从富兰克林的风筝实验到马斯克的特斯拉汽车，电从哪里来，它如何点亮世界，又将如何改变未来

书名：电的科学史

定价：69.00元

作者：克雷格罗奇

出版社：中信出版集团

出版日期：2018-05

页码：420

装帧：平装

开本：16开

ISBN：9787508686691

从富兰克林做风筝实验发现电的那一刻起，至今电的历史已经超过了2个世纪。

《电的科学史》讲述的就是这200多年里，从电的发现到电灯的发明直至今天博人眼球的特斯拉电动汽车，电伴随着人类走过工业时代、规模经济时代、互联网时代，见证着这些时代的发展和科技的进步。

这个世界上精通“电”的罗斯博士，“十年磨一剑”写作了这本有知识、有故事、有温度、有可读性的书。用一个个栩栩如生的人物、故事、发明、发现，为我们制作了一部跨越两个多世纪的“纸上纪录片”，让我们了解他们的发明、创意、冒险精神、成功、失败、秘密，感受电与我们生活紧密的关系。

“电”是现代生活的核心要素，没有了电，我们的生活将很快“陷入瘫痪状态”。

每天我们都要按动几十次电源开关，开启现代生活不可缺少的电灯、电脑、手机、洗衣机、热水器等电器设备。然而，我们已经习惯了一年365天随时随地可以接通电源的生活，以至于我们很少思考电是从哪里来的，它如何进入人类社会与我们朝夕相伴，又会如何挥动它的魔法棒为我们变出一个的未来世界。

这个世界上懂“电”的罗斯博士，花了10年时间，用一个个栩栩如生的人物、故事、发明、发现，为我们制作了一部跨越两个多世纪的“纸上纪录片”和“电的科学史”。无论你是事事考究的“历史迷”，还是充满好奇心的“科学控”，《电的科学史》都能满足你的“阅读口味”。

在《电的科学史》里，你会与众多鼎鼎大名的人物不期而遇，身临其境地感知他们那些伟大的发明、创新与贡献。比如，在雷雨天做风筝实验的富兰克林，改良蒸汽机并启动工业革命的瓦特，发现电磁感应现象的法拉第和麦克斯韦，发明电报和开启现代通信大门的摩尔斯，失败几千次终发明电灯泡的爱迪生；建立质能方程的天才科学家爱因斯坦，吹响现代环保运动号角的卡森·蕾切尔，雄心勃勃的硅谷钢铁侠埃隆·马斯克等。

电不仅在现代生活中扮演了重要角色，在重要的历史事件中也起到了“搅动风云”的作用。从工业革命、大萧条、两次世界大战，到核电站、石油危机，再到全球气候变化、页岩气革命、电动汽车、清洁能源，这些都与电息息相关。

引 言 放飞想象力 / III

部分  富兰克林时代 / 1

第1章 富兰克林的风筝实验 / 3

第2章 瓦特的蒸汽机 / 21

第3章 法拉第与麦克斯韦的电磁理论 / 33

第二部分 爱迪生时代 / 53

第4章 摩尔斯的电报 / 55

第5章 爱迪生的电灯泡 / 71

第6章 特斯拉与威斯汀豪斯的交流电 / 87

第7章 英萨尔的电力帝国 / 105

第三部分 大规模时代 / 123

第8章 罗斯福的电力新政 / 125

第9章 胡佛水坝的荣耀 / 147

第10章 利连索尔的田纳西河流域管理局实验 / 165

第11章 “煤炭王”的统治 / 183

第12章 爱因斯坦的质能方程 / 199

第四部分 危机时代 / 217

第13章 艾森豪威尔的“原子能为和平服务”计划 / 219

第14章 蕾切尔·卡森的《寂静的春天》 / 239

第15章 加州电力危机和安然事件 / 255

第16章 电力市场的竞争性改革 / 277

第五部分 坚定信念的时代 / 295

第17章 全球气候变化问题的解决之道 / 297

第18章 乔治·米歇尔的页岩气革命 / 315

第19章 埃隆·马斯克的梦想和历史的教训 / 329

后 记 想象未来 / 351

致 谢 / 357

注 释 / 359

克雷格·罗奇，世界公认的电力行业专家，有40年的从业经验。

他本科毕业于美国约翰·卡罗尔大学，后在威斯康星大学获得经济学博士学位。他曾经是北美地区监管流程和法律方面的专家顾问，之后创办了一家专门从事电力和气业务的咨询公司——波士顿太平洋公司，并担任总裁职务。他和他的公司已成为电力公司和投资者信任的监管政策方面的顾问之一。

这是一本关于先驱者和梦想家如何将电这个革命性的技术推向全社会的书籍。

——汤姆·库恩，爱迪生电气协会主席

作为人类重要成就的参考资料，这本书应该被摆放在书架的突出位置。

——阿兰·施莱伯博士，俄亥俄州公共事业委员会前主席

它将成为历史迷爱看的书！看看我们到底经历过什么，再想想未来可能发生什么，这是一件多么有趣的事啊！这本书真的很棒，任何用过电灯的人都应该读一读。

——肯特·帕森斯，美国能源与电力行业律师

在这本资料翔实、写作上乘、引人入胜的书中，罗奇博士用讲历史故事的方式，把电的科学史悉数呈现展在我们眼前。从富兰克林、爱迪生一直到埃隆·马斯克和比尔·盖茨，这本书将物理学、工程技术与经济、监管、法律、商业、环境联系起来，无论是门外汉还是经验丰富的专家，都可以从这本重要的书中学到很多东西。

——朱莉·西蒙，美国能源行业专家

蜚声国际的科学家

合适的时机和可靠的计划

历史学家、哈佛大学科学史名誉教授伯纳德·科恩（Bernard Cohen）宣称富兰克林是当时“在世的著名的科学家之一”，理由是富兰克林提出了“个令人满意的电学理论”，并且是“这门新科学的主要创造者”。在那个时代，即使简单的沟通也需要通过书信的方式，而且书信寄送需要几天甚至几周的时间。但是，富兰克林在1747—1752年这短短5年的时间里就声名鹊起，主要原因在于，他通过书信向伦敦的彼得·柯林森（Peter Collinson）介绍了自己的电学实验，这不能不令人感到

惊奇。8

到底是什么让富兰克林从成功的印刷匠转变成世界知名科学家的呢？显然，这样的转变离不开他的学术天赋，但更重要的原因是，富兰克林对时代的需要和关注点有一种敏锐的直觉。在富兰克林时代，“科学”一词的意思是“智慧”，而自然哲学则与今天的物理学相一致。18世纪，新的实验报告甚至常常被发表在地方性报纸上。做印刷学徒期间，富兰克林通过阅读《旁观者》（Spectator，英国散文家约瑟夫·阿狄生在这份杂志上自豪地宣布，他“把哲学从壁橱、图书馆以及大学院校中解放出来，使其扎根于俱乐部、集会场所、茶桌旁和咖啡屋”）等大众期刊，自学写作。9

富兰克林不仅选择了一个合适的时机，还为自己能引起世人关注制订了一个可靠的计划，并逐步把自己培养成今天所谓的“公共知识分子”的形象。他知道，地位低下的英属北美殖民地人民必须伦敦的支持，才能有机会成为一个名声在外的科学家。为此，当富兰克林获悉伦敦植物学家、英国皇家学会会员彼得·柯林森正在物色“英属北美殖民地门徒”时，他立刻写信与柯林森取得联系。后来，柯林森向伦敦的英国皇家学会介绍了富兰克林的电学实验。10

向牛顿定律发起挑战

1687年，艾萨克·牛顿的名著《自然哲学的数学原理》正式出版，比富兰克林出生的时间早19年。牛顿的另一部经典著作《光学》，出版于1704年。这两部作品从本质上看是不一样的，对富兰克林影响更大的是后者。《光学》对富兰克林来说比较容易阅读，因为它是用英语写成的，而不是拉丁语。但是，科恩认为更重要的原因是这部著作“致力于描述设计完美、操作简单的实验”。富兰克林的研究与《光学》都非常关注实验，两者的基本特性也是一致的。牛顿在《自然哲学的数学原理》中指出，万有引力是质量的函数，而与物质的类型无关。《光学》却与这一观点形成了鲜明的对比，因为它非常关注物质的具体类型，以及材料是否导电、有磁性。富兰克林的研究与《光学》具有相同的特点，正如科恩指出的，富兰克林是“信奉牛顿学说的实验科学家”。11

富兰克林在科学研究方面一直恪守英国皇家学会的箴言：“不盲目相信任何人。”也就是说，自然法则应该通过实验来发现，而不是想当然。这种凡事讲求实验证据的态度，是牛顿等人发起的科学革命的基础。电学研究是摆在他们面前的一个巨大考验，因为人们很有可能会坚守牛顿的著名发现，而不愿意接受一种不同的新观点。但是，这些大胆的电力科学家并没有畏缩不前，而是勇敢地面对引力和电力之间的差异，即使困惑不解也不退缩。牛顿的万有引力定律描述的是天体之间的吸引力，而电力不仅包括吸引力，还包括排斥力。他们必须解释吸引力和排斥力为什么可以共存，这是前所未有的一个新任务。富兰克林给柯林森写信的目的，就是要解释其中的原因。12

巧妙的电学实验

1747年5月25日和7月28日，富兰克林先后给柯林森写了两封信，解释他的电学基本理论。整个理论建立在平衡概念的基础之上。当一个物体（如琥珀或玻璃管）中有正常数量的“带电物质”或“电流体”时，物体就会处于正常状态，既不会吸引也不会排斥其他物体。然而，如果物体中的电流体数量减少或者增加，这种平衡将会被打破，物体就会“有电”。富兰克林对这些不平衡状态进行了定义：电流体数量增加的物体带正电，电流体数量减少的物体带负电。这套理论关注的是单一类型的带电物质或电流体的再分布情况。13

重要的是，富兰克林的理论解释了吸引力和排斥力。分别带正电和带负电的两个物体或两种材料彼此接近时，就会产生吸引力。也就是说，我们可以认为电流体与爱情一样，具有异性相吸的特点。相反，如果把两个带正电或者两个带负电的物体放在一起，它们就会相互排斥，即同性相斥。富兰克林的理论有时也被称为单流体理论。为了证明这套理论，他设计了一些简单而巧妙的实验。其中一些实验甚至给人一种玩室内游戏的感觉，因为这些带正电或带负电的实验对象都是活生生的人。在一个实验中，甲用丝绸摩擦玻璃，然后把这块带静电的玻璃递给乙；当乙拿到玻璃的时候，可以观察到火花飞溅的现象。