法拉第(1917-1867)1791年9月22日生在一個(gè)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(gè)鐵匠.法拉第小時(shí)候受到的學(xué)校教育是很差的.十三歲時(shí),他就到一家裝訂和出售書籍兼營文具生意的鋪?zhàn)永锂?dāng)了學(xué)徒.但與眾不同的是他除了裝訂書籍外,還經(jīng)常閱讀它們.他的老板也鼓勵(lì)他,有一位顧客還送給了他一些聽倫敦皇家學(xué)院講演的聽講證.1812年冬季一天,正當(dāng)拿破侖的軍隊(duì)在俄羅斯平原上遭到潰敗的時(shí)候,一位二十一歲的青年人來到了倫敦皇家學(xué)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(shí)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(qǐng)者.
當(dāng)上了戴維的助手后,不久他就成為皇家學(xué)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(jìn)行了18個(gè)月,這對(duì)法拉第的教育起了重大作用.他見到了許多著名的科學(xué)家,象安培、伏特、阿拉戈和蓋?呂薩克等,其中幾位學(xué)者立即發(fā)現(xiàn)了這位陪伴戴維的樸實(shí)年青人的才華.
法拉第的科學(xué)活動(dòng)是驚人的.他從歐洲大陸旅游回來后,幾年內(nèi)都致力于化學(xué)分析,并在皇家學(xué)院擔(dān)任助手工作,其中包括對(duì)戴維的重要協(xié)助.他在1816年發(fā)表的第一篇論文,是論述托斯卡納生石灰的性質(zhì)的.1860年前后,法拉第的研究活動(dòng)結(jié)束時(shí),他的實(shí)驗(yàn)筆記已達(dá)到一萬六千多條,他仔細(xì)地依次編號(hào),分訂成許多卷,在這里法拉第快樂的顯示了他過去當(dāng)裝訂工時(shí)學(xué)會(huì)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(xué)實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)動(dòng)(1821);氣體液化(1823,1845);光學(xué)玻璃(1825-1831);苯的發(fā)明(1825);電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1831);不同來源的電的同一性(1832);電化學(xué)分解(1832年起);靜電學(xué),電介質(zhì)(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(dòng)思想"(1846年起);重力和電(1849年起);時(shí)間和磁性(1857年起).
在大約1830年以前,法拉第主要是一位化學(xué)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(fā)現(xiàn).法拉第的第一個(gè)科學(xué)活動(dòng)時(shí)期終止于1830年,那時(shí)他已成為很有成就的專業(yè)分析化學(xué)和實(shí)際顧問,而且更重要的是,由于他的堅(jiān)實(shí)的科學(xué)成就,已贏得了國際聲譽(yù).這些科學(xué)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(xiàn)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(dòng)物油加熱而制成的,儲(chǔ)存在圓柱形鐵罐內(nèi),它往往在鐵罐內(nèi)殘留下一種液體.法拉第非常仔細(xì)而巧妙地對(duì)這種殘余液體進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)它含有一種沸點(diǎn)固定在80℃的成分,它的大致組分為CH.這就是苯,它是有機(jī)化學(xué)的主要支柱之一.但是法拉第發(fā)現(xiàn)苯時(shí),并沒有認(rèn)識(shí)到它在后來的重要性,當(dāng)然也不了解它的奇異的分子結(jié)構(gòu).這些發(fā)明和發(fā)現(xiàn)表明,如果法拉第沒有其他貢獻(xiàn),他也將被認(rèn)為是杰出的化學(xué)家.
事實(shí)上,在十九世紀(jì)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(gè)彎成倒"V"字形的結(jié)實(shí)的玻璃管.他在玻璃管一端放入產(chǎn)生氣體的物質(zhì),把另一端浸在致冷混合液體中.這時(shí)放出的氣體使管內(nèi)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(zhì).
1818年起,法拉第和一位外科醫(yī)生、皇家學(xué)會(huì)會(huì)員斯托達(dá)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(dāng)時(shí)所用的鋼產(chǎn)品更強(qiáng),能用來制造更鋒利的刀片.當(dāng)時(shí)的冶金技術(shù)仍然偏重于經(jīng)驗(yàn)技術(shù).印度生產(chǎn)的一種"烏茲鋼",是當(dāng)時(shí)最優(yōu)質(zhì)的刀片鋼.法拉第和斯托達(dá)特在鐵內(nèi)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(dá)特在1823年去世,法拉第轉(zhuǎn)到其他工作去了.他們當(dāng)時(shí)是可能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代冶金學(xué)的一些重要結(jié)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(zhì)量很高.
所有這些工作都證明了法拉第卓越的化學(xué)才能和工藝才能.他把他的豐富經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為一本六百多頁的巨著《化學(xué)操作》中,于1827年出版.這是法拉第除了電學(xué)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(xì)閱讀它,也會(huì)給人一種直接和新穎的非凡印象.
戴維曾想表示他對(duì)法拉第的感激,但皇家學(xué)院經(jīng)濟(jì)一直困難.1825年他建議任命法拉第為實(shí)驗(yàn)室主任,以表示他的敬意.此后不久,法拉第創(chuàng)辦了一個(gè)定期的"星期五晚講座",至今仍延續(xù)下來.法拉第曾花費(fèi)了許多精力來提高他的講演藝術(shù),并且為此而名聲卓著.他對(duì)講演提出了各種建議和準(zhǔn)則,完善到包括一切細(xì)節(jié),這些建議和準(zhǔn)則一直傳給了皇家學(xué)院現(xiàn)在的講演人.盡管皇家學(xué)院的聽講費(fèi)頗為昂貴,但只要是法拉第講演,講演大廳里就會(huì)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(shè)立了專門的通俗講演,在圣誕節(jié)期間舉行,他的圣誕節(jié)講座的主題之一是《蠟燭的化學(xué)史》.一個(gè)多世紀(jì)以來,曾經(jīng)鼓舞了無數(shù)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(yán)格地削減社會(huì)活動(dòng),而把全部精力用于實(shí)驗(yàn)研究.人們得到的印象是,只有實(shí)驗(yàn)研究才是他真正的興趣所在.他不參加任何社會(huì)活動(dòng),拒絕了許多授給他的榮譽(yù),包括1857年要選他為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長.
法拉第成就最大的時(shí)期是1830至1839年,當(dāng)時(shí)他是對(duì)現(xiàn)代電學(xué)發(fā)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)的第一流科學(xué)家.1821年他研究了奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁作用,作出了一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn):磁作用的方向是與產(chǎn)生磁作用的電流的方向垂直的.法拉第還制成了一種電動(dòng)機(jī),證明了導(dǎo)線在恒定磁場內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng).他甚至還證明了在地磁場內(nèi)的這種轉(zhuǎn)動(dòng).這個(gè)實(shí)驗(yàn)給他本人和他的同時(shí)代人都留下了深刻的印象.
法拉第堅(jiān)信,電與磁的關(guān)系必須被推廣,如果電流能產(chǎn)生磁場,磁場也一定能產(chǎn)生電流.法拉第為此冥思苦想了十年.他做了許多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都失敗了.直到1831年年底,他才取得了巨大的突破他發(fā)明了一種電磁電流發(fā)生器,這就是最原始的發(fā)電機(jī).這時(shí)的法拉第不僅作出了跨時(shí)代的貢獻(xiàn)而且奠定了未來電力工業(yè)的基礎(chǔ).
曾有一個(gè)政治家問法拉第,他的發(fā)明有什么用處.他回答說:"我現(xiàn)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(fā)現(xiàn).許多物質(zhì)在做成細(xì)針時(shí)會(huì)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(chǎn)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(xì)研究的一種現(xiàn)象,為此法拉第花費(fèi)了好幾個(gè)月來研究它.
法拉第在他的一篇短文《對(duì)射線振動(dòng)的一些想法》中包含了一些令人驚異的新的基本觀點(diǎn).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(duì)射線振動(dòng)的一此些想法》一文中明確地提出了橫向磁擾動(dòng)的傳播的概念而為顧正常的磁擾動(dòng).他提出的光的電磁理論,實(shí)質(zhì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用來計(jì)算傳播速度."
在十九世紀(jì)五十年代,法拉第的科學(xué)活動(dòng)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(shí)驗(yàn),但速度已不如前.他力圖找出重力和電之間的相互作用,結(jié)果是否定的.但這探索從法拉第愛因斯坦,一直到現(xiàn)在,仍在繼續(xù)進(jìn)行.1862年法拉第做了最后一次實(shí)驗(yàn),試圖發(fā)現(xiàn)磁場對(duì)放在磁場內(nèi)的光源發(fā)出的光線的影響,但結(jié)果是否定的,因?yàn)樗玫膬x器還不夠靈敏,不能探測(cè)到這種微細(xì)的效應(yīng).三十年后,當(dāng)時(shí)還是青年的塞曼,從閱讀法拉第的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃受到啟發(fā),他用更精密的儀器重新做實(shí)驗(yàn),,發(fā)現(xiàn)了塞曼效應(yīng),它是新原子物理學(xué)的先兆之一.
1860年他發(fā)表了他最后一次圣誕節(jié)講演,18645年他辭去了皇家學(xué)院教授職務(wù).他于1867去世,終年七十六歲.
法拉第被公認(rèn)為最偉大的"自然哲學(xué)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(shí)代.豐富的想象力加上足智多謀的實(shí)驗(yàn)才能,工作熱情和相應(yīng)的耐性,使他能夠迅速地分辨假象,統(tǒng)觀一切.他具有哲學(xué)思想,他在幾何學(xué)和空間上的洞察力,以及善于持久思考的能力,正好補(bǔ)償了他數(shù)學(xué)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(xué)家獲得成功的條件.是勤奮和堅(jiān)韌精神加上良好的感覺能力和機(jī)智嗎?難道適度的自信和認(rèn)真精神不是必要的條件嗎?許多人的失敗難道不是因?yàn)樗麄兯蛲氖谦C取名望,而不是純真地追求知識(shí),以及因獲得知識(shí)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(xiàn)身于科學(xué)的高尚的和成功的人,他們?yōu)樽约韩@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(shè)想一個(gè)人有了這種感情能夠作出科學(xué)發(fā)現(xiàn).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(shí)驗(yàn)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(yán)格要求自己,我想他們已成為有成就的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)家了."
開爾文勛爵對(duì)法拉第非常了解,他在紀(jì)念法拉第的文章中說:"他的敏捷和活躍的品質(zhì),難以用言語形容.他的天才光輝四射,使他的出現(xiàn)呈現(xiàn)出智慧之光,他的神態(tài)有一種獨(dú)特之美,這有幸在他家里 -- 皇家學(xué)院見過他的任何人都會(huì)感覺到的,從思想最深刻的哲學(xué)家到最質(zhì)樸的兒童."
