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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，
以厘米（1/100 米）、克（1/1000 公斤）和秒三者作为基本单位，这就是常
说的厘米、克、秒（C。G。S）制。
原子论
前几章内，我们已将德谟克利特时代以来的原子哲学叙述过了。这个哲
学经亚里斯多德驳斥后，在中世纪陷于停止状态，直到文艺复兴以后，才重
新活跃起来。伽利略赞同这个哲学，伽桑狄用伊壁鸠鲁与卢克莱修的语言重
新加以叙述；波义耳与牛顿在他们关于化学与物理学的思辨见解中也用了
它。从那时以后它又被搁置，虽然它仍然渗透在科学思想中。
到了十九世纪初年，它被人重新提出，以解释固、液、气物质三态的物
理性质，以及化学变化上的定量事实。
①
关于单位的定义，参看Report of theNationalPhysical Laboratoryfor1928。
推翻燃素说以后，人们对物质的三态或三相有了更清楚的认识。物质虽
然有三态，我们通常认识最清楚的总是其中一态，如我们认识最清楚的水经
常是液体；但水可变为三态中的任何一态，如冷凝则为冰，蒸发则为汽。随
着这种认识的进步，人们开始研究化学化合定律。气体的化合定律，最容易
发现，因此，气体就不再是一种神秘的、半灵魂的实体，而与其他物体发生
关系了。
根据精密分析的结果，人们，尤其是拉瓦锡、普鲁斯特（Proust）与李
希特（Richter）等发现一个化合物始终丝毫不差地由同量的成分所组成（在
当时达到的精度下），这个定量化合的观念，在新化学的体系中起了重要作
用，虽然它和贝尔托莱（Berthollet）的有分量的见解是不相合的。水不论
是怎样得来的，总是氢与氧按1 与8 的比例而合成的。因此我们得到化合重
的观念，如以氢的化合重为1，则氧的化合重为8。两种元素以多种方式化合
成多种化合物时，一化合物中两种成分的比例与另一化合物中两种成分的比
例，常有简单的关系：在一化合物中14 分氮与8 分氧化合，在另一化合物中
则与16 分氧化合，恰为前者的两倍。可是在同位素发现后，这种定量化合的
概念稍有改变，以后还要谈到。
约翰·道尔顿（J。Dalton，1766—1844 年）是威斯特摩兰（West…morland）
一个手机织工的儿子，在他做小学教员的稀少闲暇里，学得一些数学与物理
学的知识。他在曼彻斯特得着一个教书的位置，开始他对气体的实验。他看
到气体的性质最好用原子论去解释①，后来他把这种观念应用到化学上去，指
出可以把化合的现象解释209 为具有确定重量的相异质点的结合，而每一元
素的质点都有其特定的重量。他说②：
物体有三种不同的区分或三态，特别引起哲学的化学�