相對論的啟蒙：電與磁的作用

打破牛頓力學體系的原動力，是為了回答牛頓所留下的一個問題：什麼是萬有引力？換成伽利略的話應是：兩個物體間為何會有作用力？牛頓建立萬有引力定律後，似乎對所獲的成就心滿意足，早把伽利略當年所提出的問題置於一旁，而這問題則被愛因斯坦透過建立一套驚天動地的嶄新學說「相對論」所解答。而這套嶄新學說的發展，要從一位只有小學學歷的英國科學家法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）說起。

法拉第於1791年出生在倫敦南部的貧窮鐵匠之家，十四歲就輟學作裝訂書本學徒。二十歲那年聽了當時的著名化學家戴維（Humphry Davy, 1778-1829）演講後，將所做長達百頁的筆記交給戴維，不久就被他聘為助理而進入科學界工作。在戴維的實驗室工作期間，法拉第在電學與化學實驗上做了很多重要貢獻，而最被後人所推崇的貢獻是他所建立的電磁場學說。他應用簡單的銅線圈、磁鐵和指南針做實驗，發現當一塊磁鐵在一組線圈中來回做相對運動時，線圈中會產生電流；當在一條導線中通入電流時，導線周圍會產生一個比地球磁力還大的磁場，讓指南針轉向。為了解釋為何沒有直接接觸的線圈和磁鐵會有交互作用，法拉第引進了「場」的觀念：移動的磁鐵在線圈中產生一個電場來推動電流，通電的導線在其周圍產生一磁場來改變指南針方向，都不須直接的碰觸就可互相作用，與萬有引力的現象相同。現今影響人類文明相當深遠的兩項發明：發電機和馬達，都是應用法拉第所發現這電與磁交互作用原理而生，而這些都是他在49歲罹患失憶症之前的研究成果。