知道 ， 電 充斥 在 我們 的 世界 中 ， 其 廣泛 程度 遠 超過 富蘭克林 所 知 ， 也 遠 超過 我們 大多數 人 的 想像 。 不僅 我們 日常 生活 中 所 經歷 的 大多數 事物 靠 它 維繫 ； 它 還 讓 我們 所 看到 、 所 知道 及 所 做 的 每 件 事 成為 可能 。 我們 之所以 能 思考 、 感覺 、 冥想 、 懷疑 ， 都 是 因為 電荷 在 我們 腦袋 大約 一千億 顆 細胞 當中 的 無數 顆 之間 跳躍 著 。 另一方面 ， 我們 之所以 能 呼吸 ， 是 因為 神經 所 產生 的 電衝動 會 讓 我們 胸部 不同 部位 的 肌肉 ， 以 非常 協調 的 動作 進行 收縮 及 放鬆 。 舉 個 最 簡單 的 例子 ， 當 你 的 橫隔膜 收縮 並且 在 胸腔 中 往 下 降 時 ， 它 會 讓 胸腔 變大 ， 把 空氣 吸進 肺 裡 。 當 它 放鬆 並且 再次 往 上 擴張 時 ， 它 就 會 把 空氣 從 肺 裡 往 外 推出去 。 要不是 有 無數 微弱 的 電衝動 持續 地 在 你 的 身體 裡 傳送 信息 ， 告訴 某些 肌肉 要 收縮 ， 接著 停止 收縮 ， 等待 其他 肌肉 做 動作 ， 這些 身體 動作 就 都 會 成為 不可能 。 收縮 、 放鬆 、 收縮 、 放鬆 ， 在 你 活 著 的 每 一 天 ， 你 的 肌肉 都 在 反覆 做 同樣 的 動作 。 我們 的 眼睛 可以 看見 東西 ， 這 是 因為 視網膜 的 微小 細胞 — — 桿狀體 （ rod ） 與 視錐 （ cone ） ， 會 分別 接收 黑白 與 彩色 的 信號 。 它們 會 被 所 偵測到 的 光 刺激 ， 然後 發送 信號 ， 經由 視神經 （ optic nerve ） 傳到 我們 的 大腦 。 大腦 接著 就 會 判斷 我們 看到 的 是 一 堆 水果 抑或 是 一 棟 摩天大樓 。 大部分 的 汽車 是 以 燃燒 汽油 為 動力 （ 雖然 複合型 的 汽車 已經 開始 採用 愈來愈 多 的 電力 ） ， 但是 ， 要不是 電 可以 從 電池 經過 發動器 來到 汽缸 ， 引擎 就 不可能 使用 那些 汽油 。 電 的 火花 可以 在 汽缸 內 點火 ， 激起 一些 在 我們 控制 之下 的 爆炸 ， 它 每 分鐘 的 爆炸 次數 可 達 數千 次 。 分子 之所以 形成 ， 是 靠 電力 將 原子 綁 在一起 ， 因此 ， 沒有 電 的話 ， 化學 反應 （ 例如 汽油 的 燃燒 ） 就 不可能 進行 。 因為 有 電 ， 馬會 奔馳 ， 狗 會 喘氣 ， 貓 會 抓癢 。 因為 有 電 ， 保鮮膜 容易 皺 在一起 ， 打包用 的 膠帶 會 自己 吸 自己 ， 盒裝 巧克力 的 包裝 玻璃紙 好像 很 不 情願 離開 盒子 。 諸如 此 類 的 現象 當然 還 有 許許多多 ， 我們 真的 無法 想像 有 哪 樣 東西 的 存在 與 電 無關 ； 沒有 電 的話 ， 我們 連 思考 都 不能 呢 ！ 當 我們 將 注意力 轉到 比 我們 身 上 那些 用 顯微鏡 才 看 得 到 的 細胞 還 小 的 東西 時 ， 上述 的 事 仍然 是 對 的 。 地球 上 的 每 個 物質 都 是 由 原子 構成 的 ， 要 真正 了 解電 ， 我們 必須 進入 原子 裡面 ， 稍微 看 一下 它 裡面 的 組成 部分 。 不過 ， 現在 我們 只 討論 我們 所 需要 的 部分 ， 而 不 是 全部 ， 不然 事情 會 變 得 非常 複雜 。 原子 本身 非常 微小 ， 所以 只有 威力 最 強大 而且 精巧 的 儀器 — — 掃描 穿隧 顯微鏡 （ scanning tunneling microscope ） 、 原子力 顯微鏡 （ atomic force microscope ） 以及 穿透式 電子 顯微鏡 （ transmission electron microscope ） 能 看 得 見 它們 。 （ 網路 上 有 一些 這 種 儀器 所 照出來 的 絕佳 圖像 。 你 可以 在 www .almaden .ibm .com/vis/stm/gallery .html 找到 它們 。 ） 如果 我 拿 六十五億 顆 原子 （ 大約 是 2006年 的 全球 人口數 ） ， 將 它們 一 個 接 一 個 地 排成 一 列 ， 我 會 得到 六十 公分 長 的 一 條 線 。 但是 ， 比 原子 更 小 、 大約 只 有 它 萬分之一 的 ， 是 它 的 原子核 — — 裡面 包含 帶 正電 的 質子 ， 以及 中子 。 後者 ， 你 可以 從 它們 的 名字 就 想像 得 到 ， 是 呈 電中性 ； 它們 完全 不 帶 電 。 質子 （ proton ， 希臘文 原意 是 「 第一 的 」 ） 和 中子 的 質量 大約 相同 — — 難以 想像 地 小 ， 大約 是 十億 的 三 次 方分之二 公斤 （ 2 × 10 - 27 公斤 ） 。 所以 不論 原子核 裡 有 多少 顆 質子 與 中子 （ 有些 原子核 的 質子 與 中子數 超過 兩百 ） ， 它 還是 非常 輕 ， 而且 體積 很 小 ， 直徑 只 有 一兆分之一 公分 。 然而 ， 要 了 解電 ， 最 重要 的 一 件 事 是 知道 質子 帶 正電荷 。 沒有 任何 本質 上 的 理由 告訴 我們 質子 所 帶 的 電 要 被 稱為 「 正 」 電 ， 但是 自從 富蘭克林 以來 ， 物理學家 就 把 玻璃棒 與 絲綢 摩擦 後 所 留下 的 電荷 稱為 正電 ， 所以 質子 是 正 的 。 更 重要 的 是 ， 原子 剩下 的 部分 是 由 電子 所 構成 。 電子 是 一些 帶 負電 的 粒子 ， 它們 像 雲霧 般 繞 著 原子 核轉 ， 用 次 原子 的 標準 來 看 ， 原子核 與 電子 之間 有 一 段 不 小 的 距離 。 如果 你 拿 著 一 顆 棒球 來 代表 原子核 ， 那麼 繞 著 它 轉 的 電子 雲 大 約 會 離 它 半 英里 （ 約 八百 公尺 ） 遠 。 很 顯然 ， 原子 裡 大部分 是 空蕩蕩 的 空間 。 電子 的 負電荷 在 強度 上 和 質子 的 正電荷 不相上下 。 結果 ， 質子數 和 電子數 相等 的 原子 與 分子 就 成為 電中性 。 當 它們 不 是 中性 ， 也 就 是 它們 多出 一些 電子 或 少掉 一些 電子 時 ， 我們 就 稱 它們 為 離子 。 電漿 ， 就 如 我們 在 第6 章 所 討論 的 ， 是 部分 或 全然 離子化 的 氣體 。 我們 在 地球 上 碰到 的 原子 與 分子 是 電 中性 的 。 以 室溫 下 的 純水 為 例 ， 一千萬 顆 分子 中 大約 只 有 一 顆 會 是 離子 。 根據 富蘭克林 的 正負電 定義 ， 當 某些 物體 帶有 超量 的 電子 時 ， 我們 說 它們 是 帶 負電 ； 當 它們 欠缺 電子 時 ， 我們 說 它們 帶 正電 。 當 你 用 一 條 絲綢 摩擦 玻璃 時 ， 你 是 把 許多 的 電子 「 擦掉 」 ， 所以 玻璃 變成 帶 正電 。 當 你 用 一 塊 絲綢 摩擦 琥珀 或 硬 橡皮 時 ， 它們 會 從 絲綢 上 蒐集到 電子 ， 因而 帶 負電 。 在 大多數 的 金屬 中 ， 大量 的 電子 可以 一起 逃離 它們 的 原子 ，