不迷信“科学”

2017-12-08 13:01 来源:新华日报 
2017-12-08 13:01:38来源:新华日报作者:责任编辑:武鹏飞

  作者:沈辛成

  1849年,英国电力工程师威楼拜·史密斯正在为一家电报公司工作。彼时正值大建基础设施的热潮,电报的商业推广方兴未艾。美国人发送出人类历史上第一封电报的5年后,伦敦的电报公司杜仲橡胶公司就已经在着手埋设用于电报的海底电缆了。这条电缆,一头在英国东南部的多佛,另一头在法国北部的加莱,都是英吉利海峡沿岸城市,二者之间是英国到欧洲大陆的最短途程,电报电缆建在这里最为划算。不过,要制作一条大约48公里长的电缆,又是海底作业,还是花费甚巨。

  史密斯当时的任务,就是确保电缆在埋设入海前没有故障,免得返工再花冤枉钱。史密斯摸索出一套检验线路是否完好的办法:用电阻很大的半导体材料硒制作成棒,来检测电缆。作业是在大洋之中,肯定得加班加点免得发生不测,于是有趣的现象发生了:史密斯发现,每次一到晚上作业,硒的电阻就很大,而一到白天作业,硒的电阻就变小,导电性变好了。

  史密斯就想:到底是光还是热改变了硒的导电性呢?于是他做了个实验:制作了一个开口可以滑动的暗箱,观察暗箱打开瞬间硒棒两端电阻的变化;箱中有水,水隔绝了硒棒温度的快速变化,但是并不隔绝光线。结果史密斯发现,根本不需要时间升温,一旦暴露在光线之下,硒的导电性就立刻增强。这个结果使史密斯得出结论:根据光强度的变化,硒的电阻会发生变化。

  多年之后,大洋彼岸的美国人查尔斯·弗里茨受史密斯的启发,设计出一种捕捉光能的新办法。弗里茨将硒板置于一块金属板上,再往硒板上覆盖一层用导电性极好的金属制成的半透明箔。1884年,弗里茨把这样的几块“电池板”连接起来,放在他纽约住宅的屋顶上,不出所料,弗里茨发现这些设备在发电。很快弗里茨又发现,不光是太阳光能使硒板产生电流,就连煤油灯也行。当时爱迪生点亮纽约所用的发电机是烧煤的,问世也不过3年,应用范围还很有限。弗里茨想,需要电的人那么多,发电厂却那么少,如果在偏远贫穷的地区,每户人家都能用太阳光发电,那将是多么大的市场啊!

  兴奋的弗里茨不想直接和爱迪生硬碰,就把自己的发明寄到德国,让与爱迪生比肩的普鲁士皇家学院的物理学家、发明家、企业家——创办西门子公司的维尔纳·冯·西门子评价评价。西门子对当时被称为“光电”的现象非常感兴趣,对弗里茨赞许有加。然而让人失望的是,尽管有大佬加持,当时的科学界仍对人类历史上最早的发电光伏板不以为然。

  为什么?因为与成熟的电磁感应理论和汽轮发电机不同,当时没有任何一种科学理论可以解释弗里茨的发明。和今天一样,当一个事物很难用现有的科学理论加以解释时,很多“迷信科学”的人会斥之为歪门邪道,光电在当时科学家们的眼中,就是歪门邪道。更何况弗里茨制作的光伏板,效率只有1%,而造价极高,因为那层覆盖在硒板之上增强导电性的金属箔,是用黄金制作的!

  光伏板重见天日,要再等上70年。首先,1905年爱因斯坦提出了光的能量和光子的概念,光子的能量将硒原子所带的电子从其轨道中“解放”,之后,自由电子的流动就会形成电流,这为解释史密斯的发现、弗里茨的发明提供了理论依据;其次,上世纪50年代专攻半导体和晶体管制作的美国贝尔实验室,意外发现硅的光感性、导电性远比硒优越,经过一系列的实验和改良,硅制光伏板的效率达到了6%,终于具备了与其他能源竞争的能力。

  弗里茨当年自产自用的能源乌托邦,如今已几成现实,这真要感谢不“迷信科学”的大科学家爱因斯坦替他圆梦才是。

  只相信现成的理论,没有不断探索的精神,不是科学,是迷信。(沈辛成)

[责任编辑:武鹏飞]


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