1729年，格雷（Stephen Gray，1666-1736）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電傳導(dǎo)現(xiàn)象，并在同年與合作者實(shí)現(xiàn)了幾百米距離的電傳導(dǎo)，因此成為重要的電學(xué)先驅(qū)。他還發(fā)現(xiàn)了靜電感應(yīng)等重要電學(xué)現(xiàn)象。因?yàn)檫@些杰出成就，格雷兩次獲得著名的科普利獎(jiǎng)?wù)拢–opley Medal）。事實(shí)上，格雷長(zhǎng)期賴以謀生的職業(yè)是染匠。他在繁重的體力勞動(dòng)之余，堅(jiān)持進(jìn)行科學(xué)研究，在多個(gè)領(lǐng)域獲得成果，最終在60多歲時(shí)獲得上述重大突破，成為歷經(jīng)磨難大器晚成的典范。遺憾的是，他的成就與生平至今都鮮為人知。

撰文 | 王善欽、鄒莎莎

窮苦的染匠

1666年，斯蒂芬·格雷出生于英國(guó)肯特郡（Kent）的坎特伯雷（Canterbury）市。人們不確定他具體的出生日期，只能確定他在那年的12月26日接受洗禮。

他的父親馬蒂亞斯·格雷（Matthias Gray）是一名染匠，母親安妮·蒂爾曼（Anne Tilman）生下四男三女，格雷排行第五。

格雷在少兒時(shí)期接受了一些基礎(chǔ)教育，學(xué)習(xí)了拉丁文等語(yǔ)言，還擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)計(jì)算。17歲時(shí)，格雷的父親去世，長(zhǎng)兄接管了染坊生意，格雷也干起染匠。

格雷興趣廣泛，對(duì)天文學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和化石研究都很感興趣。在探索過(guò)程中，他認(rèn)識(shí)了皇家學(xué)會(huì)的助理秘書亨特（Henry Hunt，?-1713）與皇家學(xué)會(huì)秘書斯?。℉ans Sloane，1660-1753）。斯隆后來(lái)先后擔(dān)任皇家學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)與會(huì)長(zhǎng)。二人都成為格雷科學(xué)事業(yè)的重要支持者。

亨特將皇家學(xué)會(huì)收藏的伽利略（Galileo Galilei，1564-1642）的《論太陽(yáng)黑子及其天文學(xué)意義》、沙伊納（Christopher Scheiner，1573/1575-1650）的《太陽(yáng)黑子》等著作借給格雷學(xué)習(xí)。可能從1692年開始，亨特與斯隆開始給格雷寄皇家學(xué)會(huì)辦理的刊物《哲學(xué)匯刊》（Philosophical Transactions），而格雷將自己的研究成果寫成文后，以信件形式寄給亨特。

1695年，格雷的長(zhǎng)兄去世，格雷接管了染布生意。格雷在寫給亨特的信中描述了光學(xué)等有關(guān)的研究，并提到：“這些實(shí)驗(yàn)是在這個(gè)冬天，我從為生計(jì)所迫的繁忙事務(wù)中抽空進(jìn)行的……”這是格雷現(xiàn)存最早的一封信，格雷的工作非常繁重，且僅夠糊口，他只能用業(yè)余時(shí)間從事科學(xué)研究。

這些辛勞很快獲得了學(xué)術(shù)層面的回報(bào)。1696年到1698年，格雷在《哲學(xué)匯刊》發(fā)表自己學(xué)術(shù)生涯的前5篇論文，研究?jī)?nèi)容分別涉及顯微鏡、水顯微鏡、反射顯微鏡、制作近似拋物線形狀凹面鏡、用一個(gè)帶有測(cè)微計(jì)的氣壓計(jì)精確測(cè)定水銀柱的高度。

現(xiàn)在來(lái)看，這三年的研究雖然沒(méi)有科學(xué)上的重要性，但體現(xiàn)出格雷的廣泛興趣與獨(dú)立研究的能力，也為他后來(lái)在其他領(lǐng)域的發(fā)展打下基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)向天文學(xué)

可能因?yàn)楹嗵氐囊]，格雷認(rèn)識(shí)了英國(guó)第一任皇家天文學(xué)家、格林尼治天文臺(tái)創(chuàng)始臺(tái)長(zhǎng)弗蘭斯蒂德（John Flamsteed，1646-1719）。后者的職責(zé)是通過(guò)天文觀測(cè)，為測(cè)定海上經(jīng)度、實(shí)現(xiàn)船只的精確導(dǎo)航提供基礎(chǔ)。

此后，格雷的主要研究方向也轉(zhuǎn)向天文觀測(cè)，他自行研磨鏡片、制作望遠(yuǎn)鏡，持續(xù)觀測(cè)了太陽(yáng)黑子、月食、日食以及木衛(wèi)食（木星的四顆大衛(wèi)星被木星遮擋的現(xiàn)象）等天文現(xiàn)象。格雷觀測(cè)精確，計(jì)算嚴(yán)謹(jǐn)，深受弗蘭斯蒂德的好評(píng)。

1699年，格雷發(fā)表兩篇論文，第一篇關(guān)于幻日，第二篇關(guān)于幻日與日暈。1701年，格雷發(fā)表一篇論文，討論如何通過(guò)觀測(cè)北極星來(lái)繪制子午線與確定時(shí)刻。1703年，他發(fā)表了關(guān)于太陽(yáng)黑子的論文。1704 年 12 月，他寫信給弗蘭斯蒂德說(shuō)：“今年太陽(yáng)上出現(xiàn)的黑子給我?guī)?lái)了極大的樂(lè)趣?！?/p>

1706年5月1日，格雷在坎特伯雷觀測(cè)了那天發(fā)生的日食，并將結(jié)果發(fā)給弗蘭斯蒂德。后者將其推薦給皇家學(xué)會(huì)，這篇論文很快也發(fā)表在《哲學(xué)匯刊》。

這些論文讓格雷在天文學(xué)圈子獲得名聲。如果他有機(jī)會(huì)成為一個(gè)職業(yè)天文學(xué)家，或許他可以在天文領(lǐng)域做出更重要的貢獻(xiàn)。

在劍橋大學(xué)天文臺(tái)研究電學(xué)

1707年10月，25歲的科茨（Roger Cotes，1682-1716）被任命為劍橋大學(xué)第一任普盧姆天文與實(shí)驗(yàn)哲學(xué)教授（Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy）?？拼脑跀?shù)學(xué)和天文計(jì)算方面很有天賦，是牛頓的得意門生，也是后者“欽定”的《原理》第二版編輯。

科茨上任后的計(jì)劃之一是在劍橋大學(xué)三一學(xué)院樓頂建一個(gè)天文臺(tái)。此時(shí)牛頓與弗蘭斯蒂德的關(guān)系已經(jīng)惡化。牛頓希望科茨可以用這個(gè)天文臺(tái)獲得更多觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后分享給他，這樣他就可以不再依賴弗蘭斯蒂德的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

科茨需要一位助手，格雷的侄子約翰（格雷二哥的兒子）當(dāng)時(shí)正在劍橋大學(xué)學(xué)醫(yī)，他向科茨強(qiáng)烈推薦格雷。由于格雷此前已經(jīng)發(fā)表過(guò)天文論文并獲得聲譽(yù)，科茨便邀請(qǐng)他來(lái)當(dāng)助手。

但是，這個(gè)助手崗位只包吃住，沒(méi)有薪水。弗蘭斯蒂德不贊成格雷選擇這個(gè)崗位。格雷的另一些朋友則勸他接受這個(gè)職位。最后，可能因?yàn)檎J(rèn)為這份工作可以促進(jìn)自己的科學(xué)事業(yè)并帶來(lái)學(xué)術(shù)榮譽(yù)，格雷還是將染布生意委托給他人，于1707年來(lái)到劍橋大學(xué)。此時(shí)，格雷已40歲。

牛頓高度重視科茨正在建設(shè)的天文臺(tái)，捐贈(zèng)了一臺(tái)造價(jià)不菲的時(shí)鐘。然而，科茨不具備統(tǒng)籌建設(shè)天文臺(tái)的能力，即使購(gòu)買了新設(shè)備，也比不上弗蘭斯蒂德?lián)碛械膬x器。

直到格雷離開劍橋大學(xué)，劍橋大學(xué)天文臺(tái)都沒(méi)有建成，也沒(méi)有證據(jù)表明格雷在那里進(jìn)行過(guò)任何觀測(cè)。這倒讓格雷有了研究其他領(lǐng)域的機(jī)會(huì)。他閱讀了豪克斯比（Francis Hauksbee，1660-1713）的電學(xué)論文，對(duì)電學(xué)產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣，開始進(jìn)行相關(guān)研究。

牛頓的密友、后來(lái)成為牛頓傳記作者的斯圖克利（William Stukeley，1687-1765）當(dāng)時(shí)也在劍橋大學(xué)讀書。他回憶：“……格雷先生曾在我校擔(dān)任科茨教授的助手……；此人非常聰明，精通哲學(xué)、天文學(xué)、光學(xué)、力學(xué)，等等……我們?nèi)顺Ｒ黄鸪闊煻返胶芡?，還做各種哲學(xué)實(shí)驗(yàn)（注：即科學(xué)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)科學(xué)為自然哲學(xué)）?！比酥械牧硪蝗耸羌s翰。斯圖克利還寫道，1708年，格雷在劍橋大學(xué)向他展示了電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

1708年9月，格雷離開劍橋大學(xué)，回到家鄉(xiāng)。他寫信給弗蘭斯蒂德，表示劍橋大學(xué)根本不可能通過(guò)自己的觀測(cè)制作出星表，“我無(wú)須再詳述我離開他們的緣由，因?yàn)槲蚁嘈拍呀?jīng)知曉?！庇謱懙溃骸拔覀冋l(shuí)也沒(méi)想到，那些人竟會(huì)如此唯利是圖……”

科茨于1716英年早逝，年僅34歲，讓牛頓深感惋惜。天文臺(tái)也沒(méi)有完全建成（后來(lái)的劍橋天文臺(tái)是在1823年建成的）。

中年悲歌

回到故鄉(xiāng)后，格雷繼續(xù)當(dāng)染匠，也繼續(xù)在夜晚觀測(cè)天文現(xiàn)象，并將結(jié)果寄給弗蘭斯蒂德。

1711年7月，格雷寫信向斯隆求助，懇求他向查特豪斯（Charterhouse）養(yǎng)老院的管理者說(shuō)情，讓自己獲得入住資格。這所養(yǎng)老院為那些為國(guó)家做出較大貢獻(xiàn)的窮困紳士設(shè)立，每人有單間可居住，食宿免費(fèi)，每年還可得到5英鎊津貼（相當(dāng)于現(xiàn)在的1000英鎊），附設(shè)一所招收窮苦男孩的學(xué)校。但養(yǎng)老院最多只收留80人，名額競(jìng)爭(zhēng)激烈。資助養(yǎng)老院的貴族所推薦的人最有希望入選。

信中，格雷表示多年奮斗卻讓自己陷入困境：

“多年來(lái)，只要維持生計(jì)的事務(wù)允許，我便將絕大部分時(shí)間用于天文學(xué)的研究，同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的其他領(lǐng)域有所涉獵。考慮到我微薄的家境，購(gòu)置書籍、儀器和其他材料已花費(fèi)不少。

我這樣做主要是出于天性使然，但也并非毫無(wú)期望，我希望能有朝一日獲得更大的收益，而不僅僅是滿足個(gè)人的興趣愛好。

如今我已年屆四十五歲，覺得是時(shí)候考慮如何謀得一份安穩(wěn)的生計(jì)了。由于幾年前背部受了傷，患上坐骨神經(jīng)痛，如今身體愈發(fā)虛弱，從事現(xiàn)有工作已倍感艱難和痛苦。

倘若能獲此大恩，我將非常幸福，而且我現(xiàn)在遇到的諸多重大干擾也將得以消除，這樣我就會(huì)有足夠的時(shí)間在天文學(xué)和導(dǎo)航方面做進(jìn)一步的研究，或許還能有所發(fā)現(xiàn)，找到一些有用的東西?！?/p>

然而，格雷的愿望沒(méi)有被滿足。有人認(rèn)為斯隆努力奔走，但沒(méi)有成功；有人認(rèn)為斯隆拒絕幫忙或無(wú)視他的請(qǐng)求。沒(méi)有證據(jù)表明哪一個(gè)說(shuō)法是正確的。這也是現(xiàn)存格雷寫給斯隆的最后一封信。

從1707開始，格雷寫了一篇電學(xué)論文與幾篇涉及太陽(yáng)黑子的論文，寄給斯隆，但都很奇怪地沒(méi)有被發(fā)表。此后直到1719年，格雷都沒(méi)有發(fā)表論文。也許斯隆在那時(shí)候?qū)λ膽B(tài)度已經(jīng)變冷淡。

申請(qǐng)進(jìn)入查特豪斯養(yǎng)老院失敗后，格雷只能繼續(xù)在故鄉(xiāng)苦熬。繁重的體力勞動(dòng)與傷病帶來(lái)的痛苦逼著格雷另謀出路。

1713年，亨特去世。著名數(shù)學(xué)家泰勒（Brook Taylor，1685-1731；他因提出著名的“泰勒級(jí)數(shù)”而為后人熟知）與自己此前的導(dǎo)師基爾（John Keill，1671-1721）積極推薦格雷到皇家學(xué)院接替亨特，擔(dān)任助理秘書。

泰勒在寫給基爾的信中說(shuō)：“承蒙您如此熱心地愿意幫助我推薦斯蒂芬·格雷，我非常感激您。他非常適合為皇家學(xué)會(huì)服務(wù)，所以我本想極力推薦他?！钡牵├沼譄o(wú)奈地說(shuō)，“這個(gè)可憐的人非常害羞”，“對(duì)眾多學(xué)者的在場(chǎng)感到極度恐懼”，“我無(wú)論如何也勸不動(dòng)他去考慮這事?！碧├蘸突鶢柖疾辉敢夥艞?，泰勒希望基爾繼續(xù)努力勸說(shuō)格雷。

基爾此后的勸說(shuō)起到了效果。1715年春，格雷來(lái)到皇家學(xué)會(huì)，但不是擔(dān)任助理秘書，而是擔(dān)任皇家學(xué)會(huì)的科學(xué)顧問(wèn)德薩古里耶（John Desaguliers，1683-1744）的助手。此時(shí)泰勒已成為新任秘書。

德薩古里耶經(jīng)常在英國(guó)和歐洲大陸各地舉辦講座，介紹新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，偶爾在皇家學(xué)會(huì)做演示。格雷的任務(wù)之一就是協(xié)助他在皇家學(xué)會(huì)做演示。德薩古里耶還在后來(lái)的威斯敏斯特橋附近經(jīng)營(yíng)一家寄宿公寓，接待來(lái)訪對(duì)科學(xué)有興趣的紳士。德薩古里耶讓格雷在那里免費(fèi)住宿，作為他擔(dān)任助手的報(bào)酬。

在寄宿公寓，格雷和德薩古里耶經(jīng)常在夜里一起進(jìn)行天文觀測(cè)。此后，格雷多次獲準(zhǔn)出席皇家學(xué)會(huì)的會(huì)議。這段時(shí)間并沒(méi)有持續(xù)太久。倫敦當(dāng)局計(jì)劃修建威斯敏斯特橋，為騰出道路，德薩古里耶的寄宿公寓被列入拆除名單。

即將無(wú)家可歸的格雷只好再次申請(qǐng)進(jìn)入查特豪斯養(yǎng)老院。這次他通過(guò)倫敦的人脈，獲得了查特豪斯養(yǎng)老院的贊助人之一喬治（George Augustus，1683-1760）的推薦，終于在1719年6月成功被查特豪斯養(yǎng)老院錄取。喬治后來(lái)成為英國(guó)國(guó)王，即喬治二世（可以想象該養(yǎng)老院準(zhǔn)入資格的競(jìng)爭(zhēng)有多激烈。）

該養(yǎng)老院規(guī)定申請(qǐng)入住者“應(yīng)當(dāng)宣誓聲明自己未婚”，因此可以確定直到此時(shí)格雷都沒(méi)有結(jié)婚，他很可能終身未婚。

與他同在養(yǎng)老院的一個(gè)人后來(lái)在給斯隆的信中回憶：“我們確實(shí)會(huì)在周六和周二一起吃喝……格雷先生會(huì)抽上兩三根煙斗，他那饒有興致的交談給我?guī)?lái)了極大的愉悅和滿足感?！?/p>

重回研究：發(fā)現(xiàn)電傳導(dǎo)

基本生存問(wèn)題被解決后，格雷終于可以安心做研究。更重要的是，他不再擔(dān)任他人助手，成為一個(gè)獨(dú)立研究者。弗蘭斯蒂德在1719年底離世，格雷失去了持續(xù)進(jìn)行天文觀測(cè)的動(dòng)力，這客觀上讓他可以騰出更多時(shí)間進(jìn)行自己的研究。

1720年，格雷在《哲學(xué)匯刊》上發(fā)表一篇電學(xué)論文，報(bào)告了多種新的材料的電性質(zhì)的研究，包括“羽絨纖維、頭發(fā)、狗耳的細(xì)毛、多種顏色和粗細(xì)的絲線、緞帶碎片、多種類型的亞麻布、棕色和白色的紙張、木屑、皮革、羊皮紙以及‘鍍金的牛腸’”。格雷發(fā)現(xiàn)，所有這些材料通過(guò)摩擦都能帶電。這篇論文意味著存在一類新的非剛性或半固態(tài)導(dǎo)體。

事實(shí)上，從1707-1728的21年時(shí)間里，格雷只發(fā)表了這一篇論文。由于這段時(shí)間與牛頓擔(dān)任皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)的時(shí)間（1703-1727）有很大重合，一些研究者猜測(cè)格雷的沉寂可能是因?yàn)榕ｎD指示或暗示學(xué)會(huì)里的人排擠格雷，因?yàn)樗歉ヌm斯蒂德的追隨者，甚至指控牛頓用自己的“專制”（tyranny）壓制了格雷的研究（如參考文獻(xiàn)[2]與[8]）。這個(gè)猜測(cè)具有一定影響。

然而，這個(gè)猜測(cè)沒(méi)有證據(jù)；并且，牛頓的忠實(shí)追隨者泰勒、基爾等人在那個(gè)時(shí)期一直在積極幫助格雷；德薩古里耶也是牛頓的追隨者，雖然他對(duì)格雷的性格有些意見，但也沒(méi)有壓制他的研究。這些事實(shí)說(shuō)明牛頓壓制格雷的猜測(cè)并不可靠。

最遲在1729年，格雷開始用新獲得的一根長(zhǎng)約1米，直徑3厘米的玻璃管作為摩擦起電儀器。他用軟木塞塞住玻璃管兩端，以防止潮氣和灰塵進(jìn)入其中。這是豪克斯比制定的方法。格雷想比較一下，玻璃管兩端都被塞子封住時(shí)與不被封住時(shí)，電的吸引力是否有任何不同。他得到的結(jié)論是“沒(méi)有任何不同”。

1729年的一天晚上，格雷在房間里無(wú)意中注意到，當(dāng)他摩擦玻璃管時(shí)，玻璃管末端的軟木塞會(huì)對(duì)羽毛產(chǎn)生引力，然后將其排斥。此后多次重復(fù)，都出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象。格雷立即意識(shí)到：玻璃上產(chǎn)生的電傳導(dǎo)到軟木塞，使其帶電，“這讓我非常驚訝，于是得出結(jié)論：摩擦過(guò)的管子肯定把某種吸引的特性傳給了軟木塞?！?/p>

為了進(jìn)一步探究，格雷把一根10厘米長(zhǎng)的細(xì)木棍插進(jìn)軟木塞，在木棍末端放一個(gè)帶孔的象牙球。他發(fā)現(xiàn)象牙球可以吸引羽毛，而且吸引力更強(qiáng)；接著，格雷將0.6米長(zhǎng)的木棍插進(jìn)軟木塞，用油麻線連接木棍末端和象牙球，發(fā)現(xiàn)象牙球依舊帶電。

然后，他用生活中常見的軟木球、水壺、火鉗等物體替代象牙球，發(fā)現(xiàn)這些物體也會(huì)帶上來(lái)自玻璃管的電。此后，格雷延長(zhǎng)油麻線長(zhǎng)度，從陽(yáng)臺(tái)一直通到下面的院子，發(fā)現(xiàn)電還是可以傳導(dǎo)過(guò)去。

就這樣，格雷首先本質(zhì)上確定了“導(dǎo)體”和“導(dǎo)線”。

為了讓實(shí)驗(yàn)更可靠，格雷把檢測(cè)電力的羽毛替換為黃銅葉。1729年5月，格雷到諾頓莊園拜訪朋友戈弗雷（John Godfrey），先后用7米與10米的桿連接玻璃筒與軟木球，摩擦玻璃筒，發(fā)現(xiàn)球可以吸引到附近的黃銅葉。此后，他們將桿替換為不同長(zhǎng)度棉線和桿的組合，電依舊能傳導(dǎo)。

1729年6月底，格雷到肯特郡的奧特登拜訪朋友韋勒（Granville Wheler，1701-1770）。富裕的韋勒當(dāng)時(shí)28歲，有一個(gè)非常宏偉的莊園。他們先后在莊園的回廊和谷倉(cāng)用各種長(zhǎng)度的麻線進(jìn)行垂直方向和水平方向的電傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，都獲得成功，最長(zhǎng)傳導(dǎo)距離超過(guò)60米。

在進(jìn)行水平傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們用絲線將作為導(dǎo)線的麻線懸掛起來(lái)，避免麻線接觸墻壁。為增長(zhǎng)距離，他們將導(dǎo)線折返。導(dǎo)線變長(zhǎng)后，絲線無(wú)法承受其重量而斷裂。于是，他們用一樣細(xì)的金屬線懸掛麻線，結(jié)果實(shí)驗(yàn)失敗了。

他們最終意識(shí)到：絲線的導(dǎo)電性遠(yuǎn)低于金屬線，而鐵絲會(huì)將電傳導(dǎo)到墻壁；只有一部分物質(zhì)具有傳導(dǎo)電的能力，其中金屬尤為突出。這些實(shí)驗(yàn)促使人們認(rèn)識(shí)到物體導(dǎo)電能力的差異。這個(gè)發(fā)現(xiàn)啟發(fā)德薩古里耶于1740年提出“導(dǎo)體”和“絕緣體”的概念。

1729年7月14日，格雷和韋勒在花園和田野里，實(shí)現(xiàn)了200米遠(yuǎn)的電傳導(dǎo)。后來(lái)，他們又將距離擴(kuò)大到270米。

在格雷的研究之前，人們一直側(cè)重于研究靜電荷產(chǎn)生與靜電現(xiàn)象（電擊、發(fā)光等）。格雷首先發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)：電可以從一個(gè)物體傳導(dǎo)到另一個(gè)物體，并傳遞到一定距離之外。這意味著，“電”并不僅僅是一種“靜態(tài)”現(xiàn)象，而是有類似流體的性質(zhì)。

美國(guó)科學(xué)史家海爾布?。↗ohn Heilbron，1934-2023）在《17與18世紀(jì)的電學(xué)：早期現(xiàn)代物理學(xué)的研究》中高度評(píng)價(jià)了格雷在1729年進(jìn)行的一系列電傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)：“1729 年，格雷做出了自吉爾伯特以來(lái)最重要的電學(xué)發(fā)現(xiàn)”。那時(shí)距離吉爾伯特（William Gilbert，1544-1603）逝世已經(jīng)有126年。

靜電感應(yīng)與電的表面特征

格雷與韋勒實(shí)現(xiàn)了幾百米的傳導(dǎo)距離后，后來(lái)者增加傳導(dǎo)長(zhǎng)度就是順理成章的事了。例如，沃森（William Watson，1715-1787）于1747年將距離擴(kuò)展到約4千米。而格雷并未滿足于增長(zhǎng)電傳導(dǎo)的傳輸距離，開始探索其他電學(xué)課題。

1729年8月，格雷發(fā)現(xiàn)，無(wú)需觸碰導(dǎo)線，只需將帶電的玻璃管靠近導(dǎo)線，就能將電從玻璃管傳導(dǎo)到導(dǎo)線上。這可能是靜電感應(yīng)有記錄的首次發(fā)現(xiàn)。此后他與韋勒等人重復(fù)并改進(jìn)這一實(shí)驗(yàn)，讓玻璃管不觸碰導(dǎo)線的情況下向多個(gè)方向傳導(dǎo)電，都獲得了成功。

同一個(gè)月，格雷制作了兩個(gè)橡木立方體，一個(gè)實(shí)心，一個(gè)空心。他觀察到這兩個(gè)立方體對(duì)物體的吸引力一樣，這表明了電的表面特性，也說(shuō)明物體的電引力與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。后來(lái)電磁學(xué)大師法拉第（Michael Faraday，1791-1867）也得到這個(gè)發(fā)現(xiàn)，以至于人們?cè)诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間里普遍以為法拉第是第一個(gè)得到這個(gè)發(fā)現(xiàn)的人。

接著格雷探索了流體的導(dǎo)電性。由于流體無(wú)法像固體那樣被放置在支架上，格雷巧妙地利用懸浮的氣泡來(lái)做實(shí)驗(yàn)。1730年3月，格雷將肥皂溶解在河水中，然后用懸掛的煙斗吹出一個(gè)氣泡；將帶電的玻璃管靠近氣泡，氣泡吸引銅葉上升5到10厘米。

格雷還探索了動(dòng)物體的導(dǎo)電性。1730年4月，格雷和韋勒進(jìn)行了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)：一個(gè)男孩被懸掛在絲線上，格雷用摩擦過(guò)的玻璃管靠近男孩的雙腳，男孩的臉和手將銅葉吸引到升高20到25厘米。然后他將銅葉放在男孩的腳下，將玻璃管靠近他的頭部，發(fā)現(xiàn)吸引力變小。（早期的這些實(shí)驗(yàn)中，摩擦產(chǎn)生的電非常微弱，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害?，F(xiàn)在人們也經(jīng)常用人體進(jìn)行這類安全的靜電演示實(shí)驗(yàn)，比如摩擦頭發(fā)，頭發(fā)因靜電豎起來(lái)。）

從1729年到此后幾年，格雷與韋勒幾乎壟斷了英國(guó)電學(xué)研究（豪克斯比已經(jīng)于1713年去世）。

科普利獎(jiǎng)與皇家學(xué)會(huì)會(huì)員

獲得突破性成果后，格雷打破多年的沉默，開始為自己爭(zhēng)取應(yīng)得的榮譽(yù)。

1731年11月，格雷在貴族和眾多皇家學(xué)會(huì)成員面前演示了電傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，大獲成功。同月，格雷因在電傳導(dǎo)方面的研究獲得皇家學(xué)會(huì)頒發(fā)的科普利獎(jiǎng)金，即科普利獎(jiǎng)?wù)拢–opley Medal）的前身。

科普利獎(jiǎng)金源自1709年科普利（Godfrey Copley，約1653-1709）100英鎊的遺贈(zèng)。他委托斯隆為皇家學(xué)會(huì)保管這筆資金，用利息資助皇家學(xué)會(huì)會(huì)員的研究：“用于實(shí)驗(yàn)或以其他方式為學(xué)會(huì)謀福利，由學(xué)會(huì)決定和安排”。當(dāng)時(shí)這筆錢一年的利息是5英鎊。

此后到1725年，德薩古里耶多次獲得科普利獎(jiǎng)金。1726年，斯隆提議將資助范圍擴(kuò)大到與學(xué)會(huì)無(wú)關(guān)聯(lián)的“外來(lái)者”，即非會(huì)員的人士。有人說(shuō)格雷是第一個(gè)獲得此獎(jiǎng)的人這個(gè)說(shuō)法并不正確。他是第一個(gè)以非皇家學(xué)會(huì)會(huì)員身份獲得這個(gè)獎(jiǎng)的人。

獲得科普利獎(jiǎng)金意味著格雷成為那個(gè)時(shí)代的英國(guó)的頂尖科學(xué)家。

1732年，格雷在《哲學(xué)匯刊》發(fā)表了三篇電學(xué)論文，其中的《在無(wú)任何導(dǎo)線接觸的情況下遠(yuǎn)距離的電引力》報(bào)告了1729年8月發(fā)現(xiàn)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)靜電感應(yīng)，格雷于1732年再次獲得科普利獎(jiǎng)金。

同年，格雷被提名為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員：“斯蒂芬·格雷先生，因其眾多奇特的實(shí)驗(yàn)和觀察而聞名，現(xiàn)向本學(xué)會(huì)提出申請(qǐng)，擬被選為會(huì)員，特此推薦?！?/p>

格雷成為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員時(shí)已66歲。經(jīng)歷大半生的坎坷磨難，格雷終于憑借自己敏銳的物理直覺與執(zhí)著的探索精神獲得了學(xué)術(shù)界的高度認(rèn)可。

對(duì)歐洲大陸電學(xué)的影響

格雷的成就不僅震撼了皇家學(xué)會(huì)的科學(xué)家們，還很快傳播到歐洲大陸。1732 年，法國(guó)的諾萊特（Jean-Antoine Nollet，1700-1770）和杜菲（Charles du Fay，1698-1739）拜訪格雷和韋勒，觀看了實(shí)驗(yàn)。

返回法國(guó)后，杜菲提出第一個(gè)全面的電學(xué)理論。杜菲對(duì)格雷贊不絕口：“他是一位在這個(gè)課題上勤奮鉆研并取得成功的人，我承認(rèn)自己對(duì)他心懷感激，因?yàn)檎菑乃闹髦?，我下定決心投身于這類實(shí)驗(yàn)，而且他不僅對(duì)我已有的發(fā)現(xiàn)，還對(duì)我今后可能做出的發(fā)現(xiàn)都有所貢獻(xiàn)?！?/p>

格雷寫信給皇家學(xué)會(huì)秘書莫蒂默（Cromwell Mortimer，1702-1752）：“得知我的電學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅得到了像杜菲先生這樣明智的哲學(xué)家的證實(shí)，而且他還有了自己的若干新發(fā)現(xiàn)，這讓我感到非常欣慰?！?/p>

1735年，格雷在發(fā)表的兩篇論文中總結(jié)了一些有關(guān)電的實(shí)驗(yàn)，并指出：通過(guò)幾次這樣的實(shí)驗(yàn)，這種電火似乎與雷電的性質(zhì)相同。他是最早認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)的人之一。富蘭克林（Benjamin Franklin，1706-1790）在后來(lái)證明了這一點(diǎn)。

格雷與韋勒的人體導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)在歐洲也廣受贊譽(yù)，被稱為“飛行男孩”演示，其變種一度成為歐洲電學(xué)實(shí)驗(yàn)巡回演出的保留節(jié)目。諾萊特甚至進(jìn)行了一個(gè)更壯觀的人體電傳導(dǎo)演示：約700名教士排成270米的長(zhǎng)隊(duì)，導(dǎo)線將他們連接起來(lái)。諾萊特隨后將起電器制造出的電接到導(dǎo)線上，所有的修士都因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò)而跳起來(lái)。

一貧如洗中離世

電學(xué)方面的成就讓格雷名聲大噪，連續(xù)兩次獲得皇家學(xué)會(huì)的科普利獎(jiǎng)金，卻沒(méi)有讓他獲得任何教職和相關(guān)的待遇。累計(jì)10英鎊的獎(jiǎng)金，對(duì)他的經(jīng)濟(jì)狀況并沒(méi)有根本的改善。他依舊依靠查特豪斯養(yǎng)老院的免費(fèi)食宿和每年5英鎊的津貼過(guò)日子。

他繼續(xù)做著電學(xué)實(shí)驗(yàn)，也在出現(xiàn)罕見天象時(shí)重拾天文觀測(cè)的興趣：1733年5月13日，他與韋勒一起在后者的莊園觀測(cè)了當(dāng)天發(fā)生的日食，并發(fā)表了相關(guān)的觀測(cè)結(jié)果。但他一生的天文觀測(cè)成果的價(jià)值遠(yuǎn)比不上他在電學(xué)方面的成果。

1736年2月14 日，格雷在查特豪斯養(yǎng)老院逝世，結(jié)束了清貧的一生。逝世前一周，他在養(yǎng)老院給韋勒寫了最后一封信：“不時(shí)有一些先生和女士們來(lái)我家觀看我的電學(xué)實(shí)驗(yàn)。我希望等天氣轉(zhuǎn)暖、白晝變長(zhǎng)的時(shí)候，來(lái)的人會(huì)比現(xiàn)在多?！?/p>

格雷的侄子約翰為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)列出格雷逝世后的所有遺產(chǎn)，但他的所有遺產(chǎn)就是諸如玻璃管、鐵球之類的簡(jiǎn)陋儀器。這位電學(xué)先驅(qū)就是使用這些簡(jiǎn)陋的工具為人類認(rèn)識(shí)電流與電傳導(dǎo)做出了里程碑式的貢獻(xiàn)。

格雷逝世那年的年底，皇家學(xué)會(huì)將科普利獎(jiǎng)金改為“一枚獎(jiǎng)?wù)禄蚱渌麡s譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)”。作為科普利獎(jiǎng)金得主，格雷后來(lái)也被追授了科普利獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

在所有偉大的科學(xué)家中，格雷屬于最受磨難的那一類。格雷一生苦難源自當(dāng)時(shí)的社會(huì)對(duì)窮人出身的科學(xué)愛好者的不友好。

當(dāng)時(shí)英國(guó)與歐洲大陸（甚至全世界）的科學(xué)研究幾乎是富人的特權(quán)。有的科學(xué)家出身優(yōu)渥，非富即貴；有的科學(xué)家雖然出身貧苦，但獲得貴族資助或憑借努力與運(yùn)氣在中青年時(shí)躋身上流社會(huì)；有的科學(xué)家英年早逝，雖令人惋惜，但也少了幾十年的磨難。

格雷不屬于這幾類。他出身卑微，沒(méi)有條件去考大學(xué)。他一生坎坷，前半生更是被繁重的體力勞動(dòng)持續(xù)折磨，只能在工作之余從事科學(xué)研究。他要擠入當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)圈子，遇到的阻力非常巨大。

此外，當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的教職非常稀缺，要想獲得一個(gè)教職，必須等到在任者自然死亡或辭職。因此，即使他兩次獲得科普利獎(jiǎng)，也只能繼續(xù)在養(yǎng)老院生活與做研究，而不是成為教授。

死后的寂寞

因?yàn)楦窭自陔妭鲗?dǎo)領(lǐng)域的開創(chuàng)性成果，斯圖克利認(rèn)為格雷“是電學(xué)之父，至少是電的第一個(gè)傳播者?！痹S多人將電報(bào)、電話等電氣通信技術(shù)的發(fā)展追溯到格雷。例如，威廉森（Stephen Williamson）在2022年的文章中說(shuō)：“可以理所當(dāng)然地說(shuō)，他（格雷）開創(chuàng)了電氣通信科學(xué)?！边@個(gè)說(shuō)法也許屬于“過(guò)度溯源”；但他至少是一位重要的電學(xué)研究先驅(qū)。

科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)大師庫(kù)恩（Thomas Kuhn，1922-1996）在他的名著《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》中提到：“在那個(gè)時(shí)期，關(guān)于電的本質(zhì)的觀點(diǎn)幾乎和重要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)者——豪克斯比、格雷、德薩古里耶、杜菲、諾萊特、沃森、富蘭克林與其他人——的數(shù)量一樣多?！?/p>

德薩古里耶則于1734年評(píng)論：“斯蒂芬·格雷先生所做的電學(xué)實(shí)驗(yàn)比當(dāng)今及上一代所有哲學(xué)家加起來(lái)的還要多?！?/p>

然而，令人遺憾的是，作為電傳導(dǎo)與靜電感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者、重要的電學(xué)研究先驅(qū)，格雷在專業(yè)領(lǐng)域外至今依然鮮為人知，一些相對(duì)簡(jiǎn)略的物理學(xué)史書籍里只有諸如“此后人們發(fā)現(xiàn)電傳導(dǎo)、靜電感應(yīng)等現(xiàn)象”之類的一筆帶過(guò)的敘述。格雷在這些簡(jiǎn)要敘述中完全隱身，成了“人們”之一。

可以說(shuō)，時(shí)至今日，格雷的成就得到的承認(rèn)依然遠(yuǎn)低于他應(yīng)該得到的承認(rèn)。

他沒(méi)有留下畫像。人們甚至不知道他最后被安葬在哪里。

2017年，位于坎特伯雷的肯特大學(xué)的物理科學(xué)學(xué)院才設(shè)立“斯蒂芬·格雷講座”（Stephen Gray Lectures），好像連他故鄉(xiāng)的人也直到那時(shí)候才認(rèn)識(shí)到這位“鄉(xiāng)賢”的貢獻(xiàn)有多大，這不能不說(shuō)是一件非常悲涼的事。

縱觀格雷一生，我們看到一個(gè)不屈的心靈。他一度寄人籬下，在繁重的體力勞動(dòng)之余研究多個(gè)領(lǐng)域，在人生的最后一個(gè)階段，他拿著微薄的津貼，使用簡(jiǎn)陋的儀器，終于獲得了電學(xué)領(lǐng)域的奠基性成就。

可以說(shuō)他是歷經(jīng)磨難、大器晚成的典范。他的成就值得后人銘記。他在無(wú)比艱難的環(huán)境下不忘初心、堅(jiān)持科研的品格尤其值得后人敬佩。

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