第一章 “电”“磁”话古

第一节 中国古代的电学

一、“雷”“电”训诂

中国是世界文明古国之一，也是世界上首先对“电”现象进行观察、认识和描述的国家之一。

和世界上许多国家一样，我们的祖先首先是从雷鸣电闪中注意到电现象的存在，并以原始的文字把观察现象描述、记录下来。

“雷”字在古汉语中有两种含义：一是指空中雷电所发出的声音，即雷鸣；另一种是指空中带电的云所引起的放电现象，包括雷鸣和电闪。《说文解字集注》·電下段注“古义霆雷不别，许（指《说文解字》的著者许慎，公元30—124）意则统言之谓之雷。自其振物言之谓之震，自其余声言之谓之霆，自其光耀言之谓之電。”

“雷”字最早出现在公元前14世纪至公元前11世纪的殷墟甲骨文中。甲骨文“雷”（见图1-1）的中间符号表示闪电，四周符号代表小鼓发出的声音。在金文及一些甲骨文中，“雷”字则由4个或2个“田”字和代表闪电的符号组成，字形中的“田”不是“田野”的意思，它和《诗经·周颂·有瞽》篇中的“应田縣鼓”中的“田”的意义相同，“田”是“申柬”（小鼓）的借用字，即“田”代表小鼓，也就是说“雷声如打鼓”的意思。后来又加上“雨”头，即“雷”代表“雨中的鼓音”。以后在篆文中，四面小鼓（田）减少为三面，并省去了代表闪电的字符。到了楷书时代，三面小鼓（田）变为一面（田），成为现今通用的字形。

“雷”字的主要演变过程见图1-1。

至于“電”字，其产生和演变的过程就稍为复杂一些。

“電”字的本义，在古代实指空中雷电所产生的耀光，即“闪电”。《礼记·月令》：“雷乃发声，始電”；辽·希麟《续一切经音义》卷7·雷電，《玉篇》云：“闪電也释名曰電”；《吕氏春秋·贵生》：“故雷则揜耳，電则揜目”（“揜”即掩，遮盖意）；《汉书·礼乐志》：“雷震震，電耀耀”（雷声隆隆，電光闪闪）；《论衡·雷虚》：“盛夏之时，雷電迅疾”。从以上各句看出，“電”字都是指闪电。

迄今为止，在甲骨文中尚未发现“電”字，只有“電”的本字“申”和“神”。

甲骨文中多处出现“申”字。在徐中舒著《甲骨文大字典》中就收有13个“申”字，这13个字尽管字形不尽相同，但许多都呈“电耀曲折”形。汉·许慎（公元30—124）著《说文解字·虫部》：“籀文虹，从申。申，電也。”一语道破，“申”字是古“電”字之一。

“申”的古字有两种基本字形。其中一种在甲骨文、金文中呈“电耀曲折”形（图1-2），它是“電”的古字之一。

“神”是“電”字的另一个古字。方述鑫著《甲骨金文字典》在解释“神”字时说“甲骨文中的申字或从申的電字都是电耀曲折形状，先民以申（電）的威力而为神奇，所以用‘申’（電）表示神。”清·汪仁寿（1875—1936）著《金石大字典》称“甲骨文的‘神’字为古‘電’字。”《汉语大字典》卷4·神，“甲骨文、金文‘神’字或作‘申’，不从‘示’。”

从上面记述可知，甲骨文中的“申”“神”字可以是古“電”字，也就是说，中国大约在3000多年前的甲骨文中就有了“電”字。

商周时期（公元前16世纪—公元前7世纪）我国进入青铜时代，铭刻或铸在青铜器上的金文不仅有“電”字的古字“申”和“神”，而且在公元前9世纪周孝王时青铜器番生簋上出现了“電”字（图1-3）。从图1-3可以看出，“‘電’，从雨，从申”（《说文解字》），是由“雨”字和“申”字复合而成。在稍后的楚国帛书中也有了“電”字，仍“从雨，从申”。以后在篆文、楷书中，“申”变形为“电”，成为“電”字。近人在“電”的简化字中去掉“雨”，成为“电”，实恢复“電”的古字“申”也。“電”字的基本演变见图1-4。

应该说明的是，古代的“電”字是指闪电。到了近代，随着近代自然科学传入中国，近代电学引入中国。1851年前后，中国首先将英文“electricity”译为“電”，简写为“电”，赋予“电”字以新的内涵，“电”的研究和利用也逐渐在中国大地上展开。

二、中国古代对“雷”“电”的观察和描述

中国古代文字中有关“雷”和“电”的观察、描述、探索的记载非常丰富，甲骨文、金文中就有许多有关“雷”“电”的记录，以后各种古代文献中有关“雷”“电”的资料也很丰富。

《诗经·小雅·采芑》：“戎车啴啴，啴啴，如霆如雷”（排山倒海军容振，势如雷霆动乾坤）。

《诗经·小雅·十月之交》：“烨烨震电，不宁不全”（电光闪闪，雷声隆隆；国家不安，国事不善）。

《礼记·月令》：“雷而发声，始电”“是月也，日夜分，雷而发声。”

春秋管仲（？—公元前645）著《管子·七臣七注》：“天冬雷，地冬霆，草木落而秋荣。”

中国古代著名古籍《周易》中，有“震”（）卦，其卦象均与“雷”“电”有关，说明先民已将“雷”“电”现象用于卦卜和预测中；在《易彖·噬磕》中有“刚柔分动而明，雷电合而章。”

在中国古代四大奇书之一的《山海经》中，不但有“雷神”插图，在《山海经·海内东经》中还记述有“雷泽中有雷神，龙身而人头，鼓其腹。”

梁·任昉著《述异记》引古代儒生说法：“盘古氏泣为江河，气为风，声为雷，目瞳为电。”

《焦氏易林·豫》：“雷行相逐，无有休息”；《焦氏易林·解》·丰：“雷鼓东行。”

西汉刘安（公元前179—公元前122）《淮南子·原道训》：“电以为鞭策，雷以为车轮。”

西汉著名文学家杨雄（公元前53—公元18）著《河东赋》：“奋电鞭，骏雷辎。”

东汉著名唯物主义哲学家王充（公元27—约公元97）《论衡》中有许多关于“雷”“电”的记载，如“盛夏之时，雷电迅疾”“当雷之时，电光时现”“惧雷电妄击”“千里不同风，百里不同雷”“云雨至则雷电击”“图画之工图雷之状，累累如连鼓之行”“雷电发时，龙随而起……雷龙同类，感气相致”等，提出了雷电与云、雷与电有依存关系。

这些记载都是有关“雷”“电”现象的生动描述。汉代以降，中国古代文献中有关“雷”“电”的描述更为丰富，不胜枚举。例如，明代宰相张居正（1525—1582）对球形闪电进行了仔细观察，在其著作中，对球形闪电火球的大小、形状、颜色、出现时间等都作了详细描述。

此外，在中国古代，以雷电为题的诗、词也非常丰富。如唐昭宗《咏雷》云：“祗解劈牛兼劈树，不能诛恶复诛凶”；晚唐五代诗人韩偓《雷公》云：“闻人倚柱笑雷公，又向深山劈怪松。必若有苏天下意，何如惊起武侯龙”；杜甫“昏昏阊阖闭氛祲，十月荆南雷怒号”；陆游“电掣光如画，雷轰意未平”等。

除了大量的文字记载外，中国古代先民还有许多与“雷”“电”有关的器物和神灵。早在殷商时代的文物中已有云雷纹饰，在汉代画像砖中也有雷神出现，敦煌出土唐代文物中更有《其解梦及电经一卷》，其旁还绘有一身执弓射箭的电神。在民间，更有雷公、电母、雷祖、雷兽、雷公庙、雷公石、雷器等。图1-5为民间雷公、电母像。

在中国古代大量有关“雷”“电”记载的文献中，还有一些涉及雷电性能、电学知识的珍贵记录。

南朝·梁·萧子显（489—537）著《南齐书·五行志》：“永明十年二月庚戍，夜，南方有电光，因闻雷声隆隆相续”，这是电光快于雷声（光速大于声速）的记述；又，“雷震会稽阴恒山保林寺，刹上四破，电光烧塔下佛面，而窗户不异也”，这是雷电只通过导电物（敷有金属粉的佛面），而不通过绝缘物（木窗）的记述。

特别值得一提的是，我们祖先通过对雷电现象的长期观察、思考和实践，在世界上首先发明和应用了用于建筑物的避雷装置。据唐代王叡著《灸毂子杂录》记载，汉武帝时，未央宫及柏梁台遭雷击失火，方士“勇之”向汉武帝建议，在宫殿屋脊两头安装铜“鸱鱼”来防止雷电引起的天火。以后2000多年，中国古建筑屋脊上多安装这一类金属瓦饰，指向天空。雷雨时，金属瓦饰连同淋湿的屋檐、墙壁（起导电接地作用）可以起避雷的作用。例如，三国时代（220—280），中国一些古建筑物上装设有铜铁制的“葫芦串”。另外，如北京天坛祈年殿等的风宝铜圆顶；青海塔尔寺和西藏布达拉宫由金顶、金属屋面构成的消雷装置；某些古塔由塔顶金属刹和金属索（一头与金属刹相连，一头连到塔旁水井中或地中）组成的避雷装置；湖北武当山的金殿（铜殿）（图1-6）屹立山峰500年不遭雷击，其原因就在于金殿是一座全铜建筑，顶部设计十分精巧，屋面平缓，脊饰上翘，起到了避雷作用。尤其是“雷公柱”的应用，中国许多古建筑的屋脊两头都设有龙头，龙头上仰，龙口吐出一条曲折的金属舌头，伸向天空，舌棍连着一根铁丝，铁丝直通地下。这种“雷公柱”曾令17世纪来华的传教士惊讶不已。1688年，法国旅行家卡·戴马甘兰在所著The New Things of China（《中国新事》）一书中记载了中国古代建筑物上的避雷装置。它的避雷原理与美国著名科学家富兰克林（B．Franklin，1706—1790）1752年发明的避雷针的原理完全一样，但时间要早得多，而且设计精妙，真可谓融科学和艺术于一炉的佳作。

关于雷电的成因，我们祖先也进行过探讨。曾子（公元前505—公元前436）认为：“阴阳两气俱则雷，交则电”；庄子（约公元前369—公元前256）在《庄子》一书中指出：“木与木相摩则然，金与火相守则流，阴阳错行……于是乎有霆”（霆即劈雷）；《淮南子·坠形胜》认为：“阴阳相薄为雷，激扬为电”；《淮南子·原道训》·高诱注：“电，激气也；雷，转气也”；许慎《说文解字》：“电，阴阳激耀也”“雷，阴阳薄动，雷云生物者也”；宋朝陆佃（1042—1102）在其著《埤雅》中，对电的解释是：“雷与电同气”“盖阴阳暴格，分争激射，有火生焉，其光为电，其声为雷”；明代宰相刘基（刘伯温，1311—1375）说得更明确：“雷者，天气之郁而激而发也。阳气困于阴，必迫，迫极而进，进而声为雷，光为电。”

当然，上面这些对“雷”“电”成因的解释主要是从哲学上进行阐述，并未触及电的本质，解释也不尽科学。但是，古人试图用构成宇宙的基本要素“阴”“阳”来解释“雷”“电”成因，是否也表达了他们对“雷”及“电”本质进行探索、穷源的希望和努力呢？另外，我们的祖先已将雷鸣、闪电现象联系起来，把它们视为一种自然现象的两种表现形式，这不能不说是在雷电认识上的一大进步。

三、中国古代对摩擦电的观察和描述

中国古代对摩擦电的观察记录首见于西汉末年《春秋纬·考异邮》中的记述：“瑇瑁吸”（瑇瑁即玳瑁，即细小物体）。东汉王充在《论衡·乱龙篇》中也记载“礼画雷樽，象雷之形。雷樽不闻能致雷，土龙安能而动雨？顿牟掇芥，慈石引针，皆以其真是，不假他类”（祭礼中使用画有雷形图纹的酒杯，并没有听说就能引起打雷，那么土龙怎么能引起下雨呢？玳瑁能吸引小物体，磁石能吸引铁针，这些都属于它们本身的性质，不用借助其他东西）。王充的这段话是中国古代电、磁科学史中的重要文献，它揭示了四个重要内容：①中国古代对“雷”已有一定认识，并用雷纹（西周青铜器上已有雷纹）进行装饰；②记载了玳瑁摩擦后可以吸引毫芥之物，这是对静电现象的明确描述（书中“顿牟”是外来语，是玳瑁的音译）；③记载了磁铁吸引铁针的现象；④文中指出“顿牟掇芥”和“慈石引针”都是自然现象，并将两者并提，说明古人已注意到两者的相似性和可比性。

另外，三国时吴国人虞翻年发现：“虎魄（即琥珀）不取腐芥”；南北朝时名医陶弘景（456—536）在《名医别录》中指出：“琥珀惟以手心摩热拾芥为真”。说明当时已有许多人知道琥珀这类物质摩擦后可以吸引细小物体。

三国—西晋时人张华（232—300）在所著《博物志》中记述：“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，也有咤声”，这是对静电放电产生的放光发声的直观描述。

明代都邛在《三馀赘笔》中记述：“吴绫为裳，暗室中力持，以手摩之良久，火星直出”，这是丝绸（吴绫）摩擦生电发光实验的记录。

由于摩擦电一般不太明显，古人对它的记载还只是一些现象的点滴描述，没有进一步对摩擦电进行实验、探索，更谈不上利用了。