電學之父:法拉第

《科學的歷程》這本書已經看了很長一段時間,因為700頁的篇幅配上我緩慢的閱讀速度便也總也看不到盡頭。這本書的內容也很簡單,就是歷數人類歷史上科學技術發展與進步的關鍵事件,其中主要的線索一是時間二就是這些推動著前進之輪的偉大科學家們,因此可以在其中讀到很多科學家的故事。

因為大學學的是文科,自己的科學知識巔峰就停留在了高中,本就知道只是如微塵一般不足為道,但沒想到在這本書中至少有一半的科學家名字竟從未耳聞,連一個感謝他們的機會都沒有過。想想真是被以前的教育搞壞了,才讓自己很少燃起過對自然科學的興趣。雖然在這方面並不精深,但還是應該給自己一個重新瞭解的契機,於是讀這樣入門的書也是個不錯的選擇。

如果要評選出對人類科學進步最重要的4個人我會選擇亞里士多德、牛頓、達爾文和愛因斯坦,如果說歷史是由偉大人物創造的,那他們就是塔尖中的塔尖,沒有他們的指引人類對世界的認知就還處於矇昧狀態。但我們同樣不能忽略了其他眾多的為科學發展做出了傑出貢獻的科學家,他們也付出了畢生的心血來尋找世界運作的真相,今天我要介紹的法拉第也是其中之一。

電學之父:法拉第

對於這個名字我們並不陌生,因為早在初中時我們就學習過電磁理論,畫過各種各樣的電磁線圈,用各種手勢判斷過電流方向。但我當時的感覺就是這個東西比較抽象不好理解,在生活中也沒有太直接的感官體驗,因此只好死記硬背一通,到現在提到這些內容還是一頭霧水。

今天還是要重新翻案一下,不去講什麼公式定理,僅來看看法拉第的個人故事,試圖彌補一下早已忘記的初中物理知識。

說到法拉第在物理學上的主要貢獻就是發現了電磁感應定律,但當我們瞭解他的人生經歷之後會對他所做出的科學成果更為肅然起敬。他出生於倫敦郊區的一個貧窮家庭,家裡有10個孩子,可想而知家境十分窘迫,因此他只學會了讀書寫字就失學了。

13歲時他就進入了一家印刷廠當童工,好學的他便利用工作之便閱讀他要裝訂的書,他也因此學到了不少科學知識。即使在這樣的條件下,他的科學天賦依然沒有被埋沒,用著這樣的科學知識他在業餘時間就能試著做幾個化學實驗,還裝了一臺起電機。

電學之父:法拉第

21歲時他迎來了人生的一個轉折點。他去聽了當時著名化學家戴維的一場講座,沒想到居然能完全聽懂,於是整場講座中他都認真聽講並做了詳細的筆記。當時他正好到了一家法國人開的印刷廠當正式裝訂工,但那老闆並不是個好人,這促使他準備離開這家工廠。法拉第還是個很有勇氣與決心的人,沒有被自己從事的卑微的工作所禁錮,他的志向是從事科學研究。於是他寫了一封信給皇家學會會長,請求得到學會的推薦,在皇家研究院的化學實驗室裡找一份差使,沒想到卻石沉大海。他並沒有被這個挫折打倒,再次大膽地給化學家戴維本人寫信,並將上次講座的筆記一起寄給了戴維。大化學家為這位自學青年的才能和好學精神所感動,立即回了一封信予以鼓勵,但還是沒有給他想要的工作。直到後來戴維與一位助手鬧翻,他才想到了法拉第,給了他一個在實驗室刷洗瓶子的工作。法拉第居然也愉快地接受了這個工作,雖然工資比當裝訂工時還低。

通過這一段法拉第21歲時的經歷,至少可以說明幾點:1、聽講座記筆記的重要性;2、大膽地去追求自己的夢想,即使你還在陰溝裡;3、不輕易放棄的毅力;4、機會總是留給有準備的人;5、不要把金錢放在第一位;6、自學也能成才。

只用了一年時間法拉第便當上了戴維的助手,走進了他夢寐以求的科學殿堂。但戴維並沒有太看重他,雖然讓他跟隨自己去歐洲大陸旅遊,但還是把他當做奴隸一般使喚,但法拉第選擇了忍耐。這一切都不能阻止他卓越的實驗才能。3年後他發表了第一篇學術論文,10年後他發現了加壓液化二氧化碳、硫化氫、溴化氫和氯氣等氣體的方法,12年後他發現了苯。他還在電化學方面做出了開創性工作,“電解”“電極”以及陽極、陰極等名詞都是他最先使用的。由於他在實驗方面的出色成就,他在33歲時被選為皇家學會會員,34歲就被任命為皇家研究院實驗室主任。

此時當年的大化學家戴維也對當年的小助手看不下去了,妒火中燒的他是唯一一個反對法拉第當選皇家學會新會員的。但儘管如此,法拉第還是懷著敬慕的心情稱頌戴維,感謝戴維早期對他的培養和教導,他並沒有因為功成名就而得意忘形。

電學之父:法拉第

前面的介紹中我們會發現法拉第的早期成就基本是在化學方面的,他師從的也是化學家戴維,那他怎麼又會去研究電磁現象呢?只能說是我把物理化學的涇渭想得太分明瞭。法拉第的強項是實驗,他在奧斯特實驗的基礎上改進了方法,成功地使一根小磁針繞著通電導線不停地轉動,這個裝置大概就是歷史上第一臺電動機。

之後他又設計了大量的實驗來證明磁也有電流效應,最終證明通過連續地運動磁體可以不間斷地得到電流,據此他又成功製造了一個模型發電機。電動機和發電機的問世預示著人類電氣時代的到來。

再要深入講解物理知識可能超出了我的能力範圍,但想象一下電磁感應現象的重要性在哪裡還是可以的。畢竟法拉第處於19世紀的前工業化時代,那時人類還沒有太多獲取能源的手段,特別是對於動力的支持,這也是為什麼瓦特發明的蒸汽機為什麼會推動工業革命的原因。電磁感應現象的發現提供了一個非常易獲取的產生電能的方式,事實上沒有哪一項技術特徵能像電的使用那樣完全地滲入當代世界。因此法拉第被稱為"電學之父"和"交流電之父"。

除了在科學領域的巨大貢獻,我之所以要介紹法拉第還是因為他是個人格高尚的人。即使在他成就達到頂峰之時他依然像當年那個學徒工那樣對科學一往情深,對金錢和地位不屑一顧。成名之後,他熱情地給普通群眾主辦通俗科學講座,希望科學能像當年在他心中引起崇高的理想那樣教育下一代青年人。他拒絕了皇家學會會長的頭銜和爵位,也拒絕了英國政府請他研製毒氣用於戰爭的圖謀,他臨終前要求葬禮儘量簡樸,不要立紀念碑。

而他最後留下的是在長達42年的科研生涯中,每天堅持對當天的實驗情況所做的詳細記錄。這些日記於1932年為紀念他發現電磁感應100週年而出版。煌煌7大卷、長達3236頁的鉅著,記載了這位科學偉人的畢生心血。生活於電氣化時代的我們也應該緬懷這位電學大師的豐功偉績。


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