壹、中國古代人對閃電的觀察。人類從壹開始就會遭遇閃電。震耳欲聾的轟鳴聲和突如其來的耀眼閃光是多麽驚心動魄。因此,在古代,在無法解釋的情況下,我想象出了雷公電母的假設,甚至將其作為圖騰崇拜。這種情況也決定了人類對閃電的關註和研究必須很早就開始。
在我國,早在4000多年前的殷墟甲骨文中就有了?雷。詞。至於嗎?電?西周時期青銅器上也出現了漢字。當然,這個?電?今天話沒聽懂?電?的意思,而是特指閃電。
中國古代非常重視對雷電現象的觀察和記錄。但這裏有兩種完全不同的態度:壹種是把雷電視為天怒,警告人們,所以心生畏懼。
儒家經典《論語》要求人們在遇到雷電時要肅然起敬。即使晚上睡覺,他們也必須起床,穿上衣服,坐著不動,表示真誠的尊重。因此,他們雖然記錄了雷電,但都沒有科學價值。
另壹種態度是把閃電作為壹種自然現象來觀察,用科學的態度來記錄。《南七書》?據《五行誌》記載,公元490年,會稽山恒山寶林寺遭雷劈。電火在塔下燒佛祖臉,窗戶卻壹樣?。這是事實的記錄。打雷的時候,地與雲之間有放電,佛面必須刷金粉,金粉是壹層導體,是強電流的路徑,所以發熱很多,被融化。窗木是絕緣體,或者它不在電流的路徑上,所以它保持完整。
宋代科學家沈括更詳細地記錄了類似的現象。他寫道:?內侍李舜舉曾遭雷擊。在他正廳西邊的房間裏,雷聲從窗外傳來,明亮地跳上屋檐。人們以為正堂著火了,都出去躲起來了。雷聲停止後,房子還是老樣子,只是墻壁和窗戶紙都被熏黑了。房間裏有壹個木制的框架,裏面有各種各樣的器具,包括鑲銀的漆器。上面的銀全部熔化,流到地上,但是漆器沒有燒焦。有壹把寶刀,鋼很硬,在鞘裏化成鋼水,鞘卻還完好無損。?
這份記錄提供了很多信息。雷擊時,強電流只能通過截面積很小的通道,空氣電離發出耀眼的光,巨大的熱量造成高溫,傳導到墻壁和窗戶紙上,於是焦慮,變黑。木架恰好在通道上,電流通過金屬刀和漆器上的銀,使其溫度急劇上升,立即熔化。絕緣體,如刀鞘、漆器等,不能通過電流,只能接收其中的熱量,但由於時間極短,仍能保持完好。後來有人看到了類似的東西。
宋代莊綽在《雞肋》中說,他在南雄時,看到當地福慧寺遭雷擊,其中壹尊騎獅佛像也斷了,上面塗的金粉化掉了,但其他顏色不變。這和上面沈括看到的有什麽關系?雷與火融劍不焚鞘?這是同樣的道理。所以莊綽也說,他看到了什麽?和沈索的書壹致嗎?。
上面提到的這三條記錄的意義,不僅僅是如實地描述了雷擊的場景及其後果,還隱約看到了不同的物質在導電時有不同的作用。後來明末方以智根據這些記載得出結論:?就雷與火來說,石頭融化,但漆還不錯。?這有壹點關於導體和絕緣體的壹般性。至於導體和絕緣體的嚴格區分,在古代並不明確。
二、中國古代對雷電的解釋和觀察只能了解事物的表象,理論解釋才能探索事物的本質。既然古代對閃電有這麽多的觀測和記錄,必然會為探討其成因提供依據。
中國對雷電成因的討論始於周朝。當時的理論武器主要是以物質活力論為基礎的陰陽學說。這方面在先秦到漢代的很多古籍中都有記載。壹般認為閃電是陰陽相互作用產生的。
正如漢初的《淮南子》所說,?陰陽薄為雷,興奮為電?。意思是陰陽碰撞產生雷,相互滲透產生電。這些說法雖然含有辯證的因素,但總是過於淺薄籠統,不夠具體。
東漢科學家王充研究雷電,寫了壹篇論文叫《徐磊篇》(見《論衡》),試圖反駁當時流行的什麽?雷怒上天?壹派胡言。王充在文章中明確指出,雷電是正義的?壹口氣?僅此而已。
那是什麽?氣體?然後呢。聲音是從哪裏來的?
王充列舉了五個證據,說明閃電本質上是火。妳什麽意思?雷,開火?,那是?太陽的興奮?。王充描述了夏天陰陽的作用,說當時陽氣占主導,陰與之相爭,產生碰撞、摩擦、爆炸、激射,從而形成閃電。
王充還用往火上潑水的過程來形象地說明閃電。他指出:在冶煉的烈火中,如果突然澆上壹桶水,就會爆炸,咆哮;天地可以看作壹個熔爐,陽氣是火,雲雨是大量的水,水火相互作用引起轟鳴,這就是雷。被這種爆炸擊中的人無疑會受到傷害。這段話說明陰陽的作用非常具體,對雷電成因的解釋非常獨特。
到了唐代,人們進壹步解釋了雷與電的關系。孔在《左傳》中寫道?稀疏?,說?電是雷光嗎?。後來有人說,?雷電,陽也,有雷之名,無聲為電之名?。在這壹點上,宋朝的呂典說得最清楚。他在《丫丫》壹書中說,電、陰、陽令人興奮,相近者,亦光乎?。並且說陰陽刺激。它的光是電,它的聲音是雷?。他還把電和雷與鐵和石頭碰撞產生的火花和聲音相比較。
宋代精心編寫的《董祺野史》更是生動形象。他認為殷琦凝結了,楊琪被困在裏面,突然它爆炸了。結果呢?光和聲音跟隨?。朱對閃電的巨大威力有壹個解釋。他說閃電是?極度封閉的陰陽之氣突然爆發出來?。專註於在這裏打結?極端?有出入嗎?突然?。
以今天的眼光來看,也就是說在極短的時間內爆發出巨大的能量,是值得註意的。明朝的劉基有壹段話,把閃電解釋得最全面最形象。他說:
打雷,天氣沈郁激越,陽在陰中,必迫而迫,則聲為雷,光為電。火是從槍裏出來的,但是對的東西穿起來很軟,會剛好碎。天帝用此物震人,人之死與之相合。?
他對雷電成因的解釋基本上繼承了前人的說法,但他對炮彈出膛的比喻卻十分生動;指出有人被殺,但是?巧合嗎?這不是上帝懲罰的行為,而是壹種科學態度。
需要指出的是,這些解釋中的陰陽並不是正負電荷。現代科學中的電的概念不可能發生在古代。所有這些解釋只能讓我們看到陰陽學說的壹些科學因素及其生命力。
第三,由於中國古代的防雷設施會造成災害,迷信的人除了恐懼,也是無能為力、無可奈何的;有科學頭腦的人不得不試著去處理它。今天,避雷針是眾所周知的有效的預防設施。
根據雷擊的原因可以得知,地面上特別高聳的物體更容易遭受雷擊。所以避雷針是在高樓或煙囪頂部安裝金屬尖端,用粗電線引至地下,與大地連接而成。它基於尖端放電的原理。也就是說,壹個帶電體,電荷總是集中在尖端,所以更容易逃逸。當帶電雲逐漸接近地面時,由於靜電感應,地面上會出現異質電荷,這些電荷會主要集中在屋頂的金屬尖端,並逐漸逃逸到太空中,中和雲中的電荷。這樣就避免了大量電荷積累,造成突然集中放電,從而降低雷擊的可能性。
同時,由於金屬尖端與大地相連,當雷擊時,強大的電流流過避雷針接地的粗導線,從而避免了雷電流對建築物的破壞。
當然,我們無法理解中國古代的尖端放電,但我們已經發現並關註了大氣中的尖端放電現象。《漢書》裏有?矛端開火?記錄。矛是壹種兵器,長約三五米,刃為金屬尖。當它站在戶外,上面有帶電的雲時,它可能會放電,產生微弱的光。
據晉朝《搜神記》記載,公元304年,成都王發動叛亂,陳冰鄴城據說夜間可見?戟鋒有火,遠看如燭。?其實就是尖端放電現象。至於說?像蠟燭壹樣向前看?這可能有點誇張。
關於中國古代的防雷措施,在三國和南北朝的書籍中都有出現?防雷室?的名字。不過很遺憾,這個房子的結構和防雷原理無法考證。
法國旅行家Cabrios。不要?訪問中國後,戴·馬幹蘭在1688寫了壹本叫《中國新事》的書,裏面記載:?當時,在中國之家屋頂的兩端,有壹個上翹的水龍頭。龍口吐出壹條曲折的金屬舌頭,伸向天空。舌頭的根部用壹根非常細的電線連接著,這根電線直通地面。這個奇妙的裝置在閃電時刻創造了奇跡。如果閃電擊中房子,電流會從龍舌蘭下降到地面,不會造成任何傷害。?看來這個水龍頭不僅僅是壹個裝飾品,還是壹個防雷裝置。
在這裏,建築藝術和防雷措施巧妙地結合在壹起。這種防雷裝置是什麽時候起源於中國的?
據唐代王睿《燜轂》記載,漢代古建築百良殿失火。於是,壹個魔法師提出了壹個建議,把瓷磚做成魚尾形狀(稱為?尾巴?還是?接吻?),放在屋頂,防止雷電引起的天火。好像這就是《中國新生事物》說的?壹個朝上的水龍頭?諸如此類的事情。
古籍中也有記載,有人看到房頂的瓦獸首口中有兩三尺長的火。大概是放電現象吧。這樣,最遲從唐代開始,我國屋頂上的壹些獸形瓦實際上已經被用作避雷。在古建築中也發現了壹些值得註意的部分,比如塔的塔尖,往往會鍍上壹層有色金屬膜。作為導體,直接下到地下的塔心柱使用的木材往往容易導電,塔心柱下端有儲能金屬?龍穴?。這實際上構成了壹個防雷裝置。
難怪明代有記載嘉興東塔在夜間?金色,如果流星散落?。很多高堂,怎麽了?雷公主?等等,也屬於防雷措施。這些都是古代建築師長期實踐經驗的積累。這樣,雖然不可能發現中國古代的避雷針原理,但早在1000年前就已經在實踐中應用了。現在人們壹說起避雷針就想到十八世紀的美國科學家富蘭克林,但是我們祖先的貢獻是不可否認的。