這個你在物理課本上常常見到的男人，只上過兩年小學(xué)

秋水共藍天 2022-09-23 發(fā)布于廣東

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1791年9月22日是科學(xué)史上重要的一天，這一天對未來科學(xué)發(fā)展最具影響力的一個重要人物——邁克爾·法拉第來到了世上。

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邁克爾·法拉第

法拉第生于英國薩里郡紐因頓的一個鐵匠之家，由于家境貧寒，他只上過兩年小學(xué)就輟學(xué)當(dāng)了報童。沒有受過正規(guī)學(xué)校教育的法拉第，最終卻成為偉大的物理學(xué)家和化學(xué)家，是19世紀(jì)科學(xué)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(xué)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，他的思考與機遇、夢幻與迷茫、躊躇與苦惱、成功與興奮都躍然于已經(jīng)泛黃的紙頁上。

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1932年，英國皇家學(xué)會經(jīng)過整理出版了這套日記，共7卷3263頁，內(nèi)中附有上千個插圖，反映了法拉第科學(xué)人生的足跡以及他的各項成就。

在物理學(xué)方面，法拉第最早揭示了電的本質(zhì)，首先提出“靜電”“電源”“電解”“磁性”等基本概念。他打破了當(dāng)時人們認為電有雷電、摩擦電、伏打電、電磁感應(yīng)電和動物電等5種不同形式的誤解，認為電的本性都是統(tǒng)一的，只是量與強度不同，或產(chǎn)生的機制與現(xiàn)象不同而已。

他利用鐵屑引入了“磁力線”概念，并用它解釋了磁鐵與磁鐵間、磁鐵與載流線圈間，或載流線圈之間的磁力作用，明確指出這種相互作用是由于周圍有“場”的存在。物質(zhì)場這一光輝思想的提出，是對物質(zhì)間相互作用認識的一個質(zhì)的飛躍，對麥克斯韋建立電磁場理論有著重要的影響，它引發(fā)了電磁學(xué)研究的跨世紀(jì)發(fā)展。

在研究物質(zhì)的磁性時，他發(fā)現(xiàn)了抗磁性材料，他還研究了磁場對光偏振狀態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)了磁致旋光現(xiàn)象，由此揭示了光與電磁之間的聯(lián)系，為認識光的電磁波的特性建立了重要基礎(chǔ)。法拉第還發(fā)明了電磁轉(zhuǎn)動圓盤，成為日后發(fā)電機誕生的源頭。最值得一提的是，法拉第揭示了電與磁之間的對應(yīng)關(guān)系，建立了電磁感應(yīng)定律，這一定律在電磁學(xué)中的地位可以與牛頓力學(xué)第二定律在力學(xué)中的地位相媲美。

作為一位化學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)了苯；完成了合金鋼與重玻璃的研制；首創(chuàng)了金相分析法；實驗研究了氯的籠型水合物，這種具有高潛熱的特殊物質(zhì)成為制冷設(shè)備的重要傳熱媒介；他建立了用取代反應(yīng)制備出了六氯乙烷和四氯乙烯的方法；他采用低溫加壓法發(fā)明了氯化氫、硫化氫、二氧化硫和氫等氣體的液化方法等。更重要的是，在解釋電流的本質(zhì)時，他研究電流對酸、堿、鹽溶液的作用，從中建立了兩個電解定律，不僅開創(chuàng)了電化學(xué)這一新學(xué)科領(lǐng)域，也為電的粒子性研究奠定了基礎(chǔ)，這兩個定律都以他的名字命名。

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法拉第的化學(xué)實驗室

由于當(dāng)時英國的等級制度與法拉第老師亨利·戴維的偏見，他的成果長時間沒有受到重視，直到1824年終于引起了科學(xué)界的注意。這年1月，法拉第被選為英國皇家學(xué)會的會員；1825年，接替戴維擔(dān)任皇家學(xué)會研究所實驗室主任；1833年，成為登上英國皇家研究所富勒·瑞恩化學(xué)教授席位的平民第一人，這是英國化學(xué)研究最具影響力的終身教授席位。

出身平民，沒有受過系統(tǒng)教育的他，究竟是如何步入學(xué)術(shù)巔峰的呢？

為克服自身受教育不足的弱點，法拉第唯一的辦法就是不放過一切可以學(xué)習(xí)的機會，頑強地學(xué)習(xí)。13歲在書店當(dāng)裝訂工時，他把堆積如山的書當(dāng)作自己的“圖書館”，在《大英百科全書》和《化學(xué)漫談》中找到了指路明燈；他參加了當(dāng)時的青年科學(xué)組織——倫敦哲學(xué)會，把它當(dāng)成自己的“社會大學(xué)”，從中補習(xí)了物理、化學(xué)、天文、地質(zhì)和氣象等方面的基礎(chǔ)知識；在聆聽著名化學(xué)家戴維的系列講座時，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·戴維爵士講演集》；在作為實驗助手跟隨戴維兩年的長途旅行中，他公開的身份與待遇都是仆人，雖然這曾使他的內(nèi)心十分痛苦，但貧寒出身與奮斗經(jīng)歷造就了他，使他學(xué)會了“忍耐”“等待”與“放平心態(tài)”，內(nèi)心深處的一股驅(qū)動力使他“不去在意”，結(jié)果在旅行中的“間接學(xué)習(xí)”甚至比一般情況下學(xué)到的東西還要更多。著名學(xué)者之間的交流使他大開眼界，激發(fā)出他的很多新鮮想法，增長了閱歷，順便還學(xué)習(xí)了法語和意大利語。

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化學(xué)家戴維

法拉第在物理學(xué)中的最大貢獻就是建立了電與磁的關(guān)系，為麥克斯韋電磁理論的建立打下了基礎(chǔ)。如果說麥克斯韋理論是一座大廈，法拉第就為這座大廈鋪墊起了基石，其中最重要的一塊基石就是他所創(chuàng)立的電磁感應(yīng)定律。

1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電的磁現(xiàn)象，成為物理學(xué)發(fā)展史上一件轟動世界的大事。這件事促使人們思考一個問題，既然電能生磁，磁能不能生電呢？人們希望找到電流磁效應(yīng)的逆效應(yīng)。這件事也引起了法拉第的興趣，他堅信，電與磁之間一定具有對應(yīng)的關(guān)系，磁生電的這個逆效應(yīng)一定存在。

1831年，他開始著手揭開這個謎團。他把檢流計放在一間屋里，把線圈和磁鐵放在另一間屋里，通過小窗口把線圈與檢流計相連。

做實驗時，他先把磁鐵插入線圈，然后到另一間屋里去看檢流計，指針并沒有擺動，說明沒有電流；他把磁鐵拔出線圈，再去看檢流計，指針還是沒有擺動。難道磁鐵對線圈沒有影響嗎？無奈中，他把線圈連同里面的磁鐵拿回了實驗室，就在他拔出磁鐵的那一瞬間，檢流計的指針突然擺動了一下，他再把磁鐵放入線圈，指針又有了擺動。他恍然大悟，原來“磁所生的電”是在磁鐵插入或拔出線圈時所出現(xiàn)的瞬態(tài)電流。

接著，他又做了一組實驗。他繞制了一粗一細兩個線圈，細的線圈接通電源，粗的線圈與檢流計相連，如下圖所示。

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這個實驗的意圖很明顯，連接電源的線圈就是一個電磁鐵，如果另一個線圈有了感應(yīng)電流，檢流計的指針一定會偏轉(zhuǎn)。果然，在細線圈插入或拔出的那一瞬，檢流計指針都有了偏轉(zhuǎn)；接著他把細線圈放入粗線圈，在給細線圈通或斷電的那一瞬，檢流計指針也發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。就這樣，法拉第按照他所預(yù)設(shè)的計劃，一連做了幾十個實驗，最后發(fā)現(xiàn)了磁生電的規(guī)律，這就是電磁感應(yīng)定律。

1831年10月法拉第最終成功地完成了電磁感應(yīng)實驗，他在皇家學(xué)會做了公開的演示。這一現(xiàn)象揭示了電場和磁場的關(guān)系，這一關(guān)系被麥克斯韋進一步發(fā)展成電磁場理論方程。

成名后的法拉第與其他著名科學(xué)家不同，自身的經(jīng)歷使他更體會到普通民眾內(nèi)心深處渴求學(xué)習(xí)的迫切心情，使他更重視把科學(xué)普及給大眾，尤其看重使年輕人熱愛并通曉科學(xué)知識。在他的建議下，英國皇家學(xué)會設(shè)立了“周五講座”，從1826年到1862年退休，他一共進行了100多次演講。

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1856年法拉第在做圣誕演講

此外，他還為皇家學(xué)會每年舉辦的“圣誕講座”做演講。他的演講配有實驗演示，通俗易懂，引人入勝。后人根據(jù)他的講座，匯集成冊，編寫成《蠟燭的故事》一書。這本書被譯為多種文字，成為科普讀物中的典范。

法拉第對他的好友說，科學(xué)工作應(yīng)該“像一把火炬，從開始一直照耀下去，無休無止地保持著不懈的壯麗”。所以，英國皇家學(xué)會的這一傳統(tǒng)一直流傳至今，始終保持著“不懈的壯麗”。

法拉第參透了名譽與地位，皇家學(xué)術(shù)委員會聘請他擔(dān)任學(xué)會會長，他再三謝絕。他的回答是，“我只是一個普通人，如果接受了皇家學(xué)會加在我身上的榮譽，我就不能保證自己的誠實與正直，連一年也保證不了。”

以同樣的理由，他也謝絕了皇家學(xué)院院長的職位。當(dāng)英國皇室決定授予他爵士封號時，他說：“法拉第出身平民，不想變成貴族?！焙芏嗳藢Υ瞬焕斫?，法拉第的好友提因戴爾卻給出了很好的解釋，“在他眼里，和布萊頓高原上的'雷雨’比較起來，宮廷的華麗算得了什么呢？和'落日’比較起來，皇家的一切擺設(shè)又算得了什么？在他的心中，'雷雨’與'落日’都能激起一種狂喜；在他的胸懷里，那些世俗的榮華富貴，當(dāng)然就一文不值了?！彼又终f，“一方是可以不費吹灰之力獲得15萬英鎊的財產(chǎn)，一方是完全沒有報酬的研究學(xué)問，他卻選擇了第二種，遂窮困以終?！边@就是一個鐵匠的兒子、一個訂書匠學(xué)徒的鄭重選擇。

1867年8月25日，法拉第謝世，遵照他的遺愿，墓碑上只刻了他的名字和出生年月。

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