物理名人法拉第介紹
一、生平簡介
法拉第(Michael Faraday,1791～1867年)，英國家、化學(xué)家。1791年9月22日生于倫敦。父親是鐵匠，母親識字不多，法拉第從小生長在貧苦的家庭中，不可能受到較多的教育。9歲時，父親去世了。法拉第不得不去文具店當學(xué)徒。1805年到書店當圖書裝訂工，這使他有機會接觸到各類書籍。每當他接觸到有趣的書籍時就貪婪地讀起來，尤其是百科全書和有關(guān)電的書本，簡直使他著了迷。繁重的體力勞動，無知和貧窮，都沒有能阻擋法拉第向科學(xué)進軍。
有一次，法拉第去聽著名科學(xué)家戴維的講座，他認真地記筆記，并把它裝成精美的書冊。然后把這本筆記本和一封毛遂自薦的信于1812年圣誕節(jié)前夕，一起寄給戴維。在戴維的介紹下，法拉第終于進入皇家學(xué)院實驗室并當了他的助手。
法拉第在實驗室工作半年后，隨戴維去歐洲旅行。對法拉第來說，這次旅行相當于上了“社會大學(xué)”，他結(jié)識了許多科學(xué)家，如蓋2呂薩克、安培等，還學(xué)到許多科學(xué)知識，大開眼界。法拉第回國后，發(fā)揮出驚人的才干，不斷取得成果。
1821年他任皇家學(xué)院實驗室總監(jiān)。1824年被選為皇家學(xué)會會員。1825年接替戴維任實驗室主任。1846年法拉第榮獲倫福德獎?wù)潞突始覄渍隆?/p>
1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這在物理學(xué)上起了重大的作用。1834年他研究電流通過溶液時產(chǎn)生的化學(xué)變化，提出了法拉第電解定律。
法拉第不計較名譽地位，更不計較錢財。他拒絕了制造商的高價聘請，謝絕了大家提名他為皇家學(xué)會會長和維多利亞女皇準備授與他的爵位，終身在皇家學(xué)院實驗室工作，甘愿當個平民邁克爾2法拉第。 1867年8月25日法拉第與世長辭。
二、科學(xué)成就
1．在物理學(xué)方面
法拉第在物理學(xué)方面的主要貢獻是對電磁學(xué)進行了比較系統(tǒng)的實驗研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，總結(jié)出電磁感應(yīng)定律；發(fā)明了電磁學(xué)史上第一臺電動機和發(fā)電機；發(fā)現(xiàn)了電解定律；提出電場、磁場第重要概念。他是十九世紀電磁域中最偉大的實驗家。他寫成的巨著《電學(xué)的實驗研究》，收集了3362個條目，詳細記述了他做過的實驗，總結(jié)出帶有規(guī)律性的成果，是一部珍貴的科學(xué)文獻。
(1)制作了歷史上第一臺電動機
1821年9月3日，法拉第重做了奧斯特的實驗，他用小針放在放在載流銅導(dǎo)線周圍的不同位置，發(fā)現(xiàn)小磁針有沿著環(huán)繞以導(dǎo)線為軸的圓周旋轉(zhuǎn)的傾向。根據(jù)這一現(xiàn)象，法拉第設(shè)計制作了一種“電磁旋轉(zhuǎn)器”，讓載有電流的導(dǎo)線在一個馬蹄形磁鐵的磁場中轉(zhuǎn)動，這就是科學(xué)史上最早的一臺電動機
(2)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象
1831年8月，法拉第用一個 英寸厚、外徑6英寸的軟鐵圓環(huán)，繞有兩股約緣線圈A和B，B的兩端用一條導(dǎo)線連成一個閉合回路，導(dǎo)線下面平行放置一根磁針。A和一組電池組、一個開關(guān)連接成另一個閉合回路。法拉第發(fā)現(xiàn)，在合上開關(guān)有電流通過線圈A的瞬間，磁針偏轉(zhuǎn)；斷開開關(guān)切斷電流的瞬間，磁針也偏轉(zhuǎn)。但是法拉第并不滿足，立即提出了兩個十分深刻的問題。第一，上述實驗中是否一定要用軟鐵磁環(huán)，沒有行不行？第二，線圈A是否可以不要，改用磁棒代替？10月17日法拉第做了一個現(xiàn)在人們熟知的，他用一個接有電流計、線圈的閉合回路，把一根永久磁棒迅速插入線圈或迅速拔出，都可以發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn)。法拉第在11月24日，向英國倫敦皇家學(xué)會報告了他的重大發(fā)現(xiàn)，歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種情
況：一、變化著的電流；二、變化著的磁；三、運動的穩(wěn)恒電流；四、運動的磁鐵；五、在磁場中運動的導(dǎo)線。法拉第在報告中，把他所觀察的現(xiàn)象正式定名叫“電磁感應(yīng)”。
(3)在實驗基礎(chǔ)上總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律
1851年在《論磁力線》一書中正式提出電磁感應(yīng)定律：“形成電流的力和所切割的磁力線根數(shù)成正比�！�
(4)制成第一臺圓盤發(fā)電機
在發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象以后，法拉第設(shè)計了圓盤發(fā)電機實驗把一個銅盤放在一個大的馬蹄形磁鐵的兩極中間，銅盤的軸和邊緣各引出一根導(dǎo)線，同電流計相連，構(gòu)成閉合回路。當銅盤旋轉(zhuǎn)的時候，電流計指示出回路中有電流產(chǎn)生。這就是發(fā)電機的雛形。
(5)提出了電場和磁場的概念
法拉第的又一個重要成果，是提出了場的概念和力線的圖象。他反對電、磁之間超距作用的說法，設(shè)想帶電體、磁體或電流周圍空間存在一種從電或磁激發(fā)出來的物質(zhì)，它們無所不在，是一種象以太那樣的連續(xù)介質(zhì)，起到傳遞電力、磁力的媒介作用。他把這些物質(zhì)稱做電場、磁場。法拉第還憑借著驚人的想象力，和流體力學(xué)中的流場類比，提出電場和磁場是由力的線和力的管子組成的，正是這些力線、力管，把不同的電荷、磁體或電流連接在一起。1852年，他用鐵粉顯示出磁棒周圍磁力線的形狀。
(6)暗示了電磁波存在的可能性，并預(yù)言了光可能是一種電磁振動的傳播
1832年，法拉第還用極深邃的物理洞察力對光和電的關(guān)系作出了研究。他給英國倫敦皇家學(xué)會寫了一封密封信，信上寫著：“現(xiàn)在應(yīng)當收藏在皇家學(xué)會的檔案館里的一些新的觀點�！边@封信在檔案館里躺了一百多年，直到1938年才為后人重新發(fā)現(xiàn)，啟了封。法拉第在信中預(yù)言了磁感應(yīng)和電感應(yīng)的傳播，暗示了電磁波存在的可能性，還預(yù)言了光可能是一種電磁振動的傳播。他還發(fā)現(xiàn)了光的偏振面在磁場中旋轉(zhuǎn)的旋光效應(yīng)。
2．在化學(xué)方面的貢獻
(1)法拉第發(fā)現(xiàn)了電解第一和第二定律，開創(chuàng)了電化學(xué)領(lǐng)域，并且引入了陽極、陰極、陰離子，陽離子等現(xiàn)在仍在普遍使用的術(shù)語。
(2) 他研究了氯，發(fā)現(xiàn)兩種新的氯化碳，通過實驗研究了氣體擴散和幾種氣體的液化，還研究了合金鋼的性能，等等。
三、趣聞軼事
1．當年提攜恩情重，后來排擠反為仇。
1812年12月的一天，英國青年化學(xué)家戴維爵士正在家里養(yǎng)病，一清早仆人把一大堆郵件整整齊齊放到沙發(fā)旁邊的茶幾上。戴維隨手取出一只最大的信封，拆開來一看，是一本厚厚的書，有368頁。硬封面上燙了金字：“戴維爵士講演錄”。奇怪，那個出版商連招呼都不打一聲，借了我的名字出書？再翻開內(nèi)頁，原來這300多頁書竟是用漂亮的字體手工抄寫的，而且?guī)Ц搅瞬簧倬赖牟鍒D。這下戴維如附墜入五里霧中，莫名妙了。翻著，書中落下一張信箋，原來是封短信，大意是：“我是一個剛剛滿師的訂書學(xué)徒，很熱愛化學(xué)，有幸聽過您4次講演，整理了這本筆記，現(xiàn)送上。如能蒙您提攜，改變我目前的處境，將不勝感激云云。最后的簽名是邁克爾2法拉第(1791～1867)，戴維將信看了兩遍，想自己也是苦出生，小時候挺淘氣，多虧了倫福德伯爵的提攜才有了今天，想到這里，不由動了惻隱之心，竟提起大鵝毛筆寫了一封回信：
先生：
承蒙寄來大作，讀后不勝愉快。它展示了你巨大的熱情，記憶力和專心致志的精神。最近我不得不離開倫敦，到一月底才能回來，到時我將在你方便的時候見您。我很樂意為你效勞，我希望這是我力所能及的事�！�2戴維
在戴維的大力推薦下，1812年3月法拉第才告別了整整干了7年的訂書工生涯，到皇家學(xué)院上班，擔任了實驗室的助理工。
1820年皇家學(xué)會的沃拉斯特會在了解了奧斯特的實驗后，他想：既然電與磁有聯(lián)系，電能讓磁動，磁為何不能讓電也動呢？他找過戴維，還設(shè)計了一個實驗，在大磁鐵旁放一根通電導(dǎo)線，看看它會不會轉(zhuǎn)動，可沒有成功。1821年當法拉第發(fā)現(xiàn)了載流導(dǎo)線繞磁體旋轉(zhuǎn)的論文后，卻傳來了一些流言蜚語，說法拉第剽竊別人的成果，而散布這種言論的正是戴維。法拉第陷入十分苦惱之中，但是法拉第不愿因此與恩師反目，再說這些年來他也逆來順受慣了。所以他在親自登門向沃拉斯特解釋之后，就悄然退出了電磁研究領(lǐng)域，而將注意力轉(zhuǎn)向化學(xué)。這種人際關(guān)系的內(nèi)耗使科學(xué)事業(yè)蒙受了損失。當時法拉第已經(jīng)在日記中寫下了“轉(zhuǎn)磁為電”幾個字。如果戴維此時能幫他一把的話，電磁感應(yīng)現(xiàn)象也不會等到10年之后才被發(fā)現(xiàn)了。
1823年3月法拉第液化氯氣成功了。皇家學(xué)會的會員們十分贊賞法拉第的才華，有29人（其中有沃拉斯特）聯(lián)名報他當會員。戴維聽說此事大發(fā)雷霆，氣沖沖地要法拉第去劃掉自己的名字，還說服學(xué)會的教授們撤銷對泊拉第作為會員候選人的提名。1824年1月在皇家學(xué)會就法拉第的會員資格進行無記名投標，其中有一張反對票，就是戴維投的。正是：當年提攜恩情重，今天排擠反為仇。戴維這個人的心態(tài)也夠復(fù)雜的。
法瓣第一生中一直對自己的恩師懷著敬重和感激之情，晚年，法拉第還經(jīng)常指著墻上戴維的畫像顫抖地說：“這是一位偉大的人呀！”
2．從無意中的覺察到偉大的發(fā)現(xiàn)
在法拉第的思想中，確信物理學(xué)所涉及的自然界的各種力是互相緊密地聯(lián)系著的。他分析了電流的磁效應(yīng)以后認為，既然電可以產(chǎn)生磁，反過來磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。他在1822年的一篇日記中就寫了這樣的話：“把磁轉(zhuǎn)化成電�！狈ɡ诔@個目標，堅定不移地堅持實驗、研究近十年，經(jīng)歷五次重大失敗，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
1831年8月，法拉第做了一個新裝置。他在直徑6英寸的鐵環(huán)的半邊，用銅絲繞成線圈，接上電流計；在鐵環(huán)的另一半也紅了一組線圈，接到由100個伏打電池連成的電池組上。合閘，法拉第覺得電流計的指針晃動了一下，他定神細看，指針仍指在零點，法拉第查看了桌上的儀器：A段的線圈仍連著電池組，B段的線圈仍連著電流計�！叭绻羔樥娴膭舆^了，它應(yīng)該不斷地來回擺動，或者偏向一邊��！可現(xiàn)在指針為什么又指在零點不動呢？”法拉第想不出個所以然，只得手拆線了。這時電流計上的指針又動了。這一回他看清楚了。這次指針是向與剛才相反的方向偏轉(zhuǎn)，接著又回到了零點，法拉第反復(fù)地合上、拉開電閘，見到指針不住地來回擺動。為什么指針總是這樣來回擺動呢？法拉第百思不得其解。他給朋友查理2菲利浦斯的信中說：“我目前正忙于電磁研究，而且我想，我已經(jīng)抓到了一點苗頭，但是一時還講不出什么道理。可是我在全力以赴之后，最后從水里抓到的，可能不是一條魚，而是根稻草�！�
發(fā)現(xiàn)了由磁生電的現(xiàn)象之后，法拉第又經(jīng)過二個月的奮戰(zhàn)，他找到了一種更為簡單的辦法，用一根第形磁鐵和一個閉合線圈，也可以獲得這種大小、方向不斷變化的電流。
法拉第就在不斷重復(fù)這個實驗的時候，領(lǐng)悟到磁并不能產(chǎn)生電，只有運動的磁才能生電�。≡S多年來，那么多有才華的科學(xué)家孜孜不倦、苦心探索的問題，答案竟是如此簡單。他們之所以在電磁的大門外徘徊不前，原來是“靜電”和“靜磁”的框架束縛了他們的頭腦。這說怪也不怪，大凡人們在思考問題的時候，總喜歡按習(xí)慣的方法和現(xiàn)有的思想體系來進行邏輯推理，這叫做思維定勢。到了這一步創(chuàng)造能力已被窒息，再要前進就困難了。這時需要有膽識過人的科學(xué)家，敢于打破常規(guī)，另辟蹊徑，才能出奇制勝。法拉第的成功也正在于這一點，另外他的運氣也挺不錯，這也很重要，俗話說：“謀事在人，成事在天”！
3．“嬰兒”的誕生預(yù)示著電氣化時代的到來
再說法拉第發(fā)現(xiàn)了“動磁生電”現(xiàn)象之后，很快總結(jié)它的規(guī)律。這一規(guī)律啟發(fā)了法拉第去研制一種發(fā)電機：使導(dǎo)體有規(guī)律地切割磁力線，從而產(chǎn)生一股持續(xù)的電流來。經(jīng)過幾天的琢磨，10月28日法拉第在他的日記本上畫出了他構(gòu)想的發(fā)電機草圖。
一天法拉第在皇家學(xué)會表演他的發(fā)電機時，一位貴婦人冷冷地說：“這玩意兒有什么用呢？”法拉第機智地回答：“夫人，你不應(yīng)當去問一個剛出生的嬰兒會有什么出息，誰也不能預(yù)料嬰兒長大成人之后會怎么樣？”
4．不愛金錢愛科學(xué)
法拉第從小就善于思考，經(jīng)常提出一些有意義的問題。有一天，他到一家訂戶送報，突然對花園的欄桿出了神，心想：如果我的`頭伸進欄桿里，而身子還在欄桿外，那么我究竟應(yīng)該算在欄桿的哪一邊呢？法拉第好提問題，以至別人這樣來形容他：他的頭“老是往前伸著，好象隨時準備向別人提問題似的。” 法拉第在書店學(xué)徒時，他不但博覽群書，而且用它們作指導(dǎo)，在宿舍里做了許多實驗。他的工錢除了吃飯以外，幾乎全部花在買實驗用品上。后來法拉第聽了戴維的講演，更下定了“獻身于科學(xué)”的決心。據(jù)說法拉第為了進皇家學(xué)院室工作，戴維曾經(jīng)同他進行過如下的談話，戴維一邊指著自己手上、臉上的傷疤，一邊對法拉第說：“牛頓說過：‘科學(xué)是個很厲害的女主人，對于為她獻身的人，只給予很少的報酬。’她不僅吝嗇，有時候還很兇狠呢。你看，我為她效勞十幾年，她給我的就是這樣的獎賞。”法拉經(jīng)堅定地說：“我不怕這個！”戴維又說：“這里工資很低，或許還不如你當訂書匠掙的錢多呢！”法拉第回答說：“錢多少我不在乎，只要有飯吃就行�！贝骶S追問一句：“你將來不會后悔吧？”法拉第頻頻點頭說：“我決不后悔！”就這樣，法拉第正式踏進了科學(xué)的殿堂。
法拉第在科學(xué)的征途上走過了半個多世紀，他始終如一地實踐了自己“獻身于科學(xué)”的諾言。由于法拉第在電學(xué)和化學(xué)研究上出了名，有一段時間，法院曾經(jīng)聘請他做專家作證的工作。在不到一年時間里，法拉第獲得了五千鎊的報酬。這時候，一位朋友勸法拉第辭去皇家學(xué)會的研究工作，告訴他“如果繼續(xù)干下去，每年可以穩(wěn)賺二萬五千鎊”。當時皇家學(xué)會每年給法拉第的報酬只有五百鎊。愛科學(xué)不愛金錢的法拉第經(jīng)過鄭重考慮，為了專心進行科學(xué)研究，毅然辭去了專家作證的工作。
法拉第經(jīng)常不分晝夜地在實驗室里工作，為了利用每一分鐘時間，凡是和實驗無關(guān)的事情，他盡量推辭、謝絕；他不去朋友家吃飯；不上劇院看戲。他不停地做實驗，記筆記。在他的實驗日記上，記滿了“沒有效果”、“沒有反應(yīng)”、“不行”、“不成”等字樣。1855年出版的八卷《法拉第日記》就是他日夜辛勤工作的明證，他的一系列重大科學(xué)成果，就是他心血和汗水的結(jié)晶。法拉第退休以后還念念不忘皇家學(xué)院實驗室，經(jīng)常去那里掃地、擦桌子、整理儀器。
法拉第不計較名譽地位，更不計較錢財，他拒絕了制造商的高薪聘請，謝絕了大家提名他為皇家學(xué)會會長和維多利亞女皇授與他的爵位，終身在皇家學(xué)院實驗室工作，甘原當個平民，1867年8月25日，他在倫敦去世，盡管法拉第一生中獲得各國贈給他的學(xué)位和頭銜多達94個，而遵照他的“一輩子當個平凡的邁克爾2法拉第”的意原，他的遺體被安葬在海洛特公墓，墓碑上只刻著三行字：邁克爾2法拉第，生于1791年9月22日，歿于1867年8月25日。后人為了紀念法拉第，特意用他的名字來命名電容的單位，簡稱“法”。
5．坐在椅子上平靜地離開了人間
法拉第在研究電感應(yīng)和磁感應(yīng)傳播時，一時還不能完整地表述出自己的新思想，感到數(shù)學(xué)基礎(chǔ)也不夠，于是他把自己的想法先寫了下來，信中說：
我傾向于把磁力從磁極向上散布，比作受擾動的水面的振動，或者比作聲音現(xiàn)象中空氣的振動；也就是說，我傾向于認為，振動理論將適用于電和磁的現(xiàn)象，正像它適用聲音，同時又很可能適用于光那樣。??——邁2法拉第于皇家學(xué)院，1832年3月12日
法拉第小心翼翼地將信封好，存放在皇家學(xué)院的保險箱里，希望有一天自己的想法會有知音，并得到發(fā)展和證實。光陰荏苒，彈指整整23年過去了，還未見有人問津這個領(lǐng)域，此時法拉第已經(jīng)垂垂老矣。想到自己的理論也許再要過一百年才能人發(fā)現(xiàn)，心里不覺有點凄然，他感嘆說道：“那個時候我也許是看不見嘍！”且說那天法拉第正在嘆息不已時，突然，放在桌上新到專業(yè)期刊上一篇醒目的標題跳入了他的眼簾：《論法拉第的力線》。法拉第一陣激動，他如饑似渴地將論文讀了一遍，真是一篇好文章�。∥恼掳逊ɡ诔錆M力線的比作一種流體場，又借助了流體力學(xué)的研究成果，推導(dǎo)出一組矢量微分方程。法拉第想自己從小失學(xué)，最缺的就是數(shù)學(xué)，現(xiàn)在突然降下了這么一位理解自己思想，又長于數(shù)學(xué)和幫手，真是高興得樂不可支�！肮�，我的理論后繼有人了！”法拉第感到無限的欣慰。
幾年后，也就是1860年，70高齡的法拉第在自己的寓所里會見了比他年輕40歲的麥克斯韋，他高興地說：“當我知道你用數(shù)學(xué)來構(gòu)造這一主題，起初我?guī)缀鯂槈牧�，我驚訝地看到，你處理得如此之好��！”“先生能給我指出論文的缺點嗎？”麥克斯韋靦腆地說，“這是一篇出色的文章，”法拉第想了想說：“可是你不應(yīng)當停留于用數(shù)學(xué)來解釋我的觀點，而應(yīng)該突破它�！边@句話鼓勵了麥克斯韋不懈地努力，去攀登經(jīng)典電磁理論的頂峰，他終于在1865年前建立起了完整的電磁場理論方程。
1867年8月25日幸運的法拉第在看到了自己的理論后繼有人，經(jīng)典電磁學(xué)理論大廈完全竣工之后，坐在椅了上平靜地離開了人間。
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