没有什么太奇妙而不能成为真实,只要它与自然规律相一致。
Michael Faraday是一位英国科学家,对电磁学和电化学的研究做出了重大贡献。他的主要发现包括电磁感应、抗磁性和电解的基本原理。
尽管Faraday接受的正规教育很少,但他是历史上最具影响力的科学家之一。正是通过他对直流电导体周围磁场的研究,Faraday建立了物理学中电磁场概念的基础。Faraday还证实了磁性可以影响光线,以及两种现象之间存在潜在的相互关系。他同样发现了电磁感应和抗磁性的原理,以及电解定律。他发明的电磁旋转装置为电动机技术奠定了基础,在很大程度上是由于他的努力,电力才成为技术应用的实用工具。
作为一名化学家,Faraday发现了苯,研究了氯的笼状水合物,发明了早期的本生灯和氧化数系统,并推广了"阳极"、"阴极"、"电极"和"离子"等术语。Faraday最终成为皇家研究院首任也是最杰出的富勒化学教授,这是一个终身职位。
Faraday是一位杰出的实验家,他用清晰简洁的语言表达自己的想法;然而,他的数学能力并不能达到三角学的水平,仅限于最简单的代数。James Clerk Maxwell吸收了Faraday和其他人的工作,将其总结为一组公式,这被公认为是现代所有电磁现象理论的基础。对于Faraday使用的力线,Maxwell写道,它们证明Faraday"实际上是一位非常高阶的数学家——未来的数学家们可以从他那里获得有价值和富有成效的方法。"电容的国际单位以他的名字命名:法拉。
Albert Einstein在他的书房墙上贴着Faraday的照片,旁边还有Isaac Newton和James Clerk Maxwell的照片。物理学家Ernest Rutherford曾说:"当我们考虑到他的发现的规模和范围以及它们对科学和工业进步的影响时,没有任何荣誉足以纪念Faraday的记忆,他是有史以来最伟大的科学发现者之一。"
个人生活
早年生活
Michael Faraday于1791年9月22日出生在Newington Butts,该地现在是伦敦南沃克自治市的一部分,但当时是萨里的郊区。他的家庭条件不好。他的父亲James是基督教Glassite教派的成员。James Faraday在1790年冬天从Westmorland的Outhgill搬到伦敦,带上妻子和两个孩子,他曾在村庄的铁匠铺当学徒。Michael在那年秋天出生。年轻的Michael Faraday是四个孩子中的第三个,只接受了最基础的学校教育,不得不自学。
幸运的是对于文明而言,Beethoven、Michelangelo、Galileo和Faraday不被法律要求上那些会对他们的整个人格进行操纵以让他们学习"群体"成员可以接受的参与方式的学校。——Joel H. Hildebrand在1963年纽约大学的《科学创意教育》演讲。
14岁时,他成为Blandford Street当地装订师兼书商George Riebau的学徒。在他的七年学徒生涯中,Faraday阅读了许多书籍,包括Isaac Watts的《心智的改善》,他热情地实施了其中包含的原理和建议。他也对科学产生了兴趣,特别是对电力。Faraday特别受到Jane Marcet的《化学对话》这本书的启发。
成年生活
1812年,20岁的Faraday在学徒期结束时,参加了皇家研究院和皇家学会杰出英国化学家Humphry Davy以及City Philosophical Society的创始人John Tatum的讲座。这些讲座的许多票是由皇家爱乐协会的创始人之一William Dance提供给Faraday的。随后,Faraday向Davy发送了一本300页的书,内容基于他在这些讲座期间做的笔记。Davy的回复是立即的、友好的和有利的。1813年,当Davy在三氯化氮的事故中损伤了视力时,他决定雇用Faraday作为助手。巧合的是皇家研究院的一名助手John Payne被开除了,Sir Humphry Davy被要求找一个替代者;因此他在1813年3月1日将Faraday任命为皇家研究院的化学助手。很快Davy就信任Faraday准备三氯化氮样品,他们都在这种非常敏感物质的爆炸中受伤。
Faraday于1821年6月12日与Sarah Barnard (1800–1879)结婚。他们通过家人在Sandemanian教堂相识,在结婚后的一个月里,他向Sandemanian会众表白了信仰。他们没有孩子。
Faraday是一位虔诚的基督教徒;他的Sandemanian教派是苏格兰教会的一个分支。结婚后很久,他在自己年轻时的会堂担任过执事,也曾两次担任长老。他的教堂位于Barbican的Paul's Alley。这个会堂在1862年搬迁到Islington的Barnsbury Grove;这个北伦敦的地点是Faraday在辞去长老职位前的第二个任期的最后两年服役的地方。传记作者指出:"对上帝和自然统一性的强烈感受渗透了Faraday的生活和工作。"
晚年生活
1832年6月,Oxford大学授予Faraday荣誉民法博士学位。在他的一生中,他因对科学的服务而被提名授予爵位,但他以宗教理由拒绝了,认为根据《圣经》的教导,积累财富和追求世俗奖励是违背圣经的,并声称他更愿意始终保持"普通的Faraday先生"。1824年当选皇家学会会员后,他两次拒绝成为主席。他于1833年成为皇家研究院首任富勒化学教授。
1832年,Faraday被选为美国艺术与科学学院的外籍名誉会员。他在1838年被选为瑞典皇家科学院的外籍会员,在1844年被选为法国科学院的八名外籍会员之一。1849年他被选为荷兰皇家研究所的联合会员,两年后该研究所成为荷兰皇家艺术与科学学院,他随后成为外籍会员。
Faraday在1839年经历了神经衰弱,但最终恢复了他对电磁学的研究。1848年,由于王夫的建议,Faraday被授予了位于Middlesex的Hampton Court的一所恩宠住宅,免除所有开支和维护。这是Master Mason's House,后来被称为Faraday House,现在是Hampton Court Road第37号。1858年Faraday退休到那里生活。
在为英国政府提供了许多不同的服务项目后,当政府要求他就1853-1856年克里米亚战争期间化学武器的生产提供建议时,Faraday以伦理原因拒绝参与。
Faraday于1867年8月25日在他位于Hampton Court的住所去世,享年75岁。几年前他曾拒绝了死后在Westminster Abbey埋葬的提议,但他在那里有一块纪念牌,靠近Isaac Newton的墓。Faraday被埋葬在Highgate Cemetery的非国教异议者墓地。
科学成就
化学
Faraday最早的化学工作是作为Humphry Davy的助手。Faraday特别参与了氯的研究;他发现了两种氯和碳的新化合物。他还进行了气体扩散的第一次粗略实验,这种现象首先由John Dalton指出。Thomas Graham和Joseph Loschmidt更充分地揭示了这种现象的物理重要性。Faraday成功地液化了几种气体,研究了钢的合金,并生产了几种用于光学目的的新型玻璃。其中一种重玻璃的样品随后在历史上变得很重要;当玻璃被放在磁场中时,Faraday确定了光的极化平面的旋转。这个样品也是第一个被发现被磁体两极排斥的物质。
Faraday发明了后来成为本生灯早期形式的装置,这在世界各地科学实验室中得到实际应用,作为方便的热源。Faraday在化学领域广泛工作,发现了诸如苯等化学物质,他称之为氢的二碳化物,以及液化气体如氯。气体的液化帮助确立了气体是具有非常低沸点的液体的蒸气,并为分子聚集概念提供了更坚实的基础。1820年Faraday报告了由碳和氯制成的化合物C2Cl6和C2Cl4的首次合成,并在第二年发表了他的结果。Faraday还确定了氯笼状水合物的组成,这种化合物由Humphry Davy在1810年发现。Faraday还负责发现电解定律,并推广了诸如阳极、阴极、电极和离子等术语,这些术语主要由William Whewell提出。
Faraday是第一个报告后来被称为金属纳米粒子的人。1847年他发现金胶体的光学性质与相应的块体金属不同。这可能是首次报告的量子尺寸效应,并可能被认为是纳米科学的诞生。
电力和磁学
Faraday因其在电力和磁学方面的工作而最为人所知。他的第一次有记录的实验是用七枚英国便士硬币堆叠在一起,加上七张薄锌片和六张用盐水浸湿的纸张来建造伏打堆。用这个堆,他分解了硫酸镁。(致Abbott的第一封信,1812年7月12日)
1821年,在丹麦物理学家兼化学家Hans Christian Ørsted发现电磁现象不久之后,Davy和英国科学家William Hyde Wollaston尝试但未能设计出电动机。Faraday与这两个人讨论了这个问题后,继续建造了两个装置来产生他所谓的"电磁旋转"。其中之一,现在被称为同极电动机,产生了由围绕伸入水银池的导线周围的圆形磁力产生的连续圆周运动,如果从化学电池提供电流,导线就会围绕磁铁旋转;这个池中放置了一块磁铁。这些实验和发明为现代电磁技术奠定了基础。在他的兴奋中,Faraday发表了结果而没有承认他与Wollaston或Davy的合作。由此产生的皇家学会内的争议使他与导师Davy的关系紧张,并且很可能对Faraday被分配到其他活动有所贡献,这因此阻止了他在电磁研究中的参与多年。
从他在1821年的最初发现开始,Faraday继续进行实验室工作,探索材料的电磁特性并获得必要的经验。1824年,Faraday简要建立了一个电路来研究磁场是否可以调节相邻导线中的电流,但他没有找到这样的关系。这个实验遵循了三年前用光和磁铁进行的类似工作,并产生了相同的结果。在接下来的七年里,Faraday花费了大部分时间完善他的光学质量重玻璃(铅硅酸盐玻璃)的配方,他在今后将其用于连接光与磁学的研究中。在业余时间,Faraday继续发表他在光学和电磁学方面的实验工作;他与他在与Davy一起穿过欧洲期间遇到的科学家进行通信,这些科学家也在研究电磁学。在Davy去世两年后,1831年,他开始了伟大的实验系列,在这个系列中他发现了电磁感应,并在他的实验室中记录下来
