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法拉第
  中文名稱: 法拉第
  生 卒 年: 1917—1867
  國  別: 英國

  生平簡介

  法拉第 (1917—1867)

  法拉第1791年9月22日生在一個手工工人家庭,家里人沒有特別的文化,而且頗為貧窮。法拉第的父親是一個鐵匠。法拉第小時候受到的學校教育是很差的。十三歲時,他就到一家裝訂和出售書籍兼營文具生意的鋪子里當了學徒。但與眾不同的是他除了裝訂書籍外,還經常閱讀它們。他的老板也鼓勵他,有一位顧客還送給了他一些聽倫敦皇家學院講演的聽講證。1812年冬季一天,正當拿破侖的軍隊在俄羅斯平原上遭到潰敗的時候,一位二十一歲的青年人來到了倫敦皇家學院,他要求和著名的院長戴維見面談話。作為自薦書,他帶來了一本簿子,里面是他聽戴維講演時記下的筆記。這本簿子裝訂得整齊美觀,這位青年給戴維留下了很好的印象。戴維正好缺少一位助手,不久他就雇用了這位申請者。

  當上了戴維的助手后,不久他就成為皇家學院的一員。1813年戴維夫婦決定去歐洲大陸游歷,他們帶著法拉第作為秘書。這次旅游進行了18個月,這對法拉第的教育起了重大作用。他見到了許多著名的科學家,象安培、伏特、阿拉戈和蓋·呂薩克等,其中幾位學者立即發現了這位陪伴戴維的樸實年青人的才華。

  法拉第的科學活動是驚人的。他從歐洲大陸旅游回來后,幾年內都致力于化學分析,并在皇家學院擔任助手工作,其中包括對戴維的重要協助。他在1816年發表的第一篇論文,是論述托斯卡納生石灰的性質的。1860年前后,法拉第的研究活動結束時,他的實驗筆記已達到一萬六千多條,他仔細地依次編號,分訂成許多卷,在這里法拉第快樂的顯示了他過去當裝訂工時學會的高超技能。這些筆記以及其他在裝訂成書以前或以后的幾百條筆記,都已編成書分卷出版,其中最著名的是他的《電學實驗研究》。

  法拉第所研究的課題廣泛多樣,按編年順序排列,有如下各方面:鐵合金研究(1818-1824);氯和碳的化合物(1820);電磁轉動(1821);氣體液化(1823,1845);光學玻璃(1825-1831);苯的發明(1825);電磁感應現象(1831);不同來源的電的同一性(1832);電化學分解(1832年起);靜電學,電介質(1835年起);氣體放電(1835年);光、電和磁(1845年起);抗磁性(1845年起);"射線振動思想"(1846年起);重力和電(1849年起);時間和磁性(1857年起)。

  在大約1830年以前,法拉第主要是一位化學家,但他曾在1821年第一次著手研究電和磁,可能由此而種下了種子,十年以后即有了偉大的發現。法拉第的第一個科學活動時期終止于1830年,那時他已成為很有成就的專業分析化學和實際顧問,而且更重要的是,由于他的堅實的科學成就,已贏得了國際聲譽。這些科學成就包括制備一些新的碳化合物,如由他命名的“高氯化碳”或現代命名的“六氯乙烷”CCI3.CC13和四氯乙烯CCI2:CC12,以及研究倫敦照明用的氣體(法拉第的哥哥在該部門工作)。這種氣體是用動物油加熱而制成的,儲存在圓柱形鐵罐內,它往往在鐵罐內殘留下一種液體。法拉第非常仔細而巧妙地對這種殘余液體進行了分析,發現它含有一種沸點固定在80℃的成分,它的大致組分為CH。這就是苯,它是有機化學的主要支柱之一。但是法拉第發現苯時,并沒有認識到它在后來的重要性,當然也不了解它的奇異的分子結構。這些發明和發現表明,如果法拉第沒有其他貢獻,他也將被認為是杰出的化學家。

  事實上,在十九世紀二十年代,他就已成功地液化了好幾種氣體。他最初所用的儀器非常簡陋,只是一個彎成倒“V”字形的結實的玻璃管。他在玻璃管一端放入產生氣體的物質,把另一端浸在致冷混合液體中。這時放出的氣體使管內的壓力增加。他就是采用這種簡單技巧,液化了氯、二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、一氧化二氮、氨、氯化氫以及其他物質。

  1818年起,法拉第和一位外科醫生、皇家學會會員斯托達特合作了幾年,試圖制造出一種改良鋼,它的防銹能力要比英國當時所用的鋼產品更強,能用來制造更鋒利的刀片。當時的冶金技術仍然偏重于經驗技術。印度生產的一種“烏茲鋼”,是當時最優質的刀片鋼。法拉第和斯托達特在鐵內摻入其他金屬,例如鉑、銀、鈀、鉻等,制成了各種合金鋼,但斯托達特在1823年去世,法拉第轉到其他工作去了。他們當時是可能發現現代冶金學的一些重要結果的。他們所制刀片的一些樣品至今仍保存著,其中有一些質量很高。

  所有這些工作都證明了法拉第卓越的化學才能和工藝才能。他把他的豐富經驗總結為一本六百多頁的巨著《化學操作》中,于1827年出版。這是法拉第除了電學研究和其他研究論文集外所寫的唯一的一本書。就是在今天仔細閱讀它,也會給人一種直接和新穎的非凡印象。

  戴維曾想表示他對法拉第的感激,但皇家學院經濟一直困難。1825年他建議任命法拉第為實驗室主任,以表示他的敬意。此后不久,法拉第創辦了一個定期的“星期五晚講座”,至今仍延續下來。法拉第曾花費了許多精力來提高他的講演藝術,并且為此而名聲卓著。他對講演提出了各種建議和準則,完善到包括一切細節,這些建議和準則一直傳給了皇家學院現在的講演人。盡管皇家學院的聽講費頗為昂貴,但只要是法拉第講演,講演大廳里就會擠得水泄不通。其他人的講演平均只有三分之二的聽眾。除了星期五晚講座外,法拉第還為兒童設立了專門的通俗講演,在圣誕節期間舉行,他的圣誕節講座的主題之一是《蠟燭的化學史》。一個多世紀以來,曾經鼓舞了無數青年人,使他們從中獲得快樂。這本書已被譯成了許多種文字。

  一旦有了可能,法拉第就拒絕大部分兼職工作,嚴格地削減社會活動,而把全部精力用于實驗研究。人們得到的印象是,只有實驗研究才是他真正的興趣所在。他不參加任何社會活動,拒絕了許多授給他的榮譽,包括1857年要選他為皇家學會會長。

  法拉第成就最大的時期是1830至1839年,當時他是對現代電學發現作出貢獻的第一流科學家。1821年他研究了奧斯特發現的電流的磁作用,作出了一項重大發現:磁作用的方向是與產生磁作用的電流的方向垂直的。法拉第還制成了一種電動機,證明了導線在恒定磁場內的轉動。他甚至還證明了在地磁場內的這種轉動。這個實驗給他本人和他的同時代人都留下了深刻的印象。

  法拉第堅信,電與磁的關系必須被推廣,如果電流能產生磁場,磁場也一定能產生電流。法拉第為此冥思苦想了十年。他做了許多次實驗結果都失敗了。直到1831年年底,他才取得了巨大的突破他發明了一種電磁電流發生器,這就是最原始的發電機。這時的法拉第不僅作出了跨時代的貢獻而且奠定了未來電力工業的基礎。

  曾有一個政治家問法拉第,他的發明有什么用處。他回答說:“我現在還不知道,但有一天你將從它們身上去抽稅。”

  抗磁性是法拉第的另一大發現。許多物質在做成細針時會使自己的方向垂直于磁力線。而且它被磁鐵的兩極推開,這種行為是由很弱的力產生的,它要比作用在磁場中鐵上的力弱得多。這是很值得仔細研究的一種現象,為此法拉第花費了好幾個月來研究它。

  法拉第在他的一篇短文《對射線振動的一些想法》中包含了一些令人驚異的新的基本觀點。到十八年后,麥克斯韋建立了光的電磁理論,他說:“法拉第教授在他的《對射線振動的一此些想法》一文中明確地提出了橫向磁擾動的傳播的概念而為顧正常的磁擾動。他提出的光的電磁理論,實質上和我在這篇文章中開始提出的是相同的,不同是只是在1846年還沒有實驗數據可以用來計算傳播速度。”

  在十九世紀五十年代,法拉第的科學活動能力有所減弱。他又為記憶力和日益衰退而苦惱。他雖然仍能做些實驗,但速度已不如前。他力圖找出重力和電之間的相互作用,結果是否定的。但這探索從法拉第愛因斯坦,一直到現在,仍在繼續進行。1862年法拉第做了最后一次實驗,試圖發現磁場對放在磁場內的光源發出的光線的影響,但結果是否定的,因為他用的儀器還不夠靈敏,不能探測到這種微細的效應。三十年后,當時還是青年的塞曼,從閱讀法拉第的實驗計劃受到啟發,他用更精密的儀器重新做實驗,,發現了塞曼效應,它是新原子物理學的先兆之一。

  1860年他發表了他最后一次圣誕節講演,18645年他辭去了皇家學院教授職務。他于1867去世,終年七十六歲。

  法拉第被公認為最偉大的“自然哲學家”之一。法拉第的偉大成功也許部分地正是由于他所生活的時代。豐富的想象力加上足智多謀的實驗才能,工作熱情和相應的耐性,使他能夠迅速地分辨假象,統觀一切。他具有哲學思想,他在幾何學和空間上的洞察力,以及善于持久思考的能力,正好補償了他數學上的不足。在他留下來的筆記中,有下面一段話:

  “我一直冥思苦索什么是使哲學家獲得成功的條件。是勤奮和堅韌精神加上良好的感覺能力和機智嗎?難道適度的自信和認真精神不是必要的條件嗎?許多人的失敗難道不是因為他們所向往的是獵取名望,而不是純真地追求知識,以及因獲得知識而使心靈得到滿足的快樂嗎?我相信,我已見到過許多人,他們是矢志獻身于科學的高尚的和成功的人,他們為自己獲得了很高名望,但是還有一種此在他們心靈上總是存在著妒忌或后悔的陰影,我不能設想一個人有了這種感情能夠作出科學發現。至于天才及其威力,可能是存在的,我也相信是存在的,但是,我長期以來為我們實驗室尋找天才卻從未找到過。不過我看到了許多人,如果他們真能嚴格要求自己,我想他們已成為有成就的實驗哲學家了。”

  開爾文勛爵對法拉第非常了解,他在紀念法拉第的文章中說:“他的敏捷和活躍的品質,難以用言語形容。他的天才光輝四射,使他的出現呈現出智慧之光,他的神態有一種獨特之美,這有幸在他家里——皇家學院見過他的任何人都會感覺到的,從思想最深刻的哲學家到最質樸的兒童。”


 

 

 

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