箭囊聽枕”，其原理是“虛能納聲”。宋代張邦基《墨莊漫錄》記載：“予見淮西村人多作炙手歌。以大長竹數(shù)尺，刳去中節(jié)，獨(dú)留其底，筑地逢逢若鼓聲。男女把臂成圍，撫髀而歌，亦以竹筒筑地為節(jié)?！彼谶@里描寫的是鄉(xiāng)民歌舞的場面，以竹筒碰地代替擊鼓，以控制歌舞的節(jié)奏。人們還將去節(jié)竹筒直埋于地中，留一段竹筒露出地面，以耳朵對著竹筒諦聽，就能聽見遠(yuǎn)處人馬聲。這種地聽器，亦稱為“竹信”，可實(shí)現(xiàn)長距離地傳送聲音。

明將戚繼光曾“以竹筒貫地穴而耳之?！敝裥乓部芍糜谒凶龀伤犉?，用于捕魚。古人在黃花魚（即石首魚）魚汛到來之時，將去節(jié)長竹筒插入水底，聽到水下魚群活動的聲音，可判斷魚群出現(xiàn)的方位和數(shù)量。明代田汝成在其《西湖游覽志余》卷二五中記載：“杭人最重江魚，魚首有白石二枚，又名石首魚。每歲孟夏，來自海洋，綿亙數(shù)月，其聲如雷，若有神物驅(qū)押之者。漁人以竹筒探水底，聞其聲，乃下網(wǎng)截流取之，有一網(wǎng)而舉千頭者。”明人王士性在《廣志繹》中也有類似記載。他言及寧波、溫州等地漁民以巨艦下海捕撈之情形。魚汛之時，“魚如山排列而至，皆有聲。漁師皆以篙筒下水聽之”。清人郭柏蒼在《海錯百一錄》中寫道：“或以洋山魚能鳴，網(wǎng)師以長竹筒插水聽之，聞其鳴，則下網(wǎng)。”竹筒的功能類似現(xiàn)代的“聲納”?？梢?，最晚在明代，古人已發(fā)明了以去節(jié)竹筒探聽水下魚聲的技術(shù)，并沿用至今。

清乾隆五十三年（1788）袁枚撰寫志怪小說《子不語》，“江秀才寄語”提及“千里傳音”。江秀才是江西婺源人，本名江永，“能制奇器”。他用木牛耕田，騎木驢郊游，木牛木驢都“不食不鳴”，隨他的指揮而行動。他還制造一種傳聲“奇器”：這種裝置是用竹筒做的，中間用玻璃做一個蓋子，有鎖，必須用鑰匙才能打開。打開蓋子后，“向筒說數(shù)千言，言畢即閉”，然后蓋好蓋子鎖上，只要距離在千里之內(nèi)，“人開筒側(cè)耳，其音宛在，如面談也”，一旦超過千里，“則音漸漸散不全矣”。《清稗類鈔》詳細(xì)記載了傳聲筒的制作方法。準(zhǔn)備兩個紙杯、一根長棉線、一根針。在兩個紙杯底部中間各打一個小孔，將細(xì)線的兩端分別穿過紙杯的小孔，并在線端打結(jié)，使線不脫落。將線要拉直，一人將杯子放在嘴邊說話，一人將杯子放在耳邊聽，就可以聽到對方說話的聲音了，這就是土電話。其發(fā)聲的原理是通過線傳播振動。從竹管竊聽器到電話，只要加入電的應(yīng)用，就自然而成了。國際電報聯(lián)盟ITU出版《電話一百年》，認(rèn)為“竹信”是電話的雛形。

中國人早就知道并利用電、磁的相關(guān)原理。據(jù)《東西學(xué)書錄》“卷下，電學(xué)，三十六”記載：“所謂磁電者，即磁石引針，同類有相感之理焉。法以軟鐵條與磁石相切。所謂干電者，以二物磨擦而生焉。因琥珀吸芥、玻璃吸紙之理推之，乃試推引定正負(fù)，測傳阻，驗(yàn)收放，相磨相擊而干電生。所謂濕電者，乃金類感化而成，如以異類二金片，如鋅與銅，浸淡硫強(qiáng)水中，即成濕電?！睆漠a(chǎn)生方式，將電分為磁電、干電、濕電三種，符合中國人的認(rèn)知習(xí)慣。明末清初，中國人在聽筒的基礎(chǔ)上，以磁石生電的電流傳導(dǎo)聲音，發(fā)明電話，就不足為怪了，只是西方人不知道或故意隱瞞而已。據(jù)金永森《西被考略》記載：“中國字有六體，音義兼?zhèn)洹Ｎ餮笪淖忠砸粝鄠?，僅知諧聲，久則變易，流傳失實(shí)，紀(jì)事不詳，近人論之已悉，如‘德律風(fēng)’見查氏《人海記》，康熙時已有此物，而西人不知?！薄暗侣娠L(fēng)”即電話英語telephone的音譯。

電報也可能最早出現(xiàn)在中國。1899年，徐維則《東西學(xué)書錄》“卷下，電學(xué)，三十七”記載：“其用之于通信者，曰電報。其法用木盤一，裝指南針，先用二銅絲，一通陰電，一通陽電，俾陰、陽二電線交接于木盤之指南針。電到，則針瑟瑟移動。傳報時，兩處各置一盤，以為發(fā)接，盤面各書號碼，送報者搖針指碼，而此感彼應(yīng)，萬里若比鄰矣。其讬線之瓶必以磁罐，蓋金鐵引電，而磁器隔電。此電報之用也。”電報的工作原理并不復(fù)雜。明末清初，古人在了解電學(xué)的基礎(chǔ)上，會自然認(rèn)識到這個原理。玻璃、松香、指南針都是中國常見之物，陰電、陽電的定義，用“氣”解釋“電”，都是中國元素。

1903年《西學(xué)關(guān)鍵》“卷六，磁電學(xué)，二十九”：“問：電報之機(jī)何如？答：西人創(chuàng)電報之機(jī)業(yè)有多種，初制針盤，如鐘面，以二十五字母書盤上，軟鐵推針旋轉(zhuǎn)，以指某某等字，其法不甚靈，故今不用。又有用二十五鉛字母者，亦覺重笨，現(xiàn)在用白紙繞于輪軸，電針觸紙上，計其點(diǎn)數(shù)，便知所代為何字或代碼數(shù)幾何。近有人能于紙上繪花卉人形，唯不甚精美，倘日后得寫字之法，則報事尤易矣?！敝袊税l(fā)明的電報之法，因漢字有偏旁部首，組合容易，傳遞信息通暢。西人學(xué)習(xí)此法卻遇到困難。他們將25個字母書寫在盤面上，通電后以軟鐵推動指針以指某字母，結(jié)果此法不甚靈便，只能棄之不用。改成25個鉛字母，也因笨重，效果不佳。最后才想到以電針觸白紙計其點(diǎn)數(shù)的法子。

《西學(xué)關(guān)鍵》傳言為英國人勃利物所著，他從未來過中國，書中卻出現(xiàn)大量歐洲沒有的竹、笙、簫、瑟等中國獨(dú)有元素。1866年《格物入門》“卷四，電學(xué)下章，論電報，四十一”記載：“問：濕電之用，何為最大？答：通音信也，故名千里信。又名法通線，又名電報。”由此可見，中國人最初發(fā)明電報時，稱其為“千里信”或“法通線”。這種命名方式帶有濃郁的中國風(fēng)格。美國傳教士丁匙良在《格物入門》“卷四，電學(xué)下章，論電報”：“問：電報始于何時？答：非由一人，非出一時，遂致若是之精巧也?！彼麖?qiáng)調(diào)，電報的發(fā)展不是一人之功，也不是一時之力，是眾人之力不斷改進(jìn)而來?，F(xiàn)代西敘事卻說美國畫家塞繆爾·摩爾斯（Samuel Morse）于1835年研制出電磁電報機(jī)樣機(jī)，創(chuàng)造一套將字母及數(shù)字編碼的摩斯電碼，1837年申請專利，被譽(yù)為“電報之父”。丁匙良是美國傳教士，與摩爾斯生活在同一時代，都是美國人。如果摩爾斯真的發(fā)明了電報，他肯定會大書特書，極力推介，絕不會三緘其口。由此可見，摩爾斯是否發(fā)明了電報也值得懷疑。

四、中國是電磁學(xué)之源頭

傳言由美國西醫(yī)瑪高溫口譯、中國學(xué)者王韜筆錄、于1851年在寧波出版的《博物通書》在“第五章電氣連吸鐵”闡述了“電流產(chǎn)生磁場”的實(shí)驗(yàn)：“嘉慶二十二年（1817年）間，西洋人深究其理，將五金電器上增、減兩銅線平接于指南針上。增線在南，減線在北，則針之北極必轉(zhuǎn)而向西。接于針下，必轉(zhuǎn)向東……蓋針之南、北極欲繞增、減二線而旋卻又左右不同之故。”這個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了“通電導(dǎo)線周圍的指南針會旋轉(zhuǎn)”的規(guī)律，這也是早期的“直流電動機(jī)”實(shí)驗(yàn)。這里提到一個特別的年份“1817年”。在這一年，傳教士在中國發(fā)現(xiàn)了電學(xué)實(shí)驗(yàn)的科技信息，將情報資料寄回西方，幾年后歐洲便興起了電磁學(xué)。

1820年，丹麥人奧斯特“意外”發(fā)現(xiàn)了“導(dǎo)線電流引起小磁針偏轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。消息傳至巴黎，安培如獲至寶，重復(fù)其實(shí)驗(yàn)，向巴黎皇家科學(xué)院提交論文，論述“磁針轉(zhuǎn)動方向與電流方向的關(guān)系”，這也是電磁學(xué)中判斷電流和磁場之間關(guān)系的“右手定則”。一周后，他又向皇家科學(xué)院提交論文，論述了“平行載流導(dǎo)線之間的相互作用”。他發(fā)現(xiàn)兩個通電流的螺線管如同兩個條形磁鐵，會相互吸引或者排斥。1822年，安培闡述了電流產(chǎn)生磁力的基本定律，即“安培定律”。1831年，英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。梳理這些時間節(jié)點(diǎn)，就會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代西方電磁學(xué)正來自中國。

在中國，具備首創(chuàng)發(fā)電設(shè)備的理論知識與制造材料。中國人在發(fā)現(xiàn)靜電與靜磁存在互相感應(yīng)現(xiàn)象后，知道了電生磁、磁生電的規(guī)律，繼而發(fā)明磁石發(fā)電設(shè)備，順理成章地寫出“通電導(dǎo)線周圍的指南針會旋轉(zhuǎn)”的定則。西方發(fā)現(xiàn)“磁生電”和“電生磁”的順序搞反了，不符合以電磁感應(yīng)制造發(fā)電機(jī)的順序。西方對導(dǎo)體、絕緣體等相關(guān)知識毫無積累，不知道使用金屬導(dǎo)線導(dǎo)電。這表明西方是通過中國發(fā)明的電池、發(fā)電機(jī)才認(rèn)識了“電”，再以通電知道了“電生磁”。西方不可能是發(fā)電機(jī)的“原創(chuàng)者”。西人關(guān)于電磁學(xué)的發(fā)明創(chuàng)造存在大量自相矛盾的表述，那些由傳教士“口譯”的《博物通書》等著作充斥著“氣”“電荷”“琥珀”“吸鐵石氣”“通電導(dǎo)線”等中國元素，并且用中文寫成，正說明了這些電學(xué)發(fā)明創(chuàng)新源自中國本土，而不是西方傳教士所賜！

五、“電學(xué)中源說”由來已久

明末清初，黃宗羲首倡“西學(xué)中源”說：“嘗言勾股之術(shù)乃周公商高之遺，而后人失之，使西人得以竊其傳?！狈揭灾窃凇队巫恿?lt;天徑或問>序》一文中論述了中國古代天文歷法，并寫道：“不知其皆圣人所已言也。子曰：‘天子失官，學(xué)在四夷’”王錫闡多次論述“西學(xué)中源”：“今者西歷所矜者不過數(shù)端，疇人子弟駭于創(chuàng)聞，學(xué)士大夫喜其瑰異，互相夸耀，以為古所未有，孰知此數(shù)端者悉具舊法之中，而非彼所獨(dú)得乎!”

康熙曾在《三角形推算法論》文中寫道：“歷原出自中國，傳及于極西。西人守之不失，測量不已，歲歲增修，所以得其差分之疏密，非有他術(shù)也?！?711年，康熙帝巡視河工，與直隸巡撫趙宏燮談及丈量田地之法：“算法之理，皆出自《易經(jīng)》。即西洋算法亦善，原系中國算法，彼稱為阿爾朱巴爾。阿爾朱巴爾者，傳自東方之謂也?！笨滴跽J(rèn)為西洋算法、歷法都是從中國傳去的，西學(xué)的源頭在中國。1721年成書的《數(shù)理精蘊(yùn)》寫道：“湯若望、南懷仁、安多、閔明我相繼治理歷法，間明算學(xué)，而度數(shù)之理漸加詳備。然詢其所自，皆云本中土流傳?！碧煳膶W(xué)家梅文鼎亦強(qiáng)調(diào)：“古人歷法流傳西土，彼土之人習(xí)而加精焉爾?！鼻螌W(xué)派興盛時，阮元、戴震等大力宣揚(yáng)“西學(xué)中源”說。阮元在1799年編成《疇人傳》，多處論述“西學(xué)中源”，影響深遠(yuǎn)。1882年，查繼亭重刻《疇人傳》，強(qiáng)調(diào)“西法雖微，究其原，皆我中土開之?！庇纱丝梢?，西學(xué)東源之說起于清初，康熙帝亦積極參與，影響深遠(yuǎn)。

清末，隨著洋務(wù)運(yùn)動的興起，電磁學(xué)知識日漸普及，在“西學(xué)東來說”基礎(chǔ)上又出現(xiàn)“電學(xué)中源說”。黃遵憲在《日本雜事詩·其五十四》中將西學(xué)與墨學(xué)相關(guān)聯(lián)，談到“電學(xué)中源”：“中國之言電氣者又詳矣。近同文館丁韙良說電氣道本于磁石引針、琥珀拾芥，凡彼之精微，皆不能出吾書。第我引其端，彼竟其委，正可師其長技。”

晚清“經(jīng)世文編”將電學(xué)源頭追溯到中國古代。1901年麥仲華《皇朝經(jīng)世文新編》收錄清朝總理衙門頒布的《覆奏設(shè)立官書局摺》：“天學(xué)、化學(xué)、氣學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、重學(xué)，皆見中國載籍。試取《管》《墨》《關(guān)》《列》《淮南》諸書，以類求之，根原具在?？芍鲗W(xué)者，中國固有之學(xué)。西人踵而行之，所謂‘禮失而求諸野耳’?！蔽闹袑⑽鲗W(xué)諸多學(xué)科上溯到古代典籍中，指出西學(xué)是中國歷史文本的衍生物，而非西方近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展而來。1902年《皇朝經(jīng)世文編五集》收錄《近年各省書院改課實(shí)學(xué)得旨施行并所擬章程》，提出：“西學(xué)之精，莫非原本中國”，“重學(xué)、光學(xué)、汽學(xué)、化學(xué)、電學(xué)諸大端，散見于周秦各書，尤不可殫數(shù)?！?902年版《皇朝經(jīng)世文四編》收錄《論西學(xué)》，提出唐末宋初的道家文獻(xiàn)“《關(guān)尹子》‘石擊石生光，雷電緣氣以生，亦可為之’，是即電學(xué)?！?/p>

據(jù)上海格致書院“課藝匯編”資料，學(xué)生們在回答“格致之學(xué)中西異同論”時，大多引用中國古籍論述“電學(xué)中源”。彭瑞熙回答道：《經(jīng)》曰“地載神氣，神氣風(fēng)霆，風(fēng)霆流形，百物露生?！薄蛾P(guān)尹子》曰“石擊火生光，雷電緣氣而生，可以為之?！薄痘茨献印吩弧邦D牟掇芥、磁石引針之類，中國之言電氣者詳矣！不過藥物配合，久失其傳耳。鐘天緯認(rèn)為電學(xué)“然其端則仍中國發(fā)之。中國以琥珀拾芥，西人因之推究其理，名之琥珀電氣。”李鼎頤在答“圣人有四府論”時寫道：“《易》言地載神氣，神氣風(fēng)霆，風(fēng)霆流形，百物露生。則電學(xué)所由祖也。”“西方格致之學(xué)，源于中國，有書可證，皆見于經(jīng)典。是格致之學(xué)，何莫非圣人啟其先！”

現(xiàn)代人們普遍認(rèn)為，電學(xué)誕生于西方近代科技大爆炸時代，未經(jīng)歷漫長發(fā)展期，突然興起。中國的電學(xué)完全是舶來品，通過引進(jìn)借鑒西方研究成果而得以發(fā)展。究其實(shí)，中國古人對電和磁的認(rèn)識和利用由來已久，文獻(xiàn)記載歷歷在目，學(xué)者溯源孜孜以求，中國可謂現(xiàn)代電磁學(xué)的真正源頭，卻被無意地忽略了，甚至被故意埋沒了。

作者簡介：王佩良，男，湖南工商大學(xué)數(shù)字媒體工程與人文學(xué)院副院長，教授，博士，碩士生導(dǎo)師；湖南省伏羲文化研究會副會長，湖南省食文化研究會副會長，糯文糯語英漢同文館創(chuàng)始人；世界智慧科學(xué)院院士。

張若彤，柏蓮花、黎鈺琳，高莎莉，女，湖南工商大學(xué)數(shù)字媒體工程與人文學(xué)院新聞與傳播23、24、25級專業(yè)碩士研究生。