迈克尔·法拉第

	（Michael Faraday，公元1791～公元1867） 1、童年 1791年9月22日是一个光辉的日子，一代科学巨匠迈克尔·法拉第降生在英国萨里郡纽囚顿一个贫苦的铁匠家庭。法拉第的一生是伟人的，然而法拉第的童年却是十分凄苦的。 为了解决全家的温饱，老法拉第带着5岁的小法拉第迁到伦敦，希图改变贫穷的命运，不幸的是上帝非但没有给法拉第一家赐福，反而在小法拉第九岁那年夺取了老法拉第的生命。迫于生计，幼小的仅有九岁的迈克尔·法拉第不得不承担起生活重担，去一家文具店充当学徒。四年以后，13岁的法拉第又到书店学徒。起初负责送报，后来充当图书装订工。真所谓“天欲将大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤……”。 贫穷是不幸的，童工的生涯其清苦可知。难能可贵的是小法拉第不安于贫穷，不安于清苦，奋志好学。14岁时他跟一位装书兼卖书师傅当学徒，利用此机会博览群书。他在二十岁时听英国著名科学家汉弗利·戴维先生讲课，对此产生了浓厚的兴趣。他给戴维写信，终于得到了为戴维当助手的工作。法拉第在几年之内就做出了自己的重大发现。虽然他的数学基础不好，但是作为一名实验物理学家他是无与伦比的。 2、刻苦认真自学成才 一、报童－－学徒－－仆人 法拉第于1791年出生在英国伦敦附近的一个小村里。他的父亲是个铁匠，体弱多病，收入微薄，仅能勉强维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育，要他们勤劳朴实，不要贪图金钱地位，要做一个正直的人。这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。 由于贫困，法拉第家里无法供他上学，因而法拉第幼年时没有受过正规教育，只读了两年小学。12岁那年，为生计所迫，他上街头当了报童。第二年又到一个书商兼订书匠的家里当学徒。订书店里书籍堆积如山，法拉第带着强烈的求知欲望，如饥似渴地阅读各类书籍，汲取了许多自然科学方面的知识，尤其是《大英百科全书》中关于电学的文章，强烈地吸引着他。他努力地将书本知识付诸实践，利用废旧物品制作静电起电机，进行简单的化学和物理实验。他还与青年朋友们建立了一个学习小组，常常在一起讨论问题，交换思想。重视实践尤其是科学实验的特点，在法拉第一生的科学活动中贯彻始终。 法拉第不放过任何一个学习的机会，在哥哥的资助下，他有幸参加了学者塔特姆领导的青年科学组织－－伦敦城哲学会。通过一些活动，他初步掌握了物理、化学、天文、地质、气象等方面的基础知识，为以后的研究工作打下了良好基础。法拉第的好学精神感动了一位书店的老主顾，在他的帮助下，法拉第有幸聆听了著名化学家戴维的演讲。他把演讲内容全部记录下来并整理清楚，回去和朋友们认真讨论研究。他还把整理好的演讲记录送给戴维，并且附信，表明自己愿意献身科学事业。结果他如愿以偿。22岁上做了戴维的实验助手。从此，法拉第开始了他的科学生涯。戴维虽然在科学上有许多了不起的贡献，但他说，我对科学最大的贡献是发现了法拉第。 法拉第勤奋好学，工作努力，很受戴维器重。1813年10月，他随戴维到欧洲大陆国家考察，他的公开身份是仆人，但他不计较地位，也毫不自卑，而把这次考察当做学习的好机会。他见到了许多著名的科学家，参加了各种学术交流活动，还学会了法语和意大利语。大大开阔了眼界，增长了见识。因此有人说欧洲是法拉第的大学。 二、在科学的殿堂里 法拉第从欧洲回来后，立即全力以赴地投入科学研究。他搜集了能得到的一切资料，作了详尽的目录索引和笔记，大胆地进行各种化学试验。10年间，他取得了许多成果，也成为一位知名的化学家。法拉第受谢林哲学的影响，相信电、磁、光、热是相互联系的。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流对磁针的作用，法拉第敏锐地感到了它的重要性，他决心进一步探索其内在原理。1821年，他成功地作出了“电磁旋转实验”。他用简单的装置，显示出通电导体和磁铁相互连续旋转，这是第一台将电能转换成机械能的装置。法拉第一直认为，各种自然力都存在密切关系，而且可以相互转化。他坚信磁也一定能产生电，并决心用实验来证明它。但是各种努力都失败了。直到经过近10年的时间，到1831年他终于发现，一个通电线圈产生的磁力虽然不能在另一个线圈中引起通电电流，但是当通电线圈的电流刚刚接通或中断的时候，另一个线圈中的电流计指针有微小 偏转。法拉第抓住这个发现反复做实验，都证实了这个现象。他又设计了各种各样的实验，磁作用力的变化同样也能产生电流。这就是有名的电磁感应原理。法拉第的这个发现终于劈开了探索电磁本质道路上的拦路大山，开通了在电池之外大量产生电流的新道路。法拉第发现的电磁感应原理是一个划时代的伟大科学成就，它使人类获得了打开电能宝库的金钥匙，在征服和利用自然的道路上迈进了一大步。利用这个原理，法拉第创制出了世界上第一台感应发电机的雏型。后来，人们又制成了实用的发电机、电动机、变压器等电力设备，建立起水力和火力发电站，使电力普遍应用于社会的各方面。这一切都是和法拉第的伟大贡献分不开的。 为了证实用各种不同办法产生的电在本质上都是一样的，法拉第仔细研究了电解液中的化学现象，1834年总结出法拉第电解定律：电解释放出来的物质总量和通过的电流总量成正比，和那种物质的化学当量成正比。这条定律成为联系物理学和化学的桥梁，也是通向发现电子道路的桥梁。法拉第在电磁学的新领域中耕耘播种。他为了探讨电磁和光的关系，在光学玻璃方面费尽了心血。1845年，也是在经历了无数次失败之后，他终于发现了“磁光效应”。他用实验证实了光和磁的相互作用，为电、磁和光的统一理论奠定了基础。 法拉第做为一名天才的电学大师，在电磁学的新领域中树立起了前进的路标。1837年他引入了电场和磁场的概念，指出电和磁的周围都有场的存在，这打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念。1838年，他提出了电力线的新概念来解释电、磁现象，这是物理学理论上的一次重大突破。1843年，法拉第用有名的“冰桶实验”，证明了电荷守恒定律。1852年，他又引进了磁力线的概念，从而为经典电磁学理论的建立奠定了基础。后来，英国物理学家麦克斯韦用数学工具研究法拉第的力线理论，最后完成了经典电磁学理论。 爱因斯坦高度评价法拉第的工作，认为他在电学中的地位，相当于伽利略在力学中的地位。法拉第奠定了电磁学的实验基础。 三、博大的胸怀 1839年，由于过度的思考和劳累，法拉第患了严重的神经衰弱症，暂时中断了对电磁学的研究。但在病中他仍进行了液化气体的研究，几年以后身体稍有恢复，又继续原来的研究课题。19世纪50年代以后，他的健康状况进一步恶化，被迫停止了研究工作。但他仍经常作演讲，向广大群众宣传科学知识。他非常注意培养青年人。他每星期都在皇家研究院公开讲课。他在七十高龄的时候，仍给青少年作通俗科学讲座，并且把讲稿编成了一本著名的科普读物－－《蜡烛的故事》。 1867年8月25日，这位伟大的科学家安然去世了。法拉第对人态度和蔼可亲，宽宏大量。他对自己要求严格，有错即改，决不文过饰非。他33岁时就被选为英国皇家学会会员；34岁时升任皇家研究院的实验室主任。1846年，他由于在电学方面的杰出贡献而获得伦德福奖章和皇家奖章，把两枚奖章授予同一个人，在皇家学会的历史上是十分罕见的。他虽然获得了很高的荣誉和地位，但却始终保持谦虚谨慎的态度。他在自己的临终遗嘱里，吩咐家人不要举行隆重的葬礼，也不要葬入名人公墓，而是和普通人一样葬在一般墓地。他成名以 后，不愿为拿高额报酬而影响正在进行的科学研究，而对于国家交给的科研任务，他却欣然从命，不计报酬。这种为了科学而轻视金钱的博大胸怀，与当时某些科学界追名逐利的人相比，是非常难能可贵的。 法拉第出身于贫苦家庭。他从一个穷铁匠的儿子，经过自己的艰苦努力，克服了重重困难，成长为一位为人类作出巨大贡献的科学大师。他那种坚韧不拔、不断追求科学真理的大无畏精神；那种一切从客观实践出发，重视科学实验的唯物主义态度；以及他不盲目崇拜权威，不囿于传统观念，敢于提出独特见解的创新精神，体现了一个科学家的优秀品格，永远值得后人学习和敬仰。 3、长期实践大胆探索 他的工作异常勤奋，研究领域十分广泛。1818～1823年研制合金钢期间，首创金相分析方法。1823年从事气体液化工作，标志着人类系统进行气体液化工作的开始。采用低温加压方法，液化了氯化氢、硫化氢、二氧化硫、氢等。1824年起研制光学玻璃，这次研究导致在1845年利用自己研制出的一种重玻璃（硅酸硼铅），发现磁致旋光效应。1825年在把鲸油和鳝油制成的燃气分馏中发现苯。 他最出色的工作是电磁感应的发现和场的概念的提出。1821年在读过奥斯特关于电流磁效应的论文后，为这一新的学科领域深深吸引。他刚刚迈人这个领域，就取得重大成果──发现通电流的导线能绕磁铁旋转，从而跻身著名电学家的行列。因受苏格兰传统科学研究方法影响，通过奥斯特实验，他认为电与磁是一对和谐的对称现象。既然电能生磁，他坚信磁亦能生电。经过10年探索，历经多次失败后，1831年8月26日终于获得成功。这次实验因为是用伏打电池在给一组线圈通电（或断电）的瞬间，在另一组线圈获得的感生电流，他称之为“伏打电感应”。尔后，同年10月17日完成了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验，他称之为“磁电感应”。经过大量实验后，他终于实现了“磁生电”的夙愿，宣告了电气时代的到来。 作为19世纪伟大实验物理学家的法拉第。他并不满足于现象的发现，还力求探索现象后面隐藏着的本质；他既十分重视实验研究，又格外重视理论思维的作用。1832年3月12日他写给皇家学会一封信，信封上写有“现在应当 收藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”。那时的法拉第已经孕育着电磁波的存在以及光是一种电磁振动的杰出思想，尽管还带有一定的模糊性。为解释电磁感应现象，他提出“电致紧张态”与“磁力线”等新概念，同时对当时盛行的超距作用说产生了强烈的怀疑：“一个物体可以穿过真空超距地作用于另一个物体，不要任何一种东西的中间参与，就把作用和力从一个物体传递到另一法拉第个物体，这种说法对我来说，尤其荒谬。凡是在哲学方面有思考能力的人，决不会陷人这种谬论之中”。他开始向长期盘踞在物理学阵地的超距说宣战。与此同时，他还向另一种形而上学观点──流体说进行挑战。1833年，他总结了前人与自己的大量研究成果，证实当时所知摩擦电、伏打电、电磁感应电、温差电和动物电等五种不同来源的电的同一性。他力图解释电流的本质，导致他研究电流通过酸、碱、盐溶液，结果在1833～1834年发现电解定律，开创了电化学这一新的学科领域。他所创造的大量术语沿用至今。电解定律除本身的意义外，也是电的分立性的重要论据。 1837年他发现电介质对静电过程的影响，提出了以近距“邻接”作用为基础的静电感应理论。不久以后，他又发现了抗磁性。在这些研究工作的基础上，他形成了“电和磁作用通过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。”于是，介质成了“场”的场所，场这个概念正是来源于法拉第。正如爱因斯坦所说，引入场的概念，是法拉第的最富有独创性的思想，是牛顿以来最重要的发现。牛顿及其他学者的空间，被视作物体与电荷的容器；而法拉第的空间，是现象的容器，它参与了现象。所以说法拉第是电磁场学说的创始人。他的深邃的物理思想，强 烈地吸引了年轻的麦克斯韦。麦克斯韦认为，法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动力学更为合理，他正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论的决心闯入电磁学领域的。 法拉第坚信：“物质的力借以表现出的各种形式，都有一个共同的起源”，这一思想指导着法拉第探寻光与电磁之间的联系。1822年，他曾使光沿电流方向通过电解波，试图发现偏振面的变化，没有成功。这种思想是如此强烈，执着的追求使他终于在1845年发现强磁场使偏振光的偏振面发生旋转。他的晚年，尽管健康状况恶化，仍从事广泛的研究。他曾分析研究电缆中电报信号迟滞的原因，研制照明灯与航标灯。 他的成就来源于勤奋，他的主要著作《日记》由16041则汇编而成；《电学实验研究》有3362节之多。 4、治学谨严刚正真诚 法拉第一生热爱真理，热爱人民，真诚质朴，作风严谨，这样的感人事迹很多。 他说：“一件事实，除非亲眼目睹，我决不能认为自己已经掌握。”“我必须使我的研究具有真正的实验性。”在1855年给化学家申拜因的信中说：“我总是首先对自己采取严厉的批判态度，然后才给别人以这样的机会。”在一次市哲学会的讲演中他指出：“自然哲学家应当是这样一些人：他愿意倾听每一种意见，却下定决心要自己作判断；他应当不被表面现象所迷惑，不对某一种假设有偏爱，不属于任何学派，在学术上不盲从大师；他应当重事不重人，真理应当是他的首要目标。如果有了这些品质，再加上勤勉，那么他确实可以有希望走进自然的圣殿。”他是这样说的，也确实是这样做的。 他在艰难困苦中选择科学为目标，就决心为追求真理而百折不回，义无反顾，不计名利，刚正不阿。他热爱人民，把纷至沓来的各种荣誉、奖状、证书藏之高阁，却经常走访贫苦教友的家庭，为穷人只有纸写的墓碑而浩然兴叹。他关心科学普及事业，愿更多的青少年奔向科学的殿堂。1826年他提议开设周五科普讲座，直到1862年退休他共主持过100多次讲座，并积极参与皇家学院每年“圣诞节讲座”凡19年。根据他的讲稿汇编出版了《蜡烛的故事》一书，被译为多种文字出版，是科普读物的典范。 他生活简朴，不尚华贵，以致有人到皇家学院实验室作实验时错把他当作守门的老头。1857年，皇家学会学术委员会一致决议聘请他担任皇家学会会长。对这一荣誉职务他再三拒绝。他说：“我是一个普通人。如果我接受皇家学会希望加在我身上的荣誉，那么我就不能保证自己的诚实和正直，连一年也保证不了。”同样的理由，他谢绝了皇家学院的院长职务。当英王室准备授予他爵士称号时，他多次婉言谢绝说：“法拉第出身平民，不想变成贵族”。他的好友J.Tyndall对此作了很好的解释：“在他的眼中看去，宫廷的华丽，和布来屯（Brighton）高原上面的雷雨比较起来，算得什么；皇家的一切器具，和落日比较起来，又算得什么？其所以说雷雨和落日，是因为这些现象在他的心里，都可以挑起一种狂喜。在他这种人的心胸中，那些世俗的荣华快乐，当然没有价值了”。“一方面可以得到十五万镑的财产，一方面是完全没有报酬的学问，要在这两者之间去选择一种。他却选定了第二种，遂穷困以终。”这就是这位铁匠的儿子、订书匠学徒的郑重选择。1867年8月25日逝世，墓碑上照他的遗愿只刻有他的名字和出生年月。 后世的人们，选择了法拉作为电容的国际单位，以纪念这位物理学大师。 名言 1、希望你们年青的一代，也能象蜡烛为人照明那样，有一分热，发一分光，忠诚而踏实地为人类伟大的事法拉第 业贡献自己的力量。 2、像蜡烛为人照明那样，有一分热，发一分光，忠诚而踏实地为人类伟大事业贡献自己的力量。 3、一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。 4、我不能说我不珍视这些荣誉，并且我承认它很有价值，不过我却从来不曾为追求这些荣誉而工作。 5、拼命去争取成功，但不要期望一定会成功。 6、科学家不应是个人的崇拜者，而应当是事物的崇拜者。真理的探求应是他唯一的目标。 7、爱情既是友谊的代名词，又是我们为共同的事业而奋斗的可靠保证，爱情是人生的良伴，你和心爱的女子同床共眠是因为共同的理想把两颗心紧紧系在一起。 8、只有无知，没有不满。 重要贡献   电学方面 他在电学方面的贡献最为显着。纪录中法拉第最早的实验乃是利用七半片便士、七片锌片以及六片浸过盐水的湿纸做成伏特电池。他并使用这个电池分解硫酸镁。1821年，在丹麦化学家韩·克利斯汀·奥斯特发现电磁现象後，戴维和威廉·海德·渥拉斯顿尝试设计一部电动机，但没有成功。法拉第在与他们讨论过这个问题後，继续工作并建造了两个装置以产生他称为「电磁转动」的现象：由线圈外环状磁场造成的连续旋转运动。他把导线接上化学电池，使其导电，再将导线放入内有磁铁的汞池之中，则导线将绕着磁铁旋转。这个装置现称为单极电动机。这些实验与发明成为了现代电磁科技的基石。但此时法拉第却做了一件不智之举，在没有通知戴维跟渥拉斯顿情况下，擅自发表了此项研究成果。此举招来诸多争议，也迫使他离开电磁学研究数年之久。 在这个阶段，有些证据指出戴维可能有意阻碍法拉第在科学界的发展。如在1825年，戴维指派法拉第进行光学玻璃实验，此实验历时六年，但没有显着的进展。直到1829年，戴维去世，法拉第停止了这个无意义的工作并开始其他有意义的实验。在1831年，他开始一连串重大的实验，并发现了电磁感应，虽然在福朗席斯科·札德启稍早的工作可能便预见了此结果，此发现仍可称为法拉第最大的贡献之一。这个重要的发现来自於，当他将两条独立的电线环绕在一个大铁环，固定在椅子上，并在其中一条导线通以电流时，另外一条导线竟也产生电流。他因此进行了另外一项实验，并发现若移动一块磁铁通过导线线圈，则线圈中将有电流产生。同样的现象也发生在移动线圈通过静止的磁铁上方时。 他的展示向世人建立起“磁场的改变产生电场”的观念。此关系由法拉第电磁感应定律建立起数学模型，并成为四条麦克斯韦方程组之一。这个方程组之後则归纳入场论之中。法拉第并依照此定理，发明了早期的发电机，此为现代发电机的始祖。1839年他成功了一连串的实验带领人类了解电的本质。法拉第使用“静电”、电池以及“生物生电”已产生静电相吸、电解、磁力等现象。他由这些实验，做出与当时主流想法相悖的结论，即虽然来源不同，产生出的电都是一样的，另外若改变大小及密度（电压及电荷），则可产生不同的现象。 在他生涯的晚年，他提出电磁力不仅存在於导体中，更延伸入导体附近的空间里。这个想法被他的同侪排斥，法拉第也终究没有活着看到这个想法被世人所接受。法拉第也提出电磁线的概念：这些流线由带电体或者是磁铁的其中一极中放射出，射向另一电性的带电体或是磁性异极的物体。这个概念帮助世人能够将抽象的电磁场具象化，对於电力机械装置在十九世纪的发展有重大的影响。而这些装置在之後的十九世纪中主宰了整个工程与工业界。1845年他发现了被他命名为抗磁性(diamagnetism)现在则称为法拉第效应的现象：一个线性极化的光线在经过一物体介质时，外加一磁场并与光线的前进方向对齐，则此磁场将使光线在空间中划出的平面转向。他在笔记本中写下：“我终於在‘阐释一条磁力曲线’—或者说‘力线’—及‘磁化光线’中取得成功。”（（"Ihaveatlastsucceededinilluminatingamagneticcurv'orlineofforc'andinmagnetisingarayofligh'"）。这个实验证明了光和磁力有所联系。 在对於静电的研究中，法拉第发现在带电导体上的电荷仅依附於导体表面，且这些表面上的电荷对於导体内部没有任何影响。造成这样的原因在於在导体表面的电荷彼此受到对方的静电力作用而重新分布至一稳定状态，使得每个电荷对内部造成的静电力互相抵销。这个效应称为遮蔽效应，并被应用於法拉利笼上。虽然法拉第是一位非常出色的实验学家，他的数学能力与之相形就显得相当薄弱，只能计算简单的代数，甚至难以应付三角学。不过法拉第懂得使用条理清晰且简单的语言表达他科学上的想法。他的实验成果後来被詹姆斯·克拉克·麦克斯韦使用，并建立起了现在电磁理论的基础方程式。 化学方面 法拉第最早的化学成果来自於担任戴维助手的时期。他花了很多心血研究氯气，并发现了两种碳化氯。法拉第也是第一个学者实验（虽然较为粗略）观察气体扩散，此现象最早由约翰·道尔顿发表，并由汤玛斯·葛兰姆及约瑟夫·罗斯密特揭露其重要性。他成功的液化了多种气体；他研究过不同的钢合金，为了光学实验，他制造出多种新型的玻璃。其中一块样品後来在历史上占有一席之地，因为在一次当法拉第将此玻璃放入磁场中时，他发现了极化光平面受磁力造成偏转及被磁力排斥。 他也尽心於创造出於一些化学的常用方法，用结果、研究目标以及大众展示做为分类，并从中获得一些成果。他发明了一种加热工具，是本生灯的前身，在科学实验室广为采用，作为热能的来源。法拉第在多个化学领域中都有所成果，发现了诸如苯等化学物质（他称此物质为双碳化氢(bicarburetofhydrogen)），发明氧化数，将如氯等气体液化。他找出一种氯水合物的组成，这个物质最早在1810年由戴维发现。法拉第也发现了电解定律，以及推广许多专业用语，如阳极、阴极、电极及离子等，这些词语大多由威廉·休艾尔发明。由於这些成就，很多现代的化学家视法拉第为有史以来最出色的实验科学家之一。 个人评价   是法拉第把磁力线和电力线的重要概念引入物理学，通过强调不是磁铁本身而是它们之间的“场”，为当代物理学中的许多进法拉第展开拓了道路，其中包括麦克斯韦方程。法拉第还发现如果有偏振光通过磁场，其偏振作用 就会发生变化。这一发现具有特殊意义，首次表明了光与磁之间存在某种关系。 法拉第的一生是伟大的，法拉第其人又是平凡的,他非常热心科学普及工作,在他任皇家研究所实验室主任后不久，即发起举行星期五晚间讨论会和圣诞节少年科学讲座。他在100多次星期五晚间讨论会上作过讲演，在圣诞节少年科学讲座上讲演达十九年之久.他的科普讲座深入浅出，并配以丰富的演示实验，深受欢迎。法拉第还热心公众事业，长期为英国许多公私机构服务.他为人质朴、不善交际、不图名利、喜欢帮助亲友.为了专心从事科学研究，他放弃了一切有丰厚报酬的商业性工作.他在1857年谢绝了皇家学会拟选他为会长的提名，他甘愿以平民的身份实现献身科学的诺言，终身在皇家学院实验室工作一辈子，当一个平凡的迈克尔·法拉第。 1867年8月25日，平民迈克尔·法拉第在书房安详地离开了人世。一代科学巨星，在谱写完他不平凡的人生，给人类留下无价的宝藏以后与世长辞。法拉第的贡献惠及每个人，把人类文明提高到空前高度，把文明进程提前几十几百年，不能用金钱衡量其伟绩，如果硬用金钱衡量的话，有人说过超过全球股票价值，比他名气大的人还有：如牛顿如爱因斯坦们，但就对人类直接贡献来说，最大应属于法拉第以及发明青霉素的弗来明，没有人能同太阳比光辉，设立太阳节也不行，但是法拉第确实给人类带来光明动力。铭记先人才会进步，也许对人类贡献最大的是科学家，不是政客，500年后政客都会淡出的，而法拉第们是不朽的。