1831年,他作出了關於力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員,1825年2月任皇家研究所實驗室主任,1833----1862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勛章。
中文名: 邁克爾·法拉第
外文名: Michael Faraday
國籍: 英國
出生地: 英國薩裏郡紐囚頓
出生日期: 1791年9月22日
逝世日期: 1867年8月25日
職業: 物理學家,電磁學家
畢業院校: 僅讀過兩年小學
主要成就: 提出電磁感應學說
發現電場與磁場的聯系
提出磁場力線的假說
發現了電解定律,推廣專業用語
發現苯等物質
代表作品: 《電學實驗研究
人物簡介
邁克爾·法拉第(Michael Faraday,公元1791~公元1867) 英國物理學家、化學家,也是著名的自學成才的科學家。 1791年9月22日出生薩裏郡紐因頓壹個貧苦鐵匠家庭。因家庭貧困僅上過幾年小學 紀念法拉第的20英鎊紙幣,13歲時便在壹家書店裏當學徒。書店的工作使他有機會讀到許多科學書籍。在送報、裝訂等工作之余,自學化學和電學,並動手做簡單的實驗,驗證書上的內容。利用業余時間參加市哲學學會的學習活動,聽自然哲學講演,因而受到了自然科學的基礎教育。由於他愛好科學研究,專心致誌,受到英國化學家戴維的賞識,1813年3月由戴維舉薦到皇家研究所任實驗室助手。這是法拉第壹生的轉折點,從此他踏上了獻身科學研究的道路。同年10月戴維到歐洲大陸作科學考察,講學,法拉第作為他的秘書、助手隨同前往。歷時壹年半,先後經過法國、瑞士、意大利、德國、比利時、荷蘭等國,結識了安培、蓋·呂薩克等著名學者。沿途法拉第協助戴維做了許多化學實驗,這大大豐富了他的科學知識,增長了實驗才幹,為他後來開展獨立的科學研究奠定了基礎。1815年5月回到皇家研究所在戴維指導下進行化學研究。1824年1月當選皇家學會會員,1825年2月任皇家研究所實驗室主任,1833----1862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勛章。1867年8月25日逝世。
1791年9月22日是壹個光輝的日子,壹代科學巨匠邁克爾·法拉第降生在英國薩裏郡紐囚頓壹個貧苦的鐵匠家庭。法拉第的壹生是偉人的,然而法拉第的童年卻是十分淒苦的。 為了解決全家的溫飽,老法拉第帶著5歲的小法拉第遷到倫敦,希圖改變貧窮的命運,不幸的是上帝非但沒有給法拉第壹家賜福,反而在小法拉第九歲那年奪取了老法拉第的生命。迫於生計,幼小的僅有九歲的邁克爾·法拉第不得不承擔起生活重擔,去壹家文具店充當學徒。四年以後,13歲的法拉第又到書店學徒。起初負責送報,後來充當圖書裝訂工。真所謂“天將降大任於斯人也,必先苦其心誌,勞其筋骨,餓其體膚……”。
貧窮是不幸的,童工的生涯其清苦可知。難能可貴的是小法拉第不安於貧窮,不安於清苦,奮誌好學。14歲時他跟壹位裝書兼賣書師傅當學徒,利用此機會博覽群書。他在二十歲時聽英國著名科學家漢弗利·戴維先生講課,對此產生了濃厚的興趣。他給戴維寫信,終於得到了為戴維當助手的工作。法拉第在幾年之內就做出了自己的重大發現。雖然他的數學基礎不好,但是作為壹名實驗物理學家他是無與倫比的。
1810年十九歲的法拉第連續聽了J·塔特姆所做的十幾次自然哲學講演並開始參加市哲學學會的學習活動,從中受到自然哲學的基礎教育。1812年2月到4月,21歲的法拉第有幸在皇家研究所聽了H·戴維的四次化學講演。這位大化學家淵博的知識立即吸引了年輕的法拉第。他熱忱地把戴維的每個科學觀點轉述給市哲學學會的同伴們。他精心整理聽課筆記並裝訂成壹本精美的書冊,取名《H·戴維爵士演講錄》,並附上壹封渴望做科學研究工作的信,於1812年聖誕節前夕壹起寄給了戴維。法拉弟熱愛科學的激情感動了戴維,他所精心整理裝訂的“精美記錄冊”更使戴維深感欣慰.這時又正直他學徒期滿,於是戴維特推薦他於1813年3月進入皇家研究所當他的助手。同年10月跟隨戴維去歐洲大陸作科學考察旅行。這次旅行使法拉第上了壹次“社會大學”,沿途他認真地記錄了戴維在各地講學的內容,學到了許多科學知識,而且結識了許多著名的科學家,如蓋·呂薩克和安培等。增長了見聞,開擴了眼界。到1815年5月回到皇家研究所,法拉第已能在戴維指導下做獨立的研究工作並取得了幾項化學研究成果。1816年法拉第發表了第壹篇科學論文。從18I8年起他和J·斯托達特合作研究合金鋼,首創了金相分析方法。1820年他用取代反應制得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年任皇家學院實驗室總監。1823見他發現了氯氣和其他氣體的液化方法。1824年1月他當選為皇家學會會員。1825年2月接替戴維任皇家研究所實驗室主任。同年發現苯。
更主要的是他在電化學方面(對電流所產生的化學效應的研究)所做出的貢獻。經過多次精心試驗,法拉第總結了兩個電解定律,這兩個定律均以他的名字命名,構成了電化學的基礎。他將化學中的許多重要術語給予了通俗的名稱,如陽極、陰極、電極、離子等。
1821年法拉第完成了第壹項重大的電發明。在這兩年之前,奧斯特已發現如果電路中有電流通過,它附近的普通羅盤的磁針就會發生偏移。法拉第從中得到啟發,認為假如磁鐵固定,線圈就可能會運動。根據這種設想,他成功地發明了壹種簡單的裝置。在裝置內,只要有電流通過線路,線路就會繞著壹塊磁鐵不停地轉動。事實上法拉第發明的是第壹臺電動機,是第壹臺使用電流將物體運動的裝置。雖然裝置簡陋,但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。 這是壹項重大的突破。只是它的實際用途還非常有限,因為當時除了用簡陋的電池以外別無其它方法發電。 人們知道靜止的磁鐵不會使附近的線路內產生電流。1831法拉第發現第壹塊磁鐵穿過壹個閉合線路時,線路內就會有電流產生,這個效應叫電磁感應。壹般認為法拉第的電磁感應定律是他的壹項最偉大的貢獻。
用兩個理由足以說明這項發現可以載入史冊。第壹,法拉第定律對於從理論上認識電磁更為重要。第二,正如法拉第用他發明的第壹臺發電機(法拉第盤)所演示的那樣,電磁感應可以用來產生連續電流。雖然給城鎮和工廠供電的現代發電機比法拉第發明的電機要復雜得多,但是它們都是根據同樣的電磁感應的原理制成的。
是法拉第把磁力線和電力線的重要概念引入物理學,通過強調不是磁鐵本身而是它們之間的“場”,為當代物理學中的許多進展開拓了道路,其中包括麥克斯韋方程。法拉第還發現如果有偏振光通過磁場,其偏振作用就會發生變化。這壹發現具有特殊意義,首次表明了光與磁之間存在某種關系。
法拉第的壹生是偉大的,法拉第其人又是平凡的,他非常熱心科學普及工作,在他任皇家研究所實驗室主任後不久,即發起舉行星期五晚間討論會和聖誕節少年科學講座。他在100多次星期五晚間討論會上作過講演,在聖誕節少年科學講座上講演達十九年之久.他的科普講座深入淺出,並配以豐富的演示實驗,深受歡迎.法拉第還熱心公眾事業,長期為英國許多公私機構服務.他為人質樸、不善交際、不圖名利、喜歡幫助親友.為了專心從事科學研究,他放棄了壹切有豐厚報酬的商業性工作.他在1857年謝絕了皇家學會擬選他為會長的提名,他甘願以平民的身份實現獻身科學的諾言,終身在皇家學院實驗室工作壹輩子,當壹個平凡的邁克爾·法拉第。
1867年8月25日,平民邁克爾·法拉第在書房安詳地離開了人世。
壹代科學巨星,在譜寫完他不平凡的人生,給人類留下無價的寶藏以後與世長辭。
清苦童年
為了解決全家的溫飽,老法拉第帶著5歲的小法拉第遷到倫敦,希圖改變貧窮的命運,不幸的是上帝非但沒有給法拉第壹家賜福,反而在小法拉第九歲那年奪取了老法拉第的生命。迫於生計,幼小的僅有九歲的邁克爾·法拉第不得不承擔起生活重擔,去壹家文具店充當學徒。四年以後,13歲的法拉第又到書店學徒。起初負責送報,後來充當圖書裝訂工。真所謂“天欲將大任於斯人也,必先苦其心誌,勞其筋骨,餓其體膚……”。
14歲時他跟壹位裝書兼賣書師傅當學徒,利用此機會博覽群書。他在二十歲時聽英國著名科學家漢弗利·戴維先生講課,對此產生了濃厚的興趣。他給戴維寫信,終於得到了為戴維當助手的工作。法拉第在幾年之內就做出了自己的重大發現。雖然他的數學基礎不好,但是作為壹名實驗物理學家他是無與倫比的。
自學成才
報童--學徒--仆人
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癥,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,他的健康狀況進壹步惡化,被迫停止了研究工作。但他仍經常作演講,向廣大群眾宣傳科學知識。他非常註意培養青年人。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,並且把講稿編成了壹本著名的科普讀物--《蠟燭的故事》。
治學謹嚴剛正真誠
法拉第壹生熱愛真理,熱愛人民,真誠質樸,作風嚴謹,這樣的感人事跡很多。
他說:“壹件事實,除非親眼目睹,我決不能認為自己已經掌握。”“我必須使我的研究具有真正的實驗性。”在1855年給化學家申拜因的信中說:“我總是首先對自己采取嚴厲的批判態度,然後才給別人以這樣的機會。”在壹次市哲學會的講演中他指出:“自然哲學家應當是這樣壹些人:他願意傾聽每壹種意見,卻下定決心要自己作判斷;他應當不被表面現象所迷惑,不對某壹種假設有偏愛,不屬於任何學派,在學術上不盲從大師;他應當重事不重人,真理應當是他的首要目標。如果有了這些品質,再加上勤勉,那麽他確實可以有希望走進自然的聖殿。”他是這樣說的,也確實是這樣做的。
他在艱難困苦中選擇科學為目標,就決心為追求真理而百折不回,義無反顧,不計名利,剛正不阿。他熱愛人民,把紛至沓來的各種榮譽、獎狀、證書藏之高閣,卻經常走訪貧苦教友的家庭,為窮人只有紙寫的墓碑而浩然興嘆。他關心科學普及事業,願更多的青少年奔向科學的殿堂。1826年他提議開設周五科普講座,直到1862年退休他***主持過100多次講座,並積極參與皇家學院每年“聖誕節講座”凡19年。根據他的講稿匯編出版了《蠟燭的故事》壹書,被譯為多種文字出版,是科普讀物的典範。
他生活簡樸,不尚華貴,以致有人到皇家學院實驗室作實驗時錯把他當作守門的老頭。1857年,皇家學會學術委員會壹致決議聘請他擔任皇家學會會長。對這壹榮譽職務他再三拒絕。他說:“我是壹個普通人。如果我接受皇家學會希望加在我身上的榮譽,那麽我就不能保證自己的誠實和正直,連壹年也保證不了。”同樣的理由,他謝絕了皇家學院的院長職務。當英王室準備授予他爵士稱號時,他多次婉言謝絕說:“法拉第出身平民,不想變成貴族”。他的好友J.Tyndall對此作了很好的解釋:“在他的眼中看去,宮廷的華麗,和布來屯(Brighton)高原上面的雷雨比較起來,算得什麽;皇家的壹切器具,和落日比較起來,又算得什麽?其所以說雷雨和落日,是因為這些現象在他的心裏,都可以挑起壹種狂喜。在他這種人的心胸中,那些世俗的榮華快樂,當然沒有價值了”。“壹方面可以得到十五萬鎊的財產,壹方面是完全沒有報酬的學問,要在這兩者之間去選擇壹種。他卻選定了第二種,遂窮困以終。”這就是這位鐵匠的兒子、訂書匠學徒的鄭重選擇。1867年8月25日逝世,墓碑上照他的遺願只刻有他的名字和出生年月。 後世的人們,選擇了法拉作為電容的國際單位,以紀念這位物理學大師。
力場改變人類文明
力場的概念出自19世紀偉大的英國科學家邁克爾·法拉第(Michael Faraday)的研究。 年輕的法拉第為兩種新力量的神秘性質被揭開而帶來的巨大突破而著迷。這兩種新力量是:電和磁。
法拉第最偉大發現的關鍵是他提出的“力場”。如果有人將鐵屑灑在壹塊磁鐵上,他會發現鐵屑將呈現壹種充滿整個空間的蜘蛛網狀。這就是法拉第的力線,以圖形的形式描繪出了電和磁的力場在空間如何散布。舉例來說,如果有人繪出整個地球的磁場,他會發現力線從N極地區伸出,然後在S極地區落回到地球上。 歷史學家推測過法拉第是如何發現力場的,它是所有科學中最重要的概念之壹。事實上,全部的現代物理學都是用法拉第的力場語言寫就的。在1831年,他作出了關於力場的關鍵性突破,永遠改變了人類文明。壹天,他正將壹塊孩子的磁鐵移過壹個金屬線圈時,註意到他甚至沒有碰到電線就得以在金屬線裏制造了壹股電流。這意味著磁鐵不可見的場可以推動電線中的電子穿越“空的空間”,產生電流。
換言之,邁克爾·法拉第的力場是驅動現代文明的動力,從電動推土機到如今的計算機、互聯網還有iPod都源於力場的發現。
法拉第的力場在壹個半世紀裏成為物理學家的靈感之源。這些力場給了愛因斯坦極大的啟示,他用力場的語言來描述和表達他的引力理論。同樣的,加來道雄也被法拉第的成果所啟迪。多年前,加來道雄成功地運用法拉第的力場表現了弦理論(theory of strings),從而建立了弦場論(string field theory)。在物理學界,如果有人說“他思考起來像壹根力線”,那便意味著壹種高度的贊美。(此節內容出自加來道雄《不可思議的物理》前言[1])
人物名言
1、希望妳們年輕的壹代,也能像蠟燭為人照明那樣,有壹分熱,發壹分光,忠誠而腳踏實地地為人類偉大的事業貢獻自己的力量。
2、壹旦科學插上幻想的翅膀,它就能贏得勝利。
3、我不能說我不珍視這些榮譽,並且我承認它很有價值,不過我卻從來不曾為追求這些榮譽而工作。
4、拼命去爭取成功,但不要期望壹定會成功。
5、科學家不應是個人的崇拜者,而應當是事物的崇拜者。真理的探求應是他唯壹的目標。6、愛情既是友誼的代名詞,又是我們為***同的事業而奮鬥的可靠保證,愛情是人生的良伴,妳和心愛的女子同床***眠是因為***同的理想把兩顆心緊緊系在壹起。
7、只有無知,沒有不滿。
成就榮譽
電學方面
他在電學方面的貢獻最為顯著。紀錄中法拉第最早的實驗乃是利用七片半便士、七片鋅片以及六片浸過鹽水的濕紙做成伏特電池。他並使用這個電池分解硫酸鎂。1821年,在丹麥化學家韓·克利斯汀·奧斯特發現電磁現象後,戴維和威廉·海德·渥拉斯頓嘗試設計壹部電動機,但沒有成功。法拉第在與他們討論過這個問題後,繼續工作並建造了兩個裝置以產生他稱為“電磁轉動”的現象:由線圈外環狀磁場造成的連續旋轉運動。他把導線接上化學電池,使其導電,再將導線放入內有磁鐵的汞池之中,則導線將繞著磁鐵旋轉。這個裝置現稱為單極電動機。這些實驗與發明成為了現代電磁科技的基石。但此時法拉第卻做了壹件不智之舉,在沒有通知戴維跟渥拉斯頓情況下,擅自發表了此項研究成果。此舉招來諸多爭議,也迫使他離開電磁學研究數年之久。 在這個階段,有些證據指出戴維可能有意阻礙法拉第在科學界的發展。如在1825年,戴維指派法拉第進行光學玻璃實驗,此實驗歷時六年,但沒有顯著的進展。直到1829年,戴維去世,法拉第停止了這個無意義的工作並開始其他有意義的實驗。在1831年,他開始壹連串重大的實驗,並發現了電磁感應,雖然在福朗席斯科·劄德啟稍早的工作可能便預見了此結果,此發現仍可稱為法拉第最大的貢獻之壹。這個重要的發現來自於,當他將兩條獨立的電線環繞在壹個大鐵環,固定在椅子上,並在其中壹條導線通以電流時,另外壹條導線竟也產生電流。他因此進行了另外壹項實驗,並發現若移動壹塊磁鐵通過導線線圈,則線圈中將有電流產生。同樣的現象也發生在移動線圈通過靜止的磁鐵上方時
他的展示向世人建立起“磁場的改變產生電場”的觀念。此關系由法拉第電磁感應定律建立起數學模型,並成為四條麥克斯韋方程組之壹。這個方程組之後則歸納入場論之中。法拉第並依照此定理,發明了早期的發電機,此為現代發電機的始祖。1839年他成功了壹連串的實驗帶領人類了解電的本質。法拉第使用“靜電”、電池以及“生物生電”已產生靜電相吸、電解、磁力等現象。他由這些實驗,做出與當時主流想法相悖的結論,即雖然來源不同,產生出的電都是壹樣的,另外若改變大小及密度(電壓及電荷),則可產生不同的現象。
在他生涯的晚年,他提出電磁力不僅存在於導體中,更延伸入導體附近的空間 邁克爾·法拉第裏。這個想法被他的同儕排斥,法拉第也終究沒有活著看到這個想法被世人所接受。法拉第也提出電磁線的概念:這些流線由帶電體或者是磁鐵的其中壹極中放射出,射向另壹電性的帶電體或是磁性異極的物體。這個概念幫助世人能夠將抽象的電磁場具象化,對於電力機械裝置在十九世紀的發展有重大的影響。而這些裝置在之後的十九世紀中主宰了整個工程與工業界。1845年他發現了被他命名為抗磁性(diamagnetism)現在則稱為法拉第效應的現象:壹個線性極化的光線在經過壹物體介質時,外加壹磁場並與光線的前進方向對齊,則此磁場將使光線在空間中劃出的平面轉向。他在筆記本中寫下:“我終於在‘闡釋壹條磁力曲線’-或者說‘力線’-及‘磁化光線’中取得成功。”
在對靜電的研究中,法拉第發現在帶電導體上的電荷僅依附於導體表面,且這些表面上的電荷對於導體內部沒有任何影響。造成這樣的原因在於在導體表面的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分布至壹穩定狀態,使得每個電荷對內部造成的靜電力互相抵銷。這個效應稱為遮蔽效應,並被應用於法拉利籠上。雖然法拉第是壹位非常出色的實驗學家,他的數學能力與之相形就顯得相當薄弱,只能計算簡單的代數,甚至難以應付三角學。不過法拉第懂得使用條理清晰且簡單的語言表達他科學上的想法。他的實驗成果後來被詹姆斯·克拉克·麥克斯韋使用,並建立起了現在電磁理論的基礎方程式。
化學方面
法拉第最早的化學成果來自於擔任戴維助手的時期。發現了兩種碳化氯。法拉第也是第壹個學者實驗(雖然較為粗略)觀察氣體擴散,他成功的液化了多種氣體;他研究過不同的鋼合金,為了光學實驗,他制造出多種新型的玻璃。其中壹塊樣品後來在歷史上占有壹席之地,因為在壹次當法拉第將此玻璃放入磁場中時,他發現了極化光平面受磁力造成偏轉及被磁力排斥。
他也盡心於創造出壹些化學的常用方法,用結果、研究目標以及大眾展示做為分類,並從中獲得壹些成果。他發明了壹種加熱工具,是本生燈的前身,在科學實驗室廣為采用,作為熱能的來源。法拉第在多個化學領域中都有所成果,發現了諸如苯等化學物質(他稱此物質為雙碳化氫(bicarburetofhydrogen)),發明氧化數,將如氯等氣體液化。他找出壹種氯水合物的組成,這個物質最早在1810年由戴維發現。法拉第也發現了電解定律,以及推廣許多專業用語,如陽極、陰極、電極及離子等,這些詞語大多由威廉·休艾爾發明。由於這些成就,很多現代的化學家視法拉第為有史以來最出色的實驗科學家之壹。
是法拉第把磁力線和電力線的重要概念引入物理學,通過強調不是磁鐵本身而是它們之間的“場”,為當代物理學中的許多進法拉第展開拓了道路,其中包括麥克斯韋方程。法拉第還發現如果有偏振光通過磁場,其偏振作用 就會發生變化。這壹發現具有特殊意義,首次表明了光與磁之間存在某種關系。
法拉第的壹生是偉大的,法拉第其人又是平凡的,他非常熱心科學普及工作,在他任皇家研究所實驗室主任後不久,即發起舉行星期五晚間討論會和聖誕節少年科學講座。他在100多次星期五晚間討論會上作過講演,在聖誕節少年科學講座上講演達十九年之久.他的科普講座深入淺出,並配以豐富的演示實驗,深受歡迎。法拉第還熱心公眾事業,長期為英國許多公私機構服務.他為人質樸、不善交際、不圖名利、喜歡幫助親友.為了專心從事科學研究,他放棄了壹切有豐厚報酬的商業性工作.他在1857年謝絕了皇家學會擬選他為會長的提名,他甘願以平民的身份實現獻身科學的諾言,終身在皇家學院實驗室工作壹輩子,當壹個平凡的邁克爾·法拉第。
1867年8月25日,平民邁克爾·法拉第在書房安詳地離開了人世。壹代科學巨星,在譜寫完他不平凡的人生,給人類留下無價的寶藏以後與世長辭。法拉第的貢獻惠及每個人,把人類文明提高到空前高度,把文明進程提前幾十幾百年,不能用金錢衡量其偉績,如果硬用金錢衡量的話,有人說過超過全球股票價值,比他名氣大的人還有:如牛頓如愛因斯坦們,但就對人類直接貢獻來說,最大應屬於法拉第以及發明青黴素的弗來明,沒有人能同太陽比光輝,設立太陽節也不行,但是法拉第確實給人類帶來光明動力。銘記先人才會進步,也許對人類貢獻最大的是科學家,不是政客,500年後政客都會淡出的,而法拉第們是不朽的。
法拉第也是最先提出電場概念和電場線概念的。