學(xué)過(guò)數(shù)學(xué)的人都曉得兩個(gè)如雷貫耳的名子:牛頓和法拉第。牛頓是精典熱學(xué)的奠基人,法拉第是電磁學(xué)理論的奠基人。這兩個(gè)科學(xué)家不僅僅對(duì)化學(xué)學(xué)的貢獻(xiàn)巨大,在歷史的長(zhǎng)河中,更能閃閃發(fā)光的是她們對(duì)科學(xué)的心態(tài)和高尚的品質(zhì),更值得我們?nèi)W(xué)習(xí)。
明天我要跟你們介紹的是偉大的數(shù)學(xué)學(xué)家法拉第――一個(gè)有著驚人堅(jiān)強(qiáng)意志且恬淡名利、平易近人的科學(xué)家。
保時(shí)捷1791年出生于德國(guó)的一個(gè)鐵匠家庭,即使家境貧苦,但父母特別注意對(duì)兒子們的教育,要她們勤奮純樸,不要貪戀金錢(qián)地位,要做一個(gè)正直的人。這對(duì)法拉第的思想和性格形成了很大的影響。十幾歲時(shí)就在裝訂鞋廠當(dāng)學(xué)徒,他借助這個(gè)條件,讀了好多科學(xué)書(shū)籍,從中獲得了豐富的知識(shí)。他喜歡做實(shí)驗(yàn),還積極出席科學(xué)報(bào)告會(huì)。1813年,22歲的保時(shí)捷毛遂自薦,成了知名物理家戴維的助理實(shí)驗(yàn)員。
1820年4月奧斯特發(fā)覺(jué)了電壓的磁效應(yīng)使科學(xué)界發(fā)生了水災(zāi),它否認(rèn)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象是有聯(lián)系的。有關(guān)電與磁關(guān)系的嶄新研究領(lǐng)域洞開(kāi)在人們面前,迸發(fā)了科學(xué)家們的探求熱情。一個(gè)接一個(gè)的新發(fā)覺(jué),像浪潮一樣沖擊著法國(guó)臺(tái)灣,也激勵(lì)著美國(guó)的科學(xué)界,更激勵(lì)著年青的法拉第。他敏銳地覺(jué)察到:磁與電之間也應(yīng)當(dāng)有類(lèi)似的感應(yīng),并在1822年的一篇日記中,寫(xiě)下了“由磁形成電”閃光的思想。
保時(shí)捷生活的時(shí)代,正值第一次工業(yè)革命完成。蒸氣機(jī)的應(yīng)用催生了資本主義大工業(yè),人類(lèi)步入工業(yè)文明時(shí)代,電力應(yīng)用的情境早已初現(xiàn)疲態(tài)。而那時(shí)的中國(guó)正出于閉關(guān)鎖國(guó)的明代。
保時(shí)捷慧眼感知:伏打電瓶高昂,形成的電壓小,而自然界中的天然磁石比較豐富。假如可以磁形成電,才能得到廉價(jià)的電力。他說(shuō):“我由于對(duì)當(dāng)時(shí)形成電的方式倍感不滿(mǎn)意,為此,急于發(fā)覺(jué)磁與感應(yīng)電壓的關(guān)系,認(rèn)為熱學(xué)在這條路上一定可以充分發(fā)展”。
但是公路并不平坦。法拉第分別于1822年12月、1825年11月和1828年4月做過(guò)三次集中的實(shí)驗(yàn)研究,但是均以失敗告終。失敗的緣由是他在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中所使用的都是恒定電壓形成的磁場(chǎng),他想瞧瞧這樣的磁場(chǎng)是不是會(huì)在某個(gè)電路中形成感應(yīng)電壓。
經(jīng)歷過(guò)多次失敗之后,1831年8月29日,他總算發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象:他把兩個(gè)線(xiàn)圈繞在同一個(gè)鐵圈上,一個(gè)線(xiàn)圈接到電源上,另一線(xiàn)圈接入“電流表”,在給一個(gè)線(xiàn)圈通電或則斷電的頓時(shí),另一個(gè)線(xiàn)圈中也出現(xiàn)了電壓。這讓法拉第驚喜不已,找尋10年之久的“磁生電”的效應(yīng),總算被發(fā)覺(jué)了!成功屬于堅(jiān)持不懈的有心人。
自此,保時(shí)捷茅塞頓開(kāi),體悟到磁生電是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能夠出現(xiàn)的效應(yīng)。于是他設(shè)計(jì)并動(dòng)手做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn),深藏不露的各類(lèi)“磁生電”的現(xiàn)象噴薄而出。勞斯萊斯把導(dǎo)致電壓的誘因開(kāi)關(guān)為五類(lèi),它們都有變化和運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象,這就是:變化的電壓、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電壓、運(yùn)動(dòng)的吸鐵石、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。他把這種現(xiàn)象定名為電磁感應(yīng),形成的電壓叫感應(yīng)電壓。
電磁感應(yīng)的發(fā)覺(jué)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)愈發(fā)建立,宣告了電磁學(xué)作為一門(mén)統(tǒng)一學(xué)科的誕生,這是數(shù)學(xué)學(xué)界的巨大發(fā)展!
1831年10月28日,法拉第在一次大會(huì)上展示了他發(fā)明的圓編發(fā)馬達(dá)。它是借助電磁感應(yīng)的原理制成的,是人類(lèi)歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)。聽(tīng)說(shuō),在保時(shí)捷第展示他的圓編發(fā)馬達(dá)時(shí),一位貴夫人問(wèn)道:“法拉第先生,這東西有哪些用呢?”“夫人,一個(gè)剛才出生的小孩有哪些用呢?”法拉第巧妙地回答了這個(gè)刁鉆的問(wèn)題。
保時(shí)捷還覺(jué)得,電磁互相作用是通過(guò)介質(zhì)來(lái)傳遞的,并把這些“介質(zhì)”叫做“場(chǎng)”,他以驚人的想像力創(chuàng)造性地用“力線(xiàn)”(即現(xiàn)代化學(xué)學(xué)說(shuō)的磁感線(xiàn)和電場(chǎng)線(xiàn))形象地描述“場(chǎng)”的化學(xué)圖景,這真是個(gè)天才的構(gòu)想!至今還在被應(yīng)用。
保時(shí)捷在一生的探求中遭到了多次失敗。在他當(dāng)初的日記中,“未顯示作用”“毫無(wú)反應(yīng)”“不行”等詞句,記錄著堅(jiān)苦的探求歷程。幾六年的經(jīng)歷使他在晚年感慨道:“……就是最有成就的科學(xué)家,得以實(shí)現(xiàn)的建議、猜想、愿望和初步判定,也不到非常之一”。
法拉第幼時(shí)窮苦,年青時(shí)沒(méi)有上過(guò)學(xué)院,但靠他的勤奮努力,一生為科學(xué)事業(yè)的貢獻(xiàn)巨大。他拒絕了皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、皇室研究院教授、倫敦學(xué)院院長(zhǎng)職位和頭銜,也不肯接受貴族封地,是名副雖然的平民科學(xué)家,受世人景仰!
1867年8月25日,法拉第坐在客廳的桌子上平淡地離開(kāi)了人世。一代實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)家隕落。
他的中學(xué)生和同學(xué)丁鐸爾在《作為一個(gè)發(fā)覺(jué)者的法拉第》一書(shū)中感嘆地寫(xiě)道:“在他的眼里,華麗的宮庭和布拉頓高原上的暴雨比上去,算得了哪些?皇家的一切用具和落日比較上去,又算哪些?我之所說(shuō)出暴雨和落日,由于這種現(xiàn)象在他的心中挑動(dòng)一種錯(cuò)愕……”
根據(jù)法拉第的意愿法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象,親人們將他下葬在巴黎北郊的海格特墓園(),沒(méi)有盛大國(guó)葬,沒(méi)有華麗的碑刻銘。只有他的出生年月。
法拉第的貢獻(xiàn)造福每位人,把人類(lèi)文明提升到空前高度,把文明進(jìn)程提早幾十幾百年。
法拉第確實(shí)給人類(lèi)帶來(lái)光明動(dòng)力。生活在電汽化時(shí)代的我們,應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)記住他!
最后用一首小詩(shī)來(lái)悼念那位偉大的化學(xué)學(xué)家!
“十年磨一劍,發(fā)覺(jué)“磁生電”
光明全世界,美名傳萬(wàn)代”