科学研究可以“自力更生”吗？——电学史学习笔记

按：由于被人“卡了脖子”，近段时间，从朝堂到民间都提出：要发扬“两弹一星精神”，自力更生发展科学技术。

“两弹一星”是否是自力更生的成果，安君没有研究过，不敢评价。但我知道，钱学森23岁到美国是铁道工程的本科生，44岁回国已是世界顶尖的火箭专家，培养他的是美国的麻省理工和加州理工。而钱学森的导师卡门是匈牙利、德国和法国联合培养的，因此，至少钱学森这位“两弹元勋”是国际合作的成果。

那么，世界科学史上，有没有哪项重要的成果是由某一国的科学家“自力更生”完成的呢？

这两天安君正好在读伽莫夫的《物理大师》，今天正好读到电学这一章，我就理个电学的发展史笔记，供大家参考。

17世纪（加利略、牛顿的世纪，中国明末清初）

1600年，英国人威廉·吉尔伯特（William Gilbert，1544-1603，伊丽莎白一世的御医）出版《论磁石》，研究了磁铁的基本性质，指出地球其实是个大磁铁，这在两百年后被德国人“数学王子”高斯用数学公式完善。吉尔伯特还企图用磁力解释行星绕太阳运转的力量，但没有成功，80年后，他的剑桥校友牛顿证明这和磁力无关。

大约50年后，德国人奥托·冯·格里克（Otto von Guericke，1602-1686，最有名的成绩是当马德堡市市长，做了“马德堡半球实验”）发现电荷相吸和相斥的性质类似于磁铁。

18世纪（欧拉、拉普拉斯的世纪，中国的康乾盛世）

1705年，德国人豪克斯，发明最早的电笔（箔验电器）

1733年， 法国的御花园总管迪·费（Du Fay, 1698-1739）发现有两种性质的电荷，同性相斥异性相吸，称为“树脂电”和“玻璃电”。

1745年，荷兰（对，就是垄断光刻机的荷兰）莱顿大学的教授们发明了莱顿瓶，最早的电容，使得后来的电学实验得以进行

1785年，法国人查利·奥古斯丁·库仑（1736—1806）发现库仑定律，这让电学跨入可以计算的“科学时代”。差不多同时，英国人卡文迪许完成了同样的发现，但没有发表。

1789年，意大利人路易吉·加尔瓦尼（Luigi Galvani，1737-1798）从砍下的青蛙腿中发现生物电，虽然这是个错误，但却启发他的朋友，也是意大利人伏特发明了伏特电堆（电池），使得法拉弟这样的小学生都可以做电学实验。

19世纪（达尔文、麦克斯韦的世纪，中国的清朝后期）

1820年，丹麦人（对，就是安徒生的故乡，从第谷·布拉赫到哥本哈根学派，在世界各国中，弹丸小国丹麦对人类科学的贡献名列前十）奥斯特发现电和磁是相关联的，并提出了“电磁学”这个概念。

后来，法国人安培把电流公式化，而德国人欧姆让电阻公式化。

1830年代，英国一位书店学徒法拉弟发现了电磁场，发明了发电机和电动机。

几乎同时，英国人和美国人建成了有线电报，让电学真正产生了实用价值。

1873年，英国人詹姆斯·克拉克·麦克斯韦出版《电磁学通论》，不仅打通了电学和磁学，而且把几乎所有的电学细节都纳入数学体系，还预言了电磁波的存在，更神奇的是，他计算出电磁波的速度是每秒30万公里，这和1862年法国人傅科（Jean-Bernard-Léon Foucault，1819-1868，他最著名的成果是用“傅科摆”证明了地球的自转）测出的光速每秒28.9万公里非常接近，人们开始怀疑电磁波和光之间有联系。

1879年，美国小学肄业生爱迪生发明了电灯，3年后，他发明了可商用的电力系统，并创办了今天的通用电气公司，人类从此进入电气时代。其中，他的奥地利助手尼古拉·特斯拉做出重大的贡献。

1887年，德国人赫兹发现并证明电磁波的存在，验正了麦克斯韦的伟大预言。他因此大胆预言，光就是一种电磁波。赫兹还发现，某些频率的电磁波可以产生电流，这一现象在20年后由瑞士人培养的德国老乡爱因斯坦证实。

1895年，意大利人马可尼利用电磁波发明了无线电报，后来在英法之间建成了首条无线电报线路，差不多同时，奥地利人特斯拉在美国完成了同类发明。

1897年，光绪二十三年，《时务报》发表了题为《无线电》的译文，向国人介绍这个新生事物；1908年，中国首条商用无线电线路诞生。

1978年，美国电话电报公司的贝尔实验室（它一共获过8项诺奖，电话也是他们在1946年发明的）发明了移动手机系统，1983年投入商用（手机是摩托罗拉“大哥大”），1987年进入中国（笔者第一次使用已是1995年，当然是别人的）。

关于2G、3G、4G、5G技术以及智能手机，已经偏离本文的主题“电学”颇远，就此打住，以后有机会再聊。

即使快速滑屏浏览以上历史，我们也可以看到，电学的研究是国际合作而不是哪一个国家靠自己的力量完成——哪怕是拥有牛顿的日不落帝国。

那么标题提出的疑问就从科学史回到现代汉语：

“自力更生”到底是什么意思？它是否意味着关起门来自己搞？

说起来汗颜，我这位上个世纪的汉语言文学本科生并不知道“自力更生”的确切意思，只好查《百度汉语》，其解释为：

依靠自己的力量改变原来的情况而发展兴旺起来。

那就是说，从语义本身，“自力更生”虽然强调依靠自己的力量，但并没有排斥国际合作。问题又被踢回到科学史了。

细看电学史，我们会发现，整个18世纪没有英国人的身影。这不是偶然，在牛顿之后，英国的科学有长达百年的沉寂，世界科学中心因此而从英国先转移到法国，再到德国。

拥有伟大牛顿的日不落帝国怎么会在科学上沉寂？

正是因为“自力更生”！

为了宏扬“伟大的不列颠传统”，英国人不愿意采用莱布尼茨发明的微积分符号，而坚持牛顿的符号。这阻碍了与欧洲大陆科学家的交流。一百年后，英国人才低下高傲的头颅，放弃牛顿的微积分，这才有了旷世奇才麦克斯韦（以及他的师兄开尔文男爵等人），让世界科学的中心再次回到英国。

关于世界科学的中心转移，以后有机会再抄一篇笔记给大家。

所以，科学研究领域的“自力更生”，如果指的是不抄袭要原创，那当然正确；如果指的是关起门来自己搞，那前有大英帝国，后有纳粹德国和前苏联的前车之鉴。

参考文献：

George Gamow，Men of Physics，金歌 译，北京：团结出版社，2020年6月，p.142-178

吴国盛，《科学的历程》，长沙：湖南科学技术出版社，2018年8月

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