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关于浓差电池
刘先生：
应你的要求，现将浓差电池的有关问题陈述如下：
一般来说，将电极材料相同、溶液也相同的电极联结起来，组成的电池电动势为零，这是各位都认可的，无需多说。但是，如果电极材料相同，溶液虽同而浓度不一样，则组成的电池也会有电动势。这样组成的电池就叫做浓差电池，例如，用银作为电极，用不同浓度的硝酸银溶液作为电解液，组成如下的浓差电池：
Ag | AgNO3（有效浓度1）|| AgNO3（有效浓度2）| Ag
需要说明的，这里没有用浓度，而是用的有效浓度。因为通过实际观测，电极的电位是有效浓度（更技术些就称为活度，是浓度乘以一个系数计算出来的）的线性函数，与浓度并不成正比。不过这并不影响我们的结论，因为活度毕竟是浓度的函数，只是电极电位是浓度的非线性函数而已。
那么在上面那个电池中发生了什么反应呢？
负 极 Ag → Ag+（有效浓度1）+ e
正 极 Ag+（有效浓度2）+ e → Ag
电池反应 Ag+（有效浓度2）→ Ag+（有效浓度1）
负极的电位
正极的电位
电池的电位差
因此，你看，只要两个电极附近的电解液中的有关离子浓度出现差异，就不可避免地产生电位差E。
你在试验中使用的铁离子是亚铁离子，即Fe++，它在电化学反应中会进一步氧化成铁离子，即Fe+++。即使没有电化学反应，部分亚铁离子也会由于化学平衡的要求而自发地转变成铁离子。因此溶液中存在着Fe++＝Fe+++的平衡。用含有它们的电解液及铁组成的电池反应如下：
负 极 Fe++ → Fe+++（有效浓度1）+ e
正 极 Fe+++（有效浓度2）+ e → Fe++
电池反应 Fe+++（有效浓度2）→ Fe++（有效浓度1）
这个电池的电位差如下
电池的电位差
当你把磁铁放在一个电极附近时，这个电极附近的亚铁离子的浓度就要高于另一个电极附近的亚铁离子浓度，于是产生了电动势，如果将两电极用导线联结起来，就可以观察到电流。如果没有外界进一步的驱动力，这样产生的电流不应该维持很长时间。因为随着反应不断进行，负极附近积累了越来越多的Fe+++，相应地，正极附近积累了越来越多的Fe++，它们会产生反电动势，抵消正过程产生的电动势，达到平衡后，会导致电极两端的电势为零。
以上就是浓差电池的基本情况。下面我还想说说对批判相对论的一些看法。
现在网络上盛行批判相对论的风气。应该说，科学就是在不断的质疑中进步的，因此批判相对论的错误是非常有意义的。但是，批判这些经典理论应该从哪儿批起，反相对论者们却不愿意弄清楚。
他们痛批相对论时，主要火力集中在孪生子佯谬上，并据此全盘否定相对论。我感到十分好笑。我要告诉他们，枪打错了地方！批判相对论，如果不批判它的两个基本公设，那还批判个什么东西？
说到两个公设，那什么是相对论的两个基本公设呢？很简单：公设一，对于所有的物理定律，所有的惯性系是等效的；公设二，广在真空中的速率总是具有同一值。整个相对论就建立在这两个简短的断言之上。而孪生子佯谬之类古怪结论都是在这两个公设的基础上采用严格的数学方法推导出来的，逻辑上，计算上都无懈可击，经过数以十万计的人的反复验算。因此，如果试图从数学上来反驳，那就是以卵击石了。退后一万步说，即使把孪生子佯谬批倒了，那也只不过好像一幢宏伟的大厦中有一扇窗户被发现装得不对，于大厦并没有什么影响。因此请你告诉那些反相对论战士们，去批倒批臭那两个公设吧，别把子弹浪费在枝节上面。
但如果那两个公设真的错了，也不关爱因斯坦什么事，因为公设一是伽里略的思想，后来被牛顿接纳到古典力学的框架中；而公设二是麦克斯维方程组的必然结果，真空中的光速是并仅仅是真空的电磁性质的结果，与不同的参照系无关。
那么爱因斯坦做了些什么，使他成为相对论之父了呢？当然他首先把一直困扰物理学家的所谓“以太”彻底抛弃了，这在当时就是一个惊天动地的举动，然后他选择相对性原理作为相对论的一个公设，但抛弃了伽里略变换公式，推导出和洛伦兹就事论事弄出来的变换公式一模一样的变换公式，他还把真空中光速不变这个争论不休的话题提升为另一个公设，最后就以这两个不难看懂但很难真正弄懂的公设为基础，通过一些并不复杂但十分慎密的数学推导，演绎出了狭义相对论。一些原来看来古怪但又符合实际的假设、公式等等，都从狭义相对论中自然而然地推导出来了。比如尺缩计算公式，并不是爱因斯坦最先拿出来的，而是洛伦兹为了说明一些莫名其妙的试验结果而假设的，因此是一个就事论事的硬性规定，没几个人真的相信那是真的。但在相对论里面，尺缩是一个推导出来的结果。
因此，如果要批判相对论，得从更早的伽里略批起。但如果批倒了伽里略的相对性原理，牛顿体系也就岌岌可危了。我们的确处于一个令人患精神分裂症的混乱世界之中啊。
还有一个怪现象，那就是，反相对论战士们一方面大批相对论，另一方面连有关相对论的一些基本试验都没有看过。例如有人要求拿出钟慢（即孪生子佯谬）的实验结果来，说为什么到现在都拿不出证据来，可见是骗人的。问题是，拿出证据来，你就相信吗？如果能相信的话，我可以告诉大家，早就有实验结果了。这是在美国七十年代做的实验，或者说是观察。
m介子在静止时的寿命是很短促的，只有0.7微秒。如果相对论关于钟慢的结论是错误的，那m介子不会因为飞行速度太快就延长它的寿命。这样，一个m介子以0.7微秒的全部生命，用0.99倍光速的速度飞过空间时，到底能飞多远呢？简单计算表明，是205米左右。但如果相对论是对的，以0.99倍光速飞行的介子的真的时钟变慢了，那么高速飞行中的介子的寿命将延长到原来9倍左右，那它不就能飞行1850米左右了吗？观察结果表明，还真就是1850米！和205米的巨大差距，绝不能用什么误差之类的原因来反驳了。
因此，当一个m介子的孪生兄弟乘着光子火箭出游回来时，它会伤心地发现不但它的兄弟早已去世，就是它兄弟的第八代子孙也弃世而去了。这样继续活在世上还有什么意思？
今天写得太多了，就此搁笔吧，多谢你有兴趣读到这里。
tony
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有一处时间要更正一下：
关于钟慢（即孪生子佯谬）的μ介子观察实验进行的时间我写成了七十年代，实际上是四十年代，具体时间是在1941年。当时正值二战，这样一个纯理论方面的结果传不到战乱中的中国是理所当然的。然后又是内战，大家都为自己的生存而担忧，想必没几个人会关心μ介子的死活。1949年以后，向苏联一边倒，所有的欧美教材都成了垃圾，从苏联引进了新教材。不过我想钱学森等少数物理学家还是应该知道μ介子的寿命与其运动速度有关这个结果的。后来毛主席高瞻远瞩地发动了文化大革命，其中有一项内容就是批判相对论。μ介子的命运当然就不用提了。问题是，浩劫结束后，引进了不少美国等西方国家的书籍，其中提到了多项有关相对论的验证实验及其结果。不过看来，反相对论战士们不愿意顾及这些书，他们更愿意随心所欲地发表议论。
自从相对论问世以后，除了最开始的几年几乎无人批判外，后来就遭到了不间断地攻击。而最初几年无人批判它也并非那时的人们比较宽容，而是当时没几个人理解了相对论。下面这个逸闻很能说明这个问题。
当相对论终于声誉鹊起，有个记者问率队观察日食，从而证实了相对论关于光经过巨大质量附近时路径会弯曲这一预言的英国物理学家爱丁顿爵士：“听说包括您在内，世界上只有三个人懂得相对论，是真的吗？”爱丁顿爵士困惑了好一会儿，在人们的一再催促下才犹犹豫豫地回答道：“我在想，那第三个人是谁？”
后来，证实相对论的证据一个接一个地出现在杂志和报刊上，拥戴者们欢呼的声浪也一浪高过一浪；另一方面，反对相对论的人也在不断的增多。到了希特勒专制统治时代，纳粹政府决心埋葬邪恶的犹太人的阴谋――相对论。纳粹政府中臭名昭著的戈培尔把一些精干卓越的物理学家组织在一起，从哲学、力学、电学等方面猛攻相对论。在普朗克等著名物理学家的支持下，爱因斯坦坦然应对。最终以纳粹政府的惨败告终。
后来，苏联也对相对论从政治层面进行过批判，企图把相对论与资本主义挂上钩。不过，与该国对以基因为基础的现代遗传学的批判相比，批判相对论还算是温和的，批现代遗传学还造成数千优秀人才被流放呢。最后，批判相对论的运动无果而终。
我国批判相对论时，更多的人在批判以刘少奇为首的资产阶级司令部，除了极少数人外，并没有几个人知道这个批判的。在发表了一、两篇充满马克思、恩格斯、列宁、斯大林和毛泽东的话语的文章后，批判就偃旗息鼓了。
大概由政府参与的批判相对论就是这三次，组织得最好的是希特勒的纳粹政府。至于其他的批判，都是世界各地的个人行为，似乎没有哪个政府有兴趣参加一项纯学术问题的讨论。
tony
※※※※※※ 刘武青 |