第7章 错失专利权的约瑟夫·亨利

提起电磁感应，人们都会想起法拉第，却无人知道亨利这个名字。其实亨利比法拉第更早发现电磁感应现象。

1797年约瑟夫·亨利出生在纽约州的奥尔巴尼。由于家境贫困，他被寄养在一位亲戚家里，年仅10岁就在乡村小店里当伙计。在苦难的童年时代，也许只有他养的那只小白兔给他带来了一丝欢乐。说来有趣，恰是那只可爱的小白兔改变了他的全部生活。在他13岁那年的一天，他的小白兔从笼子里跑了。他尾随小白兔，紧追不舍，一直追到了教堂里才将小白兔逮住。他站起来正要往回走，突然注意到了教堂四壁上绘着的绚丽多彩的神像，木架上堆满了厚厚的图书，他被深深地吸引住了。从此他一有空就躲进教堂，阅读各种书籍，知识滋养着他渐渐地成长。一天他读到一本1808年伦敦出版的格利戈里关于实验科学、天文学和化学的演讲集，这是一本关于自然哲学的著作，第一页上写道：“你向空中扔一块石头或者射出一支箭，为什么它不是朝你给予的方向一直向前飞去？”这句话一下子就把亨利迷住了。读完了这本书，他决心要献身于科学事业。

亨利刻苦自学，考进了奥尔巴尼学院。在那里他学习了化学、解剖学和生理学，准备当一名医生，可是，毕业后却在学院当了一名自然科学和数学讲师。

1832年，亨利成为新泽西学院（今普林斯顿大学）的自然哲学教授，一直到1846年离开。1846年至1878年间，他是新成立的斯密森研究所的秘书和第一任所长，负责气象学研究。1867年起任美国科学院院长，直到逝世。

亨利的主要成就是对电磁学的独创性研究。1827年他用纱包铜线在一个铁芯上绕了两层，然后在铜线中通电，发现仅重3公斤的铁芯竟然吸起了300公斤重的铁块，远远超过一般天然磁铁的吸引力。电转变为磁产生的这种大的力量，立即深深地吸引了亨利继续对这些电磁现象进行研究。1829年亨利对英国发明家威廉·史特京发明的电磁铁作了改进，用绝缘导线代替祼线，使电磁铁的吸引作用大大增强。后来他制作的一个体积不大的电磁铁，能吸起1吨重的铁块。

1830年8月，亨利在电磁铁两极中间放置一根绕有导线的条形软铁棒，然后把条形铁棒上的导线接到检流计上，形成闭合回路。他观察到，当电磁铁的导线接通的时候，检流计指针向一方偏转后回到零；当导线断开的时候，指针向另一方偏转后回到零。这就是亨利发现的电磁感应现象。这比法拉第发现电磁感应现象早一年。但是，当时世界科学的中心在欧洲，亨利正在集中精力制作更大的电磁铁，没有及时发表这一实验成果，因此，发现电磁感应现象的功劳就归属于及时发表了成果的法拉第，亨利失去了发明权。

尽管亨利没有得到应有的名誉，可他继续一头扎在实验中。有一次，亨利对绕有不同长度导线的各种电磁铁的提举力做比较实验，意外地发现，通有电流的线圈在断路的时候有电火花产生。1832年他发表了《在长螺旋线中的电自感》的论文，宣布发现了电的自感现象。经过反复实验，亨利于1835年又发表了解释自感现象的论文。1837年，亨利访问了欧洲，与英国物理学家、化学家法拉第共同度过了许多愉快的日子。法拉第当时想做一个简单的实验，使温差电偶产生火花。他把电偶的一端置于炽热的火炉上，另一端埋在冰块里，并将两根引线的线头相碰，但并未产生预想的结果。这时亨利把一根导线绕成线圈套在一根铁棒上，并把这个线圈接到温差电偶的一根引线上，再使两根线头相碰，顿时爆出了耀眼的电火花。法拉第对此实验大加赞赏，大声问道：“你到底是怎么成功的？”于是亨利向这位因发表电磁感应规律而闻名于世的科学家解释自感的道理，显然当时还没有一个欧洲人读过亨利几年前就发表的那些论文。

1842年亨利在实验室里安装了一个火花隙装置，在30多米处放一个线圈来接收能量，线圈和检流计相接，形成回路。当火花隙装置的电火花闪过的时候，和线圈相接的检流计指针就发生偏转。这个实验的成功，实际上实现了无线电波的传播。亨利的实验虽然比赫兹的实验早了40多年，但是当时的人们包括亨利自己在内，还认识不到这个实验的重要性。

除了这些发明，亨利为电报机的发明也做出了贡献。实用电报的发明者莫尔斯和惠斯通都采用了亨利发明的继电器。亨利把电磁铁改换成使用绝缘导线的强力电磁铁，用继电器把每个备有电池的电路串联起来，把文字信号中继转发出去，电路中的一条导线可用地线代替，而不需要两条往返导线。亨利实际上是电报的发明者，但是，不重名利的亨利没有申请专利权。这样，发明电报的专利和荣誉就落到莫尔斯的头上。当然，莫尔斯发明的由“点”“划”组成的“莫尔斯电码”，是他对电报的独特贡献。

此外，亨利还发明了无感绕组，改进了一种原始的变压器。亨利曾发明过一台像跷跷板似的原始电动机，从某种意义上来说这也许是他在电学领域中最重要的贡献。因为电动机能带动机器，在启动、停止、安装、拆卸等方面，都比蒸汽机来得方便。今天，电动机已成为电气时代的标志了。

1878年5月13日，约瑟夫·亨利在华盛顿逝世，享年81岁。

知识链接

约瑟夫·亨利被认为是本杰明·富兰克林之后最伟大的科学家之一。为了纪念亨利，用他的名字命名了自感系数和互感系数的单位，简称“亨”。