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法拉第的故事

法拉第的故事

法拉第是英國著名的物理學家和化學家。以下法拉第的故事是我精心收集的,供大家參考~

1820年的壹天,壹封不尋常的信從南大西洋的孤島聖赫勒拿島寄到了倫敦的皇家學院。寄信人是法國著名偉人,收信人是壹名29歲的實驗者。年輕的英國人看到寄信人的簽名很驚訝,戰戰兢兢地打開了信。當我讀到妳在《科學》雜誌上的重要發現時,我深感遺憾:我自己過去的歲月真的浪費在非常無聊的事情上了。?

發信人是當時身處困境的法國總司令,被稱為?法國皇帝拿破侖(1769?1821)。滑鐵盧戰役被英國及其盟軍擊敗後,於1815 12 10被流放到聖赫勒拿島,在那裏被隔離軟禁,直至1821年5月5日去世。

收信人是愛因斯坦的三大英雄之壹:牛頓、麥克斯韋和他?法拉第。愛因斯坦書房的墻上只掛著三幅肖像。

邁克。法拉第,1791,出生在壹個貧窮的鐵匠家裏。小學畢業後,他輟學做報童,後來在壹家小書店做裝訂工。好在法拉第家的窮日子並不痛苦。他後來在信中寫道:?我父親經常唱歌。我想我父親影響我長大後喜歡唱歌。我媽媽經常給我們讀詩。她很溫柔,把家裏收拾的很幹凈,對我們似乎有著無盡的愛。貧窮沒有給家裏留下痛苦的痕跡,反而拉近了家庭的距離。在我父母看來,貧窮是上帝的恩賜,而不是詛咒。?法拉第生長在溫暖友好的家庭環境中,壹生愛讀書、唱歌、畫畫,幽默感豐富。我父親小時候在動物園裏曾經說過,麻雀為什麽不能開屏風?先做孔雀,再開屏。?這句話不經意間啟發了他以後該如何做人,如何生活。

邁克。法拉第(1791?1867)

或許是出於樂觀的天性,七年的釘書生涯並沒有讓法拉第沈淪,反而讓他有機會閱讀了很多科學著作,尤其是自學了很多化學和電學方面的知識。窮徒弟經常用省下來的零錢買壹些便宜的儀器和藥品,然後按照書上的說明做各種實驗。那段時間他經常來?城市哲學學會?聽課,這裏定期為校外青少年舉辦文化教育和科學講座(當時科學的名稱還沒有從哲學的總稱中分離出來)。

人生往往會有意想不到的決定性轉折。1810年4月,法拉第有幸聆聽了漢弗萊·戴維爵士(1778?1829)標題?自然哲學?該系列的最後四次講座。講座結束後,興奮的法拉第給大衛寫了壹封信,表達了對大衛的欽佩,並希望他能推薦壹份與科學實驗相關的工作。法拉第沒有要交的簡歷,但他附上了壹份386頁的筆記(現在保存在皇家研究所),這是他在專心聽講時寫下的,並由他自己裝訂得很漂亮。沒想到,這位著名的科學家不僅給裝訂工回信,還聘請他在皇家研究所的實驗室做助理實驗員。法拉第走上了科研的不歸路,在那個實驗室度過了接下來的半個世紀,直到退休。

大衛因發現鈣、鈉、鉀、鍶、鋇、鎂等15元素而聞名於世。他是歷史上發現化學元素最多的科學家。他還證實了鉆石和木炭的化學成分是壹樣的,他後來被稱為?無機化學之父?。但據說大衛夫婦起初對法拉第並不友好,外出講學時還拿他當傭人。

有壹次,大衛受邀為礦工設計安全燈。當時人們還沒有電能的概念,當然也沒有電池和燈泡可用。這項研究壹點也不容易。法拉第建議大衛讓安全燈給礦井帶來光明,幫助大衛贏得榮譽。這讓大衛對法拉第另眼相看。然而,老實的法拉第宣稱這種安全燈並不是絕對安全的,這讓虛榮的大衛非常生氣,於是他開始排斥法拉第。後來法拉第回憶:?我曾經認為,壹個人越聰明,他的品德就越高尚。可惜我後來發現,往往恰恰相反,很多社會地位低,知識水平低的人,內心卻是強大的,高尚的,神聖的,充滿愛的。我的期望是讓智力和道德在同壹個人身上並行生長,恢復上帝最初創造人類的榮耀。?

在皇家研究所的實驗室工作期間,法拉第的才華逐漸顯露出來,新的發現和發明不斷讓他聲名鵲起。法拉第接連獲得的榮譽讓大衛忍無可忍,認為這個卑微的實驗者奪走了他作為英國最偉大科學家的風采。1824年,當法拉第被提名為皇家學會院士時,大衛堅決反對。在無記名投票中只有壹張反對票。當然,33歲的法拉第最終當選。

然而,?大人自有大度?法拉第壹生尊稱大衛為老師,從未抱怨過他。後來大衛逐漸改變了對法拉第的態度,多次感謝法拉第的幫助和貢獻。1825年,法拉第當選皇家學會院士的第二年,因病退休的大衛提議法拉第接任皇家研究所實驗室主任壹職。在晚年,有人問大衛,他壹生中最重要的發現是什麽。大衛毫不猶豫地回答:?我壹生中最重要的發現是法拉第。?

大衛這樣說是因為法拉第壹生也有很多偉大的發明和發現。法拉第從事廣泛的實驗研究課題,壹開始主要是化學,後來是電磁學。在化學方面,他用低溫加壓液化氯化氫、硫化氫、二氧化硫和氫氣進行氣體液化研究;他發現了氣體分餾中的苯;他也是第壹個觀察到我們今天所熟悉的半導體現象和納米粒子的人。法拉第不僅有許多科學發現,而且有許多技術發明,如合成六氯乙烷和四氯乙烯,制造本生燈、光學玻璃、凝膠、碳鋼和合金鋼,開創了金相分析法。法拉第最廣為人知的發明是他在1836年制作的電容器以及引入的介電值和電容常數,所以後人選擇法拉作為電容的單位。

法拉第最出色的工作是發現了電磁感應和電磁場的概念。1821年,受漢斯·克裏斯欽·奧斯特關於電流磁效應論文的啟發,他在實驗中有了壹個重要發現:通過電流的導線可以繞著磁鐵旋轉。同年,他與大衛和沃拉斯頓壹起發明了(單極)電機。法拉第進壹步認為,電和磁之間應該有壹種和諧的對稱:既然電產生磁,磁也能產生電。經過10年的不斷探索和多次失敗,法拉第終於在1831年8月26日成功了!他用伏打電池給壹組線圈通電或斷電,瞬間從另壹組線圈獲得感應電流,他稱之為?伏打感應?;同年6月65438+10月65438+7月,他完成了磁鐵和閉合線圈相對運動時從閉合線圈中激發電流的實驗,他稱之為?磁電感應?;他接著發明了(盤式)發電機。法拉第的偉大科學成就意義重大,宣告人類社會開始進入電氣時代。

接下來,法拉第在1832發現了抗磁性,即物體被磁化後,會產生壹個與外界磁場相反的磁力。他詳細研究了電化學分解,得到了兩個?法拉第電解定律?。他還研究了電的特性。1835年,法拉第研究了靜電學、電介質和氣體放電。在對靜電的研究中,他發現帶電導體上的電荷只附著在導體表面,這些表面的電荷對導體內部沒有影響。這個?法拉第屏蔽效應?也適用於?法拉第籠?上圖:即使當金屬籠的靜態電壓上升到例如壹百萬伏時,由於屏蔽效應,所有的電荷都分布在籠的外表面,但籠的內部不帶電。這個時候如果有人躲在籠子裏還是會很安全的。這個發現不僅帶來了很多工程技術的應用,也讓很多魔術師表演了壹些驚心動魄的節目。

壹張有法拉第肖像的壹英鎊紙幣。

1837年,法拉第進壹步提出了靜電感應理論。早在1822,他就試圖通過電解波使光向電流方向運動,獲得偏振光,但沒有成功。到1845,他意識到偏振光的偏振面被強磁場旋轉,現在稱為?法拉第旋轉效應?。1845年,法拉第還研究了光、電、磁的關系,提出?光波和無線電波具有相同的性質?的理論。後來在1846研究射線振動,1849研究引力和電,1857研究時間和磁。在這些研究工作的基礎上,他提出了電和磁效應通過某種中間介質從壹個物體傳遞到另壹個物體的觀點,並認為這種介質是壹種?場?。1931 9月23日,愛因斯坦在英國倫敦舉辦?汽車工業百年紀念?演講說:?我相信法拉第對世界的影響永遠不會結束。他關於電磁場的思想將被後人繼續討論。?愛因斯坦指出,引言?場?法拉第的概念是最原始的想法,電磁場本身是自牛頓時代以來最重要的發現。這或許可以解釋為什麽愛因斯坦的書房墻上會有法拉第的畫像。

?法拉第電磁場理論?深刻的物理思想強烈地吸引和鼓舞了年輕的物理學家麥克斯韋(詹姆斯·克拉克·麥克斯韋,1831?1879),以至於他總結出了後來所謂的?麥克斯韋方程組?電磁場基本定律使電和磁的物理和數學理論完美統壹。1931年,愛因斯坦在哪裏?麥克斯韋百年誕辰紀念?論評價,他的成績如何?是繼牛頓之後物理學中最深刻、最有成果的著作嗎?。為此,愛因斯坦在書房掛了麥克斯韋的畫像。在愛因斯坦看來,法拉第、麥克斯韋以及後來的赫茲(海因裏希·魯道夫·赫茲,1857?1894)等人的科學貢獻由18?19世紀經典物理向20世紀相對論和量子物理過渡的關鍵因素。

法拉第不僅自己努力進步,而且非常熱心於幫助年輕人。物理學家麥克斯韋當時找不到工作,處境尷尬。法拉第強烈推薦他在皇家研究所謀得壹個職位。物理學家焦耳(詹姆斯·普雷斯科特·焦耳,1818?1889),年輕時寫論文屢次被學術期刊拒絕,很沮喪。有壹次,他鼓起勇氣,把壹篇他認為最好的文章寄給年邁的法拉第,讓他審閱。法拉第很快回信說?我已經收到了妳發給我的文章,並立即閱讀了它。感謝妳為我們真誠熱愛的科學做出如此美妙的貢獻。多開心啊!當我還活著的時候,我就能看到妳為電所做的這壹飛躍。我看到了妳的未來。才華橫溢!我知道這個領域還有很多歧義,但是妳的文章就像曙光。我不得不說妳在這個自然科學領域做出了非常重要的貢獻。?

1825到1862法拉第托管皇家研究所?周五晚上的研討會?科普系列活動。參加研討會的成員包括工人、貴族、學生、教授,有時熱愛科學的女王也會來。每個人都自願來到這裏聽科學家的報告,學習如何進行實驗和建立理論。從1826的聖誕節開始,法拉第給孩子們講授自然科學知識。他特別喜歡給孩子解釋自然現象的奧秘,比如為什麽天上會有雲?為什麽閃電之後總是聽到雷聲?為什麽河水總是往下流,等等,常常讓好奇的孩子興奮不已。既然演講總是在元旦前後舉行,那妳稱之為?聖誕講座?。這壹系列的兒童科普活動壹直持續到1860年法拉第快70歲了。他的演講《蠟燭的化學史》在1861被整理成書,後被翻譯成多種文字出版。

法拉第的《蠟燭的化學史》的封面。

法拉第是壹個非常虔誠的基督徒。在壹次鼓舞人心的公開演講中,法拉第向大家介紹了他的電磁發現。除了名人、學者、教授,還有維多利亞女王和壹些達官貴人。法拉第演講結束後,觀眾起立熱烈鼓掌。然而,大家等了很久卻沒有看到法拉第再次出現向他道謝。原來他從後門溜了,去找壹個病重的老人安慰鼓勵她讀聖經。在法拉第看來,陪伴壹個即將死去的老人度過生命的最後壹段,比接受壹群偉人的贊美更重要。

法拉第作為化學家成名後,英國法院經常聘請他做刑事毒品鑒定。有人勸他辭掉實驗室的研究工作,去法院工作,年薪5倍。但是法拉第笑著搖了搖頭。從1853到1856,歐洲爆發了著名的克裏米亞戰爭。壹方是俄羅斯帝國,另壹方是奧斯曼帝國、法國和英國。當時英國政府邀請法拉第研發化學武器,但他認為這樣做不人道,斷然拒絕。

法拉第生活簡樸,不崇尚財富,以至於新人去皇家研究所做實驗時,常常誤把他當成守門人。法拉第和莎拉27歲?莎拉·巴納德(1800?1879)已婚。他的妻子非常支持法拉第淡泊名利,壹心撲在科學研究上。她曾說:雖然科學對他來說是如此令人興奮和吸引,並經常剝奪他的睡眠時間,但我滿足於成為他思想的枕頭。?他們沒有孩子,兩個人都是虔誠的基督徒,壹輩子都沒有存錢的習慣。他們定期把大部分收入分給窮人。法拉第壹生都沒有自己的房子。他和妻子在皇家學院頂樓的壹個小房間裏住了42年。據說在1858年他退休的那天,當他和妻子提著行李箱步出大門時,維多利亞女王和她的皇家儀仗隊出現在他們面前,特意為他們送行。女王邀請說:搬到我在漢普頓宮給妳準備的房子裏去吧!?但是法拉第搖搖頭說:多謝了,但是我付不起房租。?女王笑著說,免租金?法拉第還是推脫:?這麽大的房子,我負擔不起維護管理費。?女王又笑了:?別擔心,我會付錢的。?最後,法拉第夫婦搬進了壹個石匠曾經住過的地方,平靜地度過了余生。

僅受過小學教育的法拉第在成名後獲得了許多榮譽和獎勵。下面列舉幾個有代表性的:1832年被牛津大學授予榮譽博士學位,當選美國文理學院外籍院士;第二年,他成為英國皇家學院第壹位富勒派化學教授。1838年與高斯分享科普利金牌。1844年成為當時法國科學院僅有的八位外籍院士之壹,以此類推。法拉第說要祝賀他的朋友。我承認這些榮譽是有價值的,但是我從來沒有為之努力過。?

皇家學會曾兩次推選法拉第為皇家學會主席,但他都拒絕了。他說:?我只是壹個普通人。如果我接受英國皇家學會的這壹殊榮,我不能保證我的真誠和正直,即使壹年也不行。?維多利亞女王試圖封他為聖徒?騎士?騎士爵位,這是英國王室授予的最高終身榮譽,但他也婉言謝絕了,說:我這壹輩子就是個普通人,法拉第。?

1867年8月25日,76歲的法拉第在家中安詳離世。倫敦有壹座神聖的威斯敏斯特大教堂,俗稱威斯敏斯特教堂,是英國國王登基和王室舉行婚禮的地方。如果死後能葬在這裏,哪怕放個墓碑,也是至高無上的榮耀。許多偉人都葬在這裏,包括牛頓、達爾文、狄更斯、丘吉爾和彌爾頓。憑借著壹輩子做平民的執著,法拉第拒絕了女王死後將他安葬在威斯敏斯特大教堂的建議,最終安葬在倫敦北部的海格特公墓。

邁克。法拉第雕像(倫敦薩瓦廣場工程技術學會大樓外)

法拉第壹生有過太多的成就,但他認為死亡是私事,他只需要簡單地刻:?邁克。法拉第生於1791年9月22日,死於1867年8月25日。?然而,壹塊刻有他名字的石頭後來被莊嚴地放置在威斯敏斯特教堂牛頓墓旁。

在法拉第的葬禮上,人們聽到並記住了他的妻子轉述的最後壹句話,我的壹生,用科學來侍奉上帝?。

參考

[1]已故研究員的訃告,倫敦皇家學會會議錄,A輯,第十七卷,l-lxviii,rspl。1868.0002,1923

[2]英國皇家學會,邁克爾·法拉第傳:http://www。裏格布。org/our-history/people/f/邁克爾-法拉第

[3]張文亮。電之父?法拉第的故事。臺北:文經出版社,1999。

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