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自學成才的電學大師法拉第-名人故事

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科學能使人高尚而親切 (1791-1867)

自學成才的電學大師法拉第-名人故事

從18世紀中期到19世紀末期,是近代科學的發展時期。這一時期除了天文學和力學之外,許多學科都開始有糸統的發展。電磁學理論更是異軍突起。在電學研究隊伍中,有一位屢建奇功的天才,這就是英國化學家和物理學家邁克爾·法拉第。

報童--學徒--僕人

法拉第於1791年出生在英國倫敦附近的一個小村裏。他的父親是個鐵匠,體弱多病,收入微薄,僅能勉強維持生活的溫飽。但是父親非常注意對孩子們的教育,要他們勤勞樸實,不要貪圖金錢地位,要做一個正直的人。這對法拉第的思想和性格產生了很大的影響。

由於貧困,法拉第家裏無法供他上學,因而法拉第幼年時沒有受過正規教育,只讀了兩年小學。12歲那年,爲生計所迫,他上街頭當了報童。第二年又到一個書商兼訂書匠的家裏當學徒。訂書店裏書籍堆積如山,法拉第帶着強烈的求知慾望,如飢似渴地閱讀各類書籍,汲取了許多自然科學方面的知識,尤其是《大英百科全書》中關於電學的文章,強烈地吸引着他。他努力地將書本知識付諸實踐,利用廢舊物品製作靜電起電機,進行簡單的化學和物理實驗。他還與青年朋友們建立了一個學習小組,常常在一起討論問題,交換思想。重視實踐尤其是科學實驗的特點,在法拉第一生的科學活動中貫徹始終。

法拉第不放過任何一個學習的機會,在哥哥的資助下,他有幸參加了學者塔特姆領導的青年科學組織--倫敦城哲學會。透過一些活動,他初步掌握了物理、化學、天文、地質、氣象等方面的基礎知識,爲以後的研究工作打下了良好基礎。法拉第的好學精神感動了一位書店的老主顧,在他的幫助下,法拉第有幸聆聽了著名化學家戴維的演講。他把演講內容全部記錄下來並整理清楚,回去和朋友們認真討論研究。他還把整理好的演講記錄送給戴維,並且附信,表明自己願意獻身科學事業。結果他如願以償。22歲上做了戴維的實驗助手。從此,法拉第開始了他的科學生涯。戴維雖然在科學上有許多了不起的貢獻,但他說,我對科學最大的貢獻是發現了法拉第。

法拉第勤奮好學,工作努力,很受戴維器重。1813年10月,他隨戴維到歐洲大陸國家考察,他的公開身份是僕人,但他不計較地位,也毫不自卑,而把這次考察當做學習的好機會。他見到了許多著名的科學家,參加了各種學術交流活動,還學會了法語和意大利語。大大開闊了眼界,增長了見識。因此有人說歐洲是法拉第的大學。

在科學的殿堂裏

法拉第從歐洲回來後,立即全力以赴地投入科學研究。他蒐集了能得到的一切資料,作了詳盡的目錄索引和筆記,大膽地進行各種化學試驗。10年間,他取得了許多成果,也成爲一位知名的化學家。法拉第受謝林哲學的.影響,相信電、磁、光、熱是相互聯繫的。1820年,丹麥物理學家奧斯特發現了電流對磁針的作用,法拉第敏銳地感到了它的重要性,他決心進一步探索其內在原理。1821年,他成功地作出了“電磁旋轉實驗”。他用簡單的裝置,顯示出通電導體和磁鐵相互連續旋轉,這是第一臺將電能轉換成機械能的裝置。法拉第一直認爲,各種自然力都存在密切關係,而且可以相互轉化。他堅信磁也一定能產生電,並決心用實驗來證明它。但是各種努力都失敗了。直到經過近10年的時間,到1831年他終於發現,一個通電線圈產生的磁力雖然不能在另一個線圈中引起通電電流,但是當通電線圈的電流剛剛接通或中斷的時候,另一個線圈中的電流計指針有微小偏轉。法拉第抓住這個發現反覆做實驗,都證實了這個現象。他又設計了各種各樣的實驗,磁作用力的變化同樣也能產生電流。這就是有名的電磁感應原理。法拉第的這個發現終於劈開了探索電磁本質道路上的攔路大山,開通了在電池之外大量產生電流的新道路。法拉第發現的電磁感應原理是一個劃時代的偉大科學成就,它使人類獲得了開啟電能寶庫的金鑰匙,在征服和利用自然的道路上邁進了一大步。利用這個原理,法拉第創制出了世界上第一臺感應發電機的雛型。後來,人們又製成了實用的發電機、電動機、變壓器等電力設備,建立起水力和火力發電站,使電力普遍應用於社會的各方面。這一切都是和法拉第的偉大貢獻分不開的。

爲了證實用各種不同辦法產生的電在本質上都是一樣的,法拉第仔細研究了電解液中的化學現象,1834年總結出法拉第電解定律:電解釋放出來的物質總量和透過的電流總量成正比,和那種物質的化學當量成正比。這條定律成爲聯繫物理學和化學的橋樑,也是通向發現電子道路的橋樑。

法拉第在電磁學的新領域中耕耘播種。他爲了探討電磁和光的關係,在光學玻璃方面費盡了心血。1845年,也是在經歷了無數次失敗之後,他終於發現了“磁光效應”。他用實驗證實了光和磁的相互作用,爲電、磁和光的統一理論奠定了基礎。

法拉第做爲一名天才的電學大師,在電磁學的新領域中樹立起了前進的路標。1837年他引入了電場和磁場的概念,指出電和磁的周圍都有場的存在,這打破了牛頓力學“超距作用”的傳統觀念。1838年,他提出了電力線的新概念來解釋電、磁現象,這是物理學理論上的一次重大突破。1843年,法拉第用有名的“冰桶實驗”,證明了電荷守恆定律。1852年,他又引進了磁力線的概念,從而爲經典電磁學理論的建立奠定了基礎。後來,英國物理學家麥克斯韋用數學工具研究法拉第的力線理論,最後完成了經典電磁學理論。

愛因斯坦高度評價法拉第的工作,認爲他在電學中的地位,相當於伽利略在力學中的地位。法拉第奠定了電磁學的實驗基礎。

博大的胸懷

1839年,由於過度的思考和勞累,法拉第患了嚴重的神經衰弱症,暫時中斷了對電磁學的研究。但在病中他仍進行了液化氣體的研究,幾年以後身體稍有恢復,又繼續原來的研究課題。19世紀50年代以後,他的健康狀況進一步惡化,被迫停止了研究工作。但他仍經常作演講,向廣大羣衆宣傳科學知識。他非常注意培養青年人。他每星期都在皇家研究院公開講課。他在七十高齡的時候,仍給青少年作通俗科學講座,並且把講稿編成了一本著名的科普讀物--《蠟燭的故事》。

1867年8月25日,這位偉大的科學家安然去世了。法拉第對人態度和藹可親,寬宏大量。他對自己要求嚴格,有錯即改,決不文過飾非。他33歲時就被選爲英國皇家學會會員;34歲時升任皇家研究院的實驗室主任。1846年,他由於在電學方面的傑出貢獻而獲得倫德福獎章和皇家獎章,把兩枚獎章授予同一個人,在皇家學會的歷史上是十分罕見的。他雖然獲得了很高的榮譽和地位,但卻始終保持謙虛謹慎的態度。他在自己的臨終遺囑裏,吩咐家人不要舉行隆重的葬禮,也不要葬入名人公墓,而是和普通人一樣葬在一般墓地。他成名以後,不願爲拿高額報酬而影響正在進行的科學研究,而對於國家交給的科研任務,他卻欣然從命,不計報酬。這種爲了科學而輕視金錢的博大胸懷,與當時某些科學界追名逐利的人相比,是非常難能可貴的。

法拉第出身於貧苦家庭。他從一個窮鐵匠的兒子,經過自己的艱苦努力,克服了重重困難,成長爲一位爲人類作出巨大貢獻的科學大師。他那種堅韌不拔、不斷追求科學真理的大無畏精神;那種一切從客觀實踐出發,重視科學實驗的唯物主義態度;以及他不盲目崇拜權威,不囿於傳統觀念,敢於提出獨特見解的創新精神,體現了一個科學家的優秀品格,永遠值得後人學習和敬仰。