Nulla è troppo meravigliosa per essere vera se è coerente con le leggi della natura.
Michael Faraday era uno scienziato inglese che ha contribuito allo studio dell'elettromagnetismo e dell'elettrochimica. Le sue principali scoperte includono i principi alla base dell'induzione elettromagnetica, del diamagnetismo e dell'elettrolisi.
Sebbene Faraday ricevesse poca educazione formale, è stato uno degli scienziati più influenti nella storia. Fu attraverso la sua ricerca sul campo magnetico attorno a un conduttore che trasporta corrente continua che Faraday stabilì la base per il concetto di campo elettromagnetico in fisica. Faraday ha inoltre stabilito che il magnetismo poteva influenzare i raggi di luce e che c'era una relazione sottostante tra i due fenomeni. Analogamente, scoprì i principi dell'induzione elettromagnetica e del diamagnetismo, nonché le leggi dell'elettrolisi. Le sue invenzioni di dispositivi rotanti elettromagnetici formarono la base della tecnologia dei motori elettrici, e fu in gran parte grazie ai suoi sforzi che l'elettricità divenne pratica per l'uso nella tecnologia.
Come chimico, Faraday scoprì il benzene, investigò l'idrato di cloruro di clatrato, inventò una forma iniziale del bruciatore Bunsen e il sistema dei numeri di ossidazione, e popularizzò la terminologia come "anodo", "catodo", "elettrodo" e "ione". Faraday infine divenne il primo e principale Professore Fullerian di Chimica presso la Royal Institution, una posizione a vita.
Faraday era un eccellente sperimentatore che ha trasmesso le sue idee in un linguaggio chiaro e semplice; le sue abilità matematiche, tuttavia, non si estendevano oltre la trigonometria ed erano limitate all'algebra più semplice. James Clerk Maxwell ha preso il lavoro di Faraday e di altri e lo ha sintetizzato in un insieme di equazioni che è accettato come la base di tutte le moderne teorie dei fenomeni elettromagnetici. Sull'uso delle linee di forza di Faraday, Maxwell scrisse che mostrano Faraday "come in realtà un matematico di ordine molto elevato – uno dal quale i matematici del futuro possono derivare metodi validi e fecondi." L'unità SI di capacità è denominata in suo onore: il farad.
Albert Einstein teneva un quadro di Faraday sulla parete del suo studio, insieme ai quadri di Isaac Newton e James Clerk Maxwell. Il fisico Ernest Rutherford affermò: "Quando consideriamo la portata e l'estensione delle sue scoperte e la loro influenza sul progresso della scienza e dell'industria, non c'è onore troppo grande da rendere alla memoria di Faraday, uno dei più grandi scopritori scientifici di tutti i tempi."
Vita personale
Primi anni di vita
Michael Faraday è nato il 22 settembre 1791 a Newington Butts, che oggi è parte del London Borough of Southwark ma allora era una parte suburbana del Surrey. La sua famiglia non era benestante. Suo padre, James, era un membro della setta cristiana Glassite. James Faraday si trasferì con sua moglie e due figli a Londra durante l'inverno del 1790 da Outhgill in Westmorland, dove era stato un apprendista del fabbro del villaggio. Michael nacque nell'autunno di quell'anno. Il giovane Michael Faraday, che era il terzo di quattro figli, avendo solo l'educazione scolastica più basilare, dovette educarsi da solo.
Quanto fortunato per la civiltà che Beethoven, Michelangelo, Galileo e Faraday non fossero stati obbligati per legge a frequentare scuole dove le loro personalità complete sarebbero state sottoposte a operazioni per farli imparare i modi accettabili di partecipare come membri del "gruppo". —Discorso di Joel H. Hildebrand "Education for Creativity in the Sciences" presso l'Università di New York, 1963.
All'età di 14 anni divenne apprendista di George Riebau, un rilegatore e libraio locale in Blandford Street. Durante il suo apprendistato di sette anni Faraday lesse molti libri, incluso "The Improvement of the Mind" di Isaac Watts, e implementò con entusiasmo i principi e i suggerimenti contenuti in esso. Sviluppò anche un interesse per la scienza, in particolare per l'elettricità. Faraday fu particolarmente ispirato dal libro "Conversations on Chemistry" di Jane Marcet.
Vita adulta
Nel 1812, all'età di 20 anni e alla fine del suo apprendistato, Faraday assistette a conferenze del eminente chimico inglese Humphry Davy della Royal Institution e della Royal Society, e di John Tatum, fondatore della City Philosophical Society. Molti dei biglietti per queste conferenze furono dati a Faraday da William Dance, che era uno dei fondatori della Royal Philharmonic Society. Faraday successivamente inviò a Davy un libro di 300 pagine basato su appunti che aveva preso durante queste conferenze. La risposta di Davy fu immediata, gentile e favorevole. Nel 1813, quando Davy danneggió la sua vista in un incidente con tricloruro di azoto, decise di assumere Faraday come assistente. Coincidentemente uno degli assistenti della Royal Institution, John Payne, fu licenziato e Sir Humphry Davy fu incaricato di trovare un sostituto; così nominò Faraday come Assistente Chimico presso la Royal Institution il 1° marzo 1813. Molto presto Davy affidò a Faraday la preparazione di campioni di tricloruro di azoto, e entrambi furono feriti in un'esplosione di questa sostanza molto sensibile.
Faraday sposò Sarah Barnard 1800–1879 il 12 giugno 1821. Si incontrarono attraverso le loro famiglie presso la chiesa Sandemaniana, e lui confessò la sua fede alla congregazione Sandemaniana il mese dopo il loro matrimonio. Non avevano figli.
Faraday era un cristiano devoto; la sua denominazione Sandemaniana era un ramo della Chiesa di Scozia. Ben dopo il suo matrimonio, servì come diacono e per due mandati come anziano nella casa di riunione della sua gioventù. La sua chiesa si trovava a Paul's Alley nel Barbican. Questa casa di riunione si trasferì nel 1862 a Barnsbury Grove, Islington; questa posizione nel Nord di Londra era dove Faraday servì negli ultimi due anni del suo secondo mandato come anziano prima delle sue dimissioni da quel incarico. I biografi hanno notato che "un forte senso dell'unità di Dio e della natura pervadeva la vita e il lavoro di Faraday."
Ultimi anni
Nel giugno 1832, l'Università di Oxford concesse a Faraday una laurea onoraria in Diritto Civile. Durante la sua vita, gli fu offerto un titolo di cavaliere in riconoscimento dei suoi servizi alla scienza, che rifiutò per motivi religiosi, credendo che fosse contrario alla Bibbia accumulare ricchezze e perseguire ricompense mondane, e affermando che preferiva rimanere "semplice Mr Faraday sino alla fine". Eletto membro della Royal Society nel 1824, rifiutò due volte di diventare Presidente. Nel 1833 divenne il primo Professore Fullerian di Chimica presso la Royal Institution.
Nel 1832, Faraday fu eletto Membro Onorario Straniero dell'American Academy of Arts and Sciences. Fu eletto membro straniero della Royal Swedish Academy of Sciences nel 1838, e fu uno degli otto membri stranieri eletti all'Accademia francese delle scienze nel 1844. Nel 1849 fu eletto membro associato al Royal Institute of the Netherlands, che due anni dopo divenne la Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences e successivamente fu reso membro straniero.
Faraday soffrì di una crisi nervosa nel 1839 ma alla fine tornò alle sue investigazioni sull'elettromagnetismo. Nel 1848, a causa di rappresentazioni del Principe Consorte, a Faraday fu assegnata una casa di grazia e favore a Hampton Court nel Middlesex, libera da tutte le spese e dalla manutenzione. Questa era la casa del Master Mason, successivamente chiamata Faraday House, e ora No. 37 Hampton Court Road. Nel 1858 Faraday si ritirò per vivervi.
Avendo fornito una serie di vari progetti di servizio al governo britannico, quando il governo gli chiese di consigliare sulla produzione di armi chimiche da utilizzare nella Guerra di Crimea 1853–1856, Faraday rifiutò di partecipare citando motivi etici.
Faraday morì nella sua casa a Hampton Court il 25 agosto 1867, all'età di 75 anni. Alcuni anni prima aveva rifiutato un'offerta di sepoltura nell'Abbazia di Westminster dopo la sua morte, ma ha una lapide commemorativa lì, vicino alla tomba di Isaac Newton. Faraday fu sepolto nella sezione non anglicana dei dissidenti del Cimitero di Highgate.
Risultati scientifici
Chimica
Il primo lavoro chimico di Faraday fu come assistente di Humphry Davy. Faraday era specificamente coinvolto nello studio del cloro; scoprì due nuovi composti di cloro e carbonio. Condusse inoltre i primi esperimenti approssimativi sulla diffusione dei gas, un fenomeno che fu inizialmente segnalato da John Dalton. L'importanza fisica di questo fenomeno fu più pienamente rivelata da Thomas Graham e Joseph Loschmidt. Faraday riuscì a liquefare diversi gas, investigò le leghe d'acciaio e produsse diversi nuovi tipi di vetro destinati a scopi ottici. Un campione di uno di questi vetri pesanti successivamente divenne storicamente importante; quando il vetro fu posto in un campo magnetico Faraday determinò la rotazione del piano di polarizzazione della luce. Questo campione fu anche la prima sostanza trovata ad essere respinta dai poli di un magnete.
Faraday inventò una forma iniziale di quello che sarebbe diventato il bruciatore Bunsen, che è in uso pratico nei laboratori scientifici di tutto il mondo come fonte conveniente di calore. Faraday lavorò estensivamente nel campo della chimica, scoprendo sostanze chimiche come il benzene che chiamò bicarburo di idrogeno e liquefare gas come il cloro. La liquefazione dei gas ha aiutato a stabilire che i gas sono i vapori di liquidi con un punto di ebollizione molto basso e ha dato una base più solida al concetto di aggregazione molecolare. Nel 1820 Faraday riferì la prima sintesi di composti fatti da carbonio e cloro, C2Cl6 e C2Cl4, e pubblicò i suoi risultati l'anno seguente. Faraday determinò anche la composizione dell'idrato di cloruro di clatrato, che era stato scoperto da Humphry Davy nel 1810. Faraday è anche responsabile della scoperta delle leggi dell'elettrolisi, e della popularizzazione della terminologia come anodo, catodo, elettrodo e ione, termini proposti in gran parte da William Whewell.
Faraday fu il primo a riferire quello che successivamente divenne noto come nanoparticelle metalliche. Nel 1847 scoprì che le proprietà ottiche dei colloidi d'oro differivano da quelle del corrispondente metallo bulk. Questa fu probabilmente la prima osservazione segnalata degli effetti della dimensione quantistica, e potrebbe essere considerata la nascita della nanoscienza.
Elettricità e magnetismo
Faraday è meglio conosciuto per il suo lavoro riguardante l'elettricità e il magnetismo. Il suo primo esperimento registrato fu la costruzione di una pila voltaica con sette monete britanniche da mezzo penny, impilate insieme con sette dischi di foglio di zinco, e sei pezzi di carta inumiditi con acqua salata. Con questa pila decompose il solfato di magnesia prima lettera ad Abbott, 12 luglio 1812.
Nel 1821, poco dopo che il fisico e chimico danese Hans Christian Ørsted scoprì il fenomeno dell'elettromagnetismo, Davy e lo scienziato britannico William Hyde Wollaston tentarono, ma non riuscirono, a progettare un motore elettrico. Faraday, avendo discusso il problema con i due uomini, procedette a costruire due dispositivi per produrre quello che chiamò "rotazione elettromagnetica". Uno di questi, ora noto come motore omopolare, ha causato un movimento circolare continuo generato dalla forza magnetica circolare attorno a un filo che si estendeva in una vasca di mercurio in cui era posto un magnete; il filo ruoterebbe quindi attorno al magnete se alimentato da corrente da una batteria chimica. Questi esperimenti e invenzioni formarono il fondamento della moderna tecnologia elettromagnetica. Nel suo entusiasmo, Faraday pubblicò i risultati senza riconoscere il suo lavoro con Wollaston o Davy. La controversia risultante all'interno della Royal Society danneggiò la sua relazione di mentore con Davy e potrebbe bene aver contribuito all'assegnazione di Faraday ad altre attività, che di conseguenza impedirono il suo coinvolgimento nella ricerca elettromagnetica per diversi anni.
Dalla sua scoperta iniziale nel 1821, Faraday continuò il suo lavoro di laboratorio, esplorando le proprietà elettromagnetiche dei materiali e sviluppando l'esperienza necessaria. Nel 1824, Faraday configurò brevemente un circuito per studiare se un campo magnetico poteva regolare il flusso di una corrente in un filo adiacente, ma non trovò alcuna relazione del genere. Questo esperimento seguì un lavoro simile condotto con luce e magneti tre anni prima che produsse risultati identici. Durante i successivi sette anni, Faraday trascorse gran parte del suo tempo a perfezionare la sua ricetta per il vetro pesante di qualità ottica, borosilicato di piombo, che utilizzò nei suoi futuri studi che collegavano la luce al magnetismo. Nel suo tempo libero, Faraday continuò a pubblicare il suo lavoro sperimentale su ottica ed elettromagnetismo; condusse corrispondenza con scienziati che aveva incontrato nei suoi viaggi attraverso l'Europa con Davy, e che stavano anche lavorando sull'elettromagnetismo. Due anni dopo la morte di Davy, nel 1831, iniziò la sua grande serie di esperimenti in cui scoprì l'induzione elettromagnetica, registrando nel suo laboratorio
