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而温度却不改变。他说这些热成了“潜热”。他以为热流体或“热质”与冰
结合而成水，成为“准化合物”，热质再与水化合而成汽。他的量度说明，
融解一定量的冰为水所需的热量与把同量的水加热到华氏140°所需的热量
相等，但真正的数字是华氏143°。他还低估了汽化的潜热，把967°F 误为
810°。但这种测量要十分精确是很难的。布莱克又创立了比热的理论来解释
为什么使不同物质发生相同的温度变化所需的热量是不同的，后来他的学生
伊尔文（Irvine）详细地测定了一些物质的比热。这样他就创立了热量测定
的方法，即量热术。热质说或热的流体说一直引导科学前进，到1840 至1850
年间，赫尔姆霍茨与焦耳才证明热功等价，确立了热是运动的一种方式的观
念。
另一类似的流体说，或者说敌对的两流体说，引导了电的现象的研究者
前进。要解释由于摩擦而带电的两个物体为什么彼此相引或相斥，可以假定
电是与热相似的一种物质，是一种可加减的量。但在电的早期历史中，我们
清楚地认识到有两种不同而且相反的电。玻璃与丝摩擦所生的电，可被硬橡
胶与毛皮摩擦所生的电中和。为了解释这些结果，流体说假设有两种性质相
反的流体或者有一种流体，它在比常量多或少时，就引起带电的状态。我们
现在还在使用正电、负电等适合于单流质说的许多术语，虽然我们已经知道
电不是连续的流体而是微粒的结构，这是我们在后面要说明的。当人们用起
电机产生出比较大量的电，再贮蓄在来顿瓶（一个内外都贴上锡箔的玻璃瓶）
一类电容器中的时候，就给实验带来很大方便。格雷（Stephen Gray，1729
年）、杜费伊（du Fay，1733 年）与普利斯特列（Priestley，1767 年）首
先分清了导电体与绝缘体，这两术语则是德扎古利埃（Desaguliers，1740
年）所定出的。人们一注意到电瓶放电的火花与声响，也就马上认识到它们
与雷电相似，因而也就疑心这两种现象性质一样。怎样才能证明两者性质相
同呢？怎样才能使天上的雷公服从物理学定律呢？富兰克林（BenjaminFranklin，1706—1790 年）对这个问题似乎入了迷。他留下的许多信札里都
描绘了不少来顿瓶放电的实验，并提到天电有熔化金属、撕破物质等效应。
在带电体尖端的放电作用的启发下，达利巴德（d’Alibard）与其他法
国人产生了把闪电传导下来的念头。1752 年，他们在马里地方装置了一根高
40 呎的铁竿，要“决定带有闪电的云是否带电的问题”。当电云在竿上经过
时，竿下端即发生火花。这个实验在其他国家也重复做过，而且完全成功—
—事实上，圣彼得堡的里曼（Rtehmann）教授竟因为在屋上装置铁竿引导雷
电而当场被击毙！同时富兰克林则用风筝安全地进行了同样的实验。
在风筝主杆的顶端装上一根很尖的铁丝，约比风筝的木架高出一呎余。
在麻绳的下端与手接近之处系上一根丝带，丝带与麻绳连接之处可系一把钥
匙。当雷雨要来的时候，把风筝放出，执绳的人必须站在门或窗内，或在什
么遮蔽下，免使丝带潮湿；同时须注意不让麻绳碰到门或窗的格子。雷云一
经过风筝的上空，尖的铁丝就可从雷云吸引电火，使风筝和整根麻绳带电，
麻绳另一端的纤维都向四周张开，若将手指接近，就会被其吸引。当风筝与
麻绳都被雨湿，而能自由传导电火时。你若将手指接近，便会看见大量的电由
钥匙流出。从这把钥匙那里可以给小瓶蓄电；由此得来的电火可使酒精燃烧，
并用来进行别的有关电的实验；而这些实验平常是靠摩擦小球或小管来做的；
这样就完全证明这种电的物质和天空的闪电是同样的。
十八世纪时，人们进行了许多次加热于电气石等矿石与晶体而生电的实
验，而且电鳗一类电鱼能给人以麻痹性打击的现象，也再度引起人们的注意。
有人考察了它们的电器官，弄清它们给予人的打击的确是由于电的现象所
致。
电力和磁力的研究开始于十八世纪末年。米歇尔和法国军事工程师库仑
（Coulomb）先后在1750 年左右和1784 年发明了所谓扭秤，即一条轻的水平
铁片，在中点上系上一根长铁丝，挂在一个玻璃匣内。库仑把一个带电的球
放在铁片的一端，再拿一个带电的球与它接近，这铁片即会扭转。他又拿一
块磁铁换替铁片，再用另一磁铁和它接近也可使磁铁的一极扭转。他用这个
方法发现电力和磁力都随着距离平方的增加而减少，证明这些力量和牛顿证
明的引力有同样的关系。他还发现电力与电荷量成正比，因而可以用电力来
量度电荷。这个有关电力的定律还先后由普利斯特列和卡文迪什用另外的方
法发现过①。他们用实验证明任何形状的闭合带电导体里面都没有电力，所以
球体内也没有电。牛顿过去用数学方法证明，如果平方反比的定律有效，一
个由具有引力的物质构成的均匀球壳对于其内部的一个物体没有力的作用，
而且任何别的力的定律都不会有这个结果；同样的研究也适用于电力。
力的定律既然成立，数学家就把静电学的课题拿过去，导出一系列周密
的关系，在可以与观察结果比较的情况下，都证明与观察结果完全符合。导
体表面电荷的分布，导体附近的电力与电位，导体与绝缘体的各种排列的电
容量等，在高斯、珀松与格林的巧妙的手中，都证明可以用数学方法处理。
电是一种无重量、不可压缩的流体的学说和电是一个确定的量的观念是
一致的，虽然在研究上并不是必不可少的，事实上却提出一个便于说明和研
究这些现象的方便的画面。
更有历史意义的是人们的注意转向电力。与引力相同，电似乎也越过空
①
SirP。 Hartog，“TheNewerViewsofPriestleyandLavoisier”，Annals ofScience，August 1941，引用A。N。Meldrum
等人的著作。
间而作用于远处。数学家看来这不需要进一步的解释，但物理学家很快就开
始推测这个空间的性质。因为这个空间竟然能传播两种表面上不同的力。我
们以后会知道，这就引起了现今叫做“场物理学”的现代理论。
单位
重量与度量单位繁多，人们过去就感到十分不方便，至今仍然如此。法
国人首先创立了合逻辑的、方便的十进制来代替这些繁多的单位。1791 年，
法国国民议会接受了一份专门委员会的报告，1799 年完成了必需的量度标
准，并决定采用；1812 年决定自由使用，1820 年强迫施行。
长度的基本单位是米，原来定为通过巴黎的地球经圈一象限的一千万分
之一。但实际上，一米的长是等于摄氏零度时某一条金属棒两点间的距离。
后来大地测量的精确度增高，知道米长并不恰好等于地球的经圈的一个象限
的若干整分，但不加以改正。容量的单位是立特或升，应当是每边一分米（呎
米）的立方体，但以其不易量度，1901 年规定为一公斤（千克）的纯水在一
大气压及摄氏四度（在这温度下水的密度最大）下的容积。
质量的单位是千克或公斤，原来规定为每边一分米的纯水在摄氏四度下
的质量，但现在则等于1799 年勒费贝—纪诺（Lefebre…Ginneau）与法布隆
尼（Fabbroni）所制定的铂铱合金标准衡器的质量。他们的工作的精确度可
从吉洛姆（Guillaume）在1927 年所定的最新立特值去判断，即一立特之值
等于1000。028 立方厘米。
时间的单位是秒，定为平均太阳日的1/86400，所谓平均太阳日是把太
阳中心第一次过子午线和接连第二次过子午线之间的时间作为一年计算出来
的平均时间①。
1822 年，傅立叶在他的《热的理论》里指出副量或导来量按基本量来表
示时，有某些量纲。假设以L 表长度，M 表质量，T 表时间，则速度v（即在
单位时间内所经过的长度）的量纲为L/T 或LT…1。加速度是单位时间内速度
的变化，其量纲为v/T，即L/T2 或LT…2。力是质量与加速度的乘积，或MLT…2；
功是ML2T…2。高斯由这些动力单位导出电与磁的单位，以后还要提到。
约在1870 年，达成一项国际协议，一致同意采用一项科学的量度系统，
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