这座刚刚建成两年的实验楼,是大秦最高规格的科学研究场所。
楼内配备着最先进的实验仪器,汇聚了大秦最顶尖的学者。
二楼的一间实验室里,十几个穿着白色实验服的学者正围在一张巨大的实验台前,专注地观察著台面上的装置。
实验台中央,一个铜制的大圆盘正在手摇装置的带动下飞速旋转,圆盘两侧贴着丝绸垫,随着圆盘的转动,不断有细微的电火花在边缘闪烁,发出“噼啪”的轻响。
“苏署长,电压又升高了!现在已经能拉出三寸长的电火花了!”一个年轻学者兴奋地喊道,眼睛里闪烁著光芒。
苏启元,今年刚满三十岁,是皇家理工学院物理署的首任署长。
他原本是天算学的天才,十五岁就考中了进士,却放弃了仕途,一头扎进了皇家理工学院,跟着萧寒研究自然科学。
他有着惊人的观察力和逻辑思维能力,尤其对那些未知的自然现象,有着近乎偏执的好奇心。
苏启元俯下身,仔细观察著电火花的形态,又看了看旁边连接的静电计,点了点头说道:“很好,比上次的实验结果提升了一倍。看来增加圆盘的直径和转速,确实能提高静电的产生量。”
他顿了顿,眉头却微微皱了起来:“但还是老问题,静电只能瞬间放电,无法持续流动。我们费了这么大劲产生的电,一眨眼就没了,根本派不上实际用场。”
周围的学者们也都沉默了。
他们研究静电已经有一年多了。一年前,萧寒来到物理实验室,给他们讲了一个看似荒诞却又引人入胜的现象:用丝绸摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,就能产生一种看不见摸不著的力量,能够吸引轻小的物体,还能产生电火花。萧寒把这种力量叫做“电”。
当时,所有的学者都觉得不可思议。他们从来没有听说过,世界上还有这样一种神奇的力量。但当他们按照萧寒说的方法,真的用丝绸摩擦玻璃棒,吸起了桌上的碎纸屑时,所有人都被震撼了。
从那以后,苏启元就带领着物理署的学者们,全身心地投入到了对“电”的研究中。他们制作了各种各样的摩擦起电装置,研究了不同材料摩擦产生的电的差异,还发明了静电计,用来测量电的强弱。
他们发现,电有两种,一种是玻璃棒摩擦丝绸产生的,萧寒称之为“正电”;另一种是橡胶棒摩擦毛皮产生的,称之为“负电”。同种电相互排斥,异种电相互吸引。他们还发现,电可以通过金属导线传导,也可以被玻璃、橡胶等绝缘体隔绝。
这些发现,每一个都颠覆了他们以往的认知,为他们打开了一扇全新的科学大门。
但与此同时,他们也遇到了一个巨大的瓶颈:摩擦产生的静电,只能瞬间释放,无法形成持续的电流。就像天上的闪电一样,虽然威力巨大,却转瞬即逝,无法被人类利用。
“要是能有一种装置,能产生持续不断的电流就好了。”一个年轻学者自言自语地说道,“就像水泵能让水持续流动一样。”
这句话,让苏启元眼前一亮。
是啊!如果电真的像水一样,能够持续流动,那它能做的事情就太多了。它或许能发光,能发热,甚至能驱动机械。
但怎么才能让电持续流动呢?
苏启元百思不得其解。他带领着学者们尝试了各种方法,却都没有成功。
这时,实验室的门被推开了,萧寒走了进来。
自从去年秋天和扶苏深谈之后,萧寒就把大部分精力都投入到了《大秦宪法》的拟定工作中。他联合中枢院、民议院、刑曹的官员,日夜商讨,反复修改,宪法草案已经初具雏形。这次,他是专门抽出时间,来物理实验室看看电磁研究的进展。
“萧相!”
看到萧寒进来,学者们连忙停下手中的实验,恭敬地行礼。
萧寒笑着摆了摆手,说道:“不必多礼,你们继续。我只是随便看看。”
他走到实验台前,看着那个飞速旋转的摩擦起电机,说道:“启元,静电研究进展怎么样了?”
苏启元连忙说道:“回萧相,我们已经掌握了摩擦起电的基本规律,发明了静电计,还发现了电的传导和绝缘现象。但我们遇到了一个瓶颈,就是无法产生持续的电流。”
他把目前遇到的困难,一五一十地告诉了萧寒。
萧寒听了,点了点头。
他心里很清楚,摩擦起电只能产生静电,要想获得持续的电流,必须依靠化学电池,也就是伏打电堆。
作为一个历史系研究生,他知道伏打电堆的发明过程,但他自己也不懂伏打电堆的具体结构。他只能给他们指明方向,让他们自己去探索。
“启元,你说得对,电确实可以像水一样持续流动。”萧寒说道,“摩擦起电只是电的一种产生方式,还有另一种方式,能够产生持续的电流。”
“什么方式?”苏启元急切地问道。
“化学能。”萧寒说道,“不同的金属,在酸、碱、盐的溶液中,会发生化学反应,产生电势差。如果用导线把它们连接起来,就会有持续的电流通过导线。”
“简单来说,你可以把一片铜片和一片锌片,浸在盐水里。然后用导线把铜片和锌片连接起来,导线里就会有持续的电流流动。”
苏启元和周围的学者们,都听得目瞪口呆。
他们从来没有想过,化学反应竟然能产生电。
这简直是天方夜谭!
但他们又不得不相信。因为过去的几年里,萧寒已经无数次用这样的方式,给他们指明了科学研究的方向。从蒸汽机的分离式冷凝器,到化工的煤焦油分馏,每一次,萧寒的预言都变成了现实。
“萧相,您说的是真的吗?”苏启元有些不敢相信地问道。
“你可以自己试一试。”萧寒笑着说道,“科学的真理,都藏在实验里。”
苏启元没有丝毫犹豫,立刻说道:“好!我们现在就做实验!”
他立刻吩咐学者们,准备铜片、锌片、盐水和导线。
很快,实验材料就准备好了。
苏启元按照萧寒说的方法,把一片铜片和一片锌片,分别浸在一个装满盐水的玻璃碗里。然后,他用一根铜导线,把铜片和锌片连接了起来。
就在导线接触到锌片的那一刻,奇迹发生了。
旁边连接在导线上的小磁针,突然偏转了一个角度!
“动了!磁针动了!”
实验室里爆发出了一阵压抑不住的欢呼声。
所有的学者都激动得浑身颤抖。
他们亲眼看到了!持续的电流真的产生了!
苏启元的眼睛里闪烁著泪光。他紧紧地盯着那个偏转的小磁针,仿佛看到了一个全新的世界。
“萧相,您真是太神奇了!”苏启元激动地说道,“您怎么会知道这么多我们不知道的事情?”
萧寒笑了笑,说道:“我只是比你们多知道一些自然规律而已。真正伟大的,是你们这些敢于探索未知的科学家。”
他顿了顿,继续说道:“这个装置,叫做原电池。它能够把化学能转化为电能。不过,单个原电池产生的电流很弱。你可以把很多个原电池串联起来,这样就能产生很强的电流。”
“串联?”苏启元疑惑地问道。
“就是把第一个电池的锌片,和第二个电池的铜片连接起来,第二个电池的锌片,和第三个电池的铜片连接起来,以此类推。”萧寒说道,“这样,所有电池的电压就会叠加起来,产生很强的电流。”
苏启元恍然大悟。
“我明白了!”苏启元说道,“我立刻就去做!”
接下来的几天里,苏启元和他的团队,几乎没有离开过实验室。他们制作了几百个铜锌原电池,然后把它们串联起来,做成了一个巨大的电池组。
当他们把最后一根导线连接起来的时候,一道耀眼的电火花从导线的末端跳了出来,发出了“啪”的一声巨响。
“成功了!我们成功了!”
学者们激动得互相拥抱,热泪盈眶。
这个巨大的电池组,产生的电流足够点亮一盏碳丝灯,甚至能够驱动一个小型的电动机。
消息很快就传遍了整个皇家理工学院,甚至传到了咸阳城。
所有人都对这种神奇的“电”充满了好奇。
扶苏也亲自来到了物理实验室,观看了电池组的演示。当他看到电流点亮了灯泡,驱动了小风扇的时候,脸上露出了震惊的神色。
“萧相,这电,以后能像蒸汽机一样,改变世界吗?”扶苏问道。
萧寒点了点头,郑重地说道:“陛下,电的潜力,比蒸汽机还要大得多。蒸汽机只能驱动机械,而电不仅能驱动机械,还能发光、发热、传递信息。未来的世界,将会是电的世界。谁掌握了电,谁就掌握了未来。”
扶苏深以为然地点了点头。他当即下旨,拨款五百万两白银,扩建物理实验室,全力支持电磁研究。
有了朝廷的支持,苏启元和他的团队,更加干劲十足。
他们不断改进原电池的设计,提高了电池的容量和寿命。他们还发现,用稀硫酸代替盐水,能够产生更强的电流。
始元二十四年秋,苏启元在一次实验中,偶然发现了一个更加惊人的现象。
当时,他正在用电池组给一个线圈通电。他发现,当线圈通电的瞬间,旁边的另一个没有通电的线圈里,竟然也产生了电流!
这个发现,让苏启元欣喜若狂。
他立刻意识到,这是一个全新的现象。电不仅能够产生磁,磁也能够产生电!
他反复进行了无数次实验,终于证实了这个现象。当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时,线圈里就会产生感应电流。
电磁感应现象的发现,具有划时代的意义。
它证明了电和磁之间可以相互转化,为发电机和电动机的发明,奠定了理论基础。
如果说原电池的发明,让人类第一次获得了持续的电流,那么电磁感应现象的发现,就让人类找到了大规模生产电能的方法。
萧寒得知这个消息后,非常高兴。他亲自来到实验室,向苏启元和他的团队表示祝贺。
“启元,恭喜你。”萧寒说道,“你的这个发现,将会改变整个人类的历史。有了电磁感应,我们就可以制造出发电机,用蒸汽机带动发电机发电,获得源源不断的廉价电能。我们还可以制造出电动机,用电能驱动机械,比蒸汽机更加高效、更加清洁。”
“未来,我们的城市将会被电灯照亮,我们的工厂将会被电动机驱动,我们的信息将会通过电线传递。一个全新的电气时代,即将到来。”
苏启元听着萧寒的描述,眼中充满了向往。
他知道,他们现在所做的一切,都是在为后世子孙铺路。虽然他们这一代人,可能看不到电气时代的全面到来,但他们已经打开了那扇大门。
始元二十四年冬,皇家理工学院物理署,向朝廷提交了第一份《电磁研究报告》。报告详细记载了他们一年多来的研究成果,包括静电现象、原电池原理、电磁感应现象等。
这份报告,标志着大秦正式开启了电气时代的探索之路。
虽然此时的大秦,还没有造出第一台发电机,也没有造出第一台电动机。
但科学的种子,已经播下。
在不久的将来,这颗种子,将会长成参天大树,为华夏文明,撑起一片更加广阔的天空。