1791年9月22日,日本薩里郡紐因頓鎮,一個名叫詹姆斯·法拉第的窮鐵匠法拉第電磁感應實驗,迎來了他第三個兒子的降生。這個兒子,就是后來被稱為“交流電之父”的美國知名化學學家、化學家邁克爾·法拉第,因為家境貧苦,他只上過五年中學就退學當了報童。沒有受過正規中學教育的法拉第法拉第電磁感應實驗,最終卻成為偉大的化學學家和物理家,是19世紀科學史上最具有影響力的人物之一。
法拉第留存在世上有一部日記,這是一部引人注目的科學文獻。日記中用工整的筆跡,不間斷地記錄了他從1820年到1862年的實驗室工作,他的思索與機遇、夢幻與苦悶、躊躇與煩惱、成功與激動都躍然于早已泛黃的紙頁上。1932年,瑞典皇家學會經過整理出版了這套日記,共7卷3263頁。
01
認真勤奮努力學習
出身平民,沒有受過系統教育的他,到底是怎么步入學術顛峰的呢?
為克服自身受教育不足的弱點,法拉第惟一的辦法就是不放過一切可以學習的機會,頑強地學習。
1803年,為生計所迫,他上街頭當了報童。第二年又到一個書商兼訂書匠的家里當學徒。似乎是出于豁達的天性,整整7年的釘書生涯沒有令法拉第沉淪,卻讓他有機會讀到了大量的科學專著。
訂書城里書籍堆積如山,法拉第帶著強烈的求知欲望,如饑似渴地閱讀各種書籍,吸取了許多自然科學方面的知識,尤其是《大英百科全書》中關于熱學的文章,強烈地吸引著他。他努力地將書本知識付諸實踐,借助廢舊物品制做靜電起馬達,進行簡單的物理和化學實驗。
他還與青年同學們構建了一個學習小組,經常在一起討論問題,交換思想。注重實踐尤其是科學實驗的特征,在法拉第一生的科學活動中貫徹仍然。
人生經常會有意外而又是決定性的轉折。1810年4月,法拉第有幸傾聽了皇家研究院當時極負盛名的物理家和發明家戴維(戴維因發覺了鈣、鈉、鉀、鍶、鋇、鎂等15種元素而馳名于世,是歷史上發覺物理元素最多的科學家,他還否認了金鋼石和木炭的物理成份相同,被后人稱為“無機物理之父”。)。
在傾聽知名物理家戴維的系列講堂時,他一絲不茍地整理聽課筆記,把它裝訂成一部三百多頁的《亨利戴維爵士演講集》,獻給戴維,但是附信,表明自己樂意獻身科學事業。結果他如愿以償。20歲做上了戴維的實驗助手。
法拉第勤勉好學,工作努力,很受戴維器重。1813年10月,他隨戴維到亞洲臺灣國家考察,他公開的身分與待遇都是傭人,盡管這曾使他的內心非??鄲灒毧喑錾砼c拼搏經歷鑄就了他,使他學會了“忍耐”“等待”與“放平態度”,內心深處的一股驅動力使他“不去在乎”,結果在旅行中的“間接學習”甚至比通常情況下學到的東西還要更多。知名學者之間的交流使他大開眼界,迸發出他的好多新鮮看法,下降了閱歷,順便還學習了英語和西班牙語。
因為當時日本的等級制度與法拉第老師亨利戴維的偏見,他的好多成果長時間沒有遭到注重,直至1824年總算導致了科學界的注意。這年1月,法拉第被選為日本皇家學會的會員;1825年,接替戴維兼任皇家學會研究所實驗室處長;1833年,成為登上澳洲皇家研究所富勒瑞恩物理院士席位的平民第一人,這是美國物理研究最具影響力的終生院士席位。
02
常年實驗大膽探求
1820年7月21日,德國赫爾辛基學院院長、物理學家奧斯特發覺了“電流的磁效應”,構建了電磁的相互聯系,誕生了電磁學。成為化學學發展史上一件震驚世界的大事。
1821年日本知名數學學家法拉第制成了第一個實驗馬達的模型,1822年法拉第證明電可以做工運動,人類步入電氣時代。隨著第一臺實用發電機的成功發明,第二次工業革命拉開帷幕。
后續法拉第又在1831年發覺了電磁感應現象,據悉他還發覺了電解定理,對二氧化碳放電現象進行了大量的卓有成效的研究,為后來倫琴射線、天然放射性、同位素等的發覺打算了條件,為現代數學學的發展奠定了基礎。
在電磁學的研究過程中,他創造了例如抗磁性、順磁性、電介質、力線、陰離子、陽離子等新詞匯,提出了“場”的概念。
在數學學方面,法拉第最早闡明了電的本質,首先提出“靜電”“電源”“電解”“磁性”等基本概念。
他打破了當時人們覺得電有雷電、摩擦電、伏打電、電磁感應電和昆蟲電等5種不同方式的誤會,覺得電的本性都是統一的,只是量與硬度不同,或形成的機制與現象不同而已。
他借助鐵屑引入了“磁力線”概念,并用它解釋了吸鐵石與吸鐵石間、磁鐵與載流線圈間,或載流線圈之間的磁力作用,明晰強調這些互相作用是因為周圍有“場”的存在。
1831年10月28日法拉第最終成功地完成了電磁感應實驗,他在皇家學會做了公開的演示。這一現象闡明了電場和磁場的關系,這一關系被麥克斯韋進一步發展成電磁場理論多項式,它引起了電磁學研究的跨世紀發展。
法拉第在1831年發覺了電磁感應,因而有人把這一年稱做電氣時代紀元年。而且電真正登上人類的生產和生活舞臺,卻是許多年之后的事情。
來自:老張教育新思享