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法拉第
  中文名称: 法拉第
  生 卒 年: 1917—1867
  国  别: 英国

  生平简介

  法拉第 (1917—1867)

  法拉第1791年9月22日生在一个手工工人家庭,家里人没有特别的文化,而且颇为贫穷。法拉第的父亲是一个铁匠。法拉第小时候受到的学校教育是很差的。十三岁时,他就到一家装订和出售书籍兼营文具生意的铺子里当了学徒。但与众不同的是他除了装订书籍外,还经常阅读它们。他的老板也鼓励他,有一位顾客还送给了他一些听伦敦皇家学院讲演的听讲证。1812年冬季一天,正当拿破仑的军队在俄罗斯平原上遭到溃败的时候,一位二十一岁的青年人来到了伦敦皇家学院,他要求和著名的院长戴维见面谈话。作为自荐书,他带来了一本簿子,里面是他听戴维讲演时记下的笔记。这本簿子装订得整齐美观,这位青年给戴维留下了很好的印象。戴维正好缺少一位助手,不久他就雇用了这位申请者。

  当上了戴维的助手后,不久他就成为皇家学院的一员。1813年戴维夫妇决定去欧洲大陆游历,他们带著法拉第作为秘书。这次旅游进行了18个月,这对法拉第的教育起了重大作用。他见到了许多著名的科学家,象安培、伏特、阿拉戈和盖·吕萨克等,其中几位学者立即发现了这位陪伴戴维的朴实年青人的才华。

  法拉第的科学活动是惊人的。他从欧洲大陆旅游回来后,几年内都致力于化学分析,并在皇家学院担任助手工作,其中包括对戴维的重要协助。他在1816年发表的第一篇论文,是论述托斯卡纳生石灰的性质的。1860年前后,法拉第的研究活动结束时,他的实验笔记已达到一万六千多条,他仔细地依次编号,分订成许多卷,在这里法拉第快乐的显示了他过去当装订工时学会的高超技能。这些笔记以及其他在装订成书以前或以后的几百条笔记,都已编成书分卷出版,其中最著名的是他的《电学实验研究》。

  法拉第所研究的课题广泛多样,按编年顺序排列,有如下各方面:铁合金研究(1818-1824);氯和碳的化合物(1820);电磁转动(1821);气体液化(1823,1845);光学玻璃(1825-1831);苯的发明(1825);电磁感应现象(1831);不同来源的电的同一性(1832);电化学分解(1832年起);静电学,电介质(1835年起);气体放电(1835年);光、电和磁(1845年起);抗磁性(1845年起);"射线振动思想"(1846年起);重力和电(1849年起);时间和磁性(1857年起)。

  在大约1830年以前,法拉第主要是一位化学家,但他曾在1821年第一次著手研究电和磁,可能由此而种下了种子,十年以后即有了伟大的发现。法拉第的第一个科学活动时期终止于1830年,那时他已成为很有成就的专业分析化学和实际顾问,而且更重要的是,由于他的坚实的科学成就,已赢得了国际声誉。这些科学成就包括制备一些新的碳化合物,如由他命名的“高氯化碳”或现代命名的“六氯乙烷”cci3.cc13和四氯乙烯cci2:cc12,以及研究伦敦照明用的气体(法拉第的哥哥在该部门工作)。这种气体是用动物油加热而制成的,储存在圆柱形铁罐内,它往往在铁罐内残留下一种液体。法拉第非常仔细而巧妙地对这种残余液体进行了分析,发现它含有一种沸点固定在80℃的成分,它的大致组分为ch。这就是苯,它是有机化学的主要支柱之一。但是法拉第发现苯时,并没有认识到它在后来的重要性,当然也不了解它的奇异的分子结构。这些发明和发现表明,如果法拉第没有其他贡献,他也将被认为是杰出的化学家。

  事实上,在十九世纪二十年代,他就已成功地液化了好几种气体。他最初所用的仪器非常简陋,只是一个弯成倒“v”字形的结实的玻璃管。他在玻璃管一端放入产生气体的物质,把另一端浸在致冷混合液体中。这时放出的气体使管内的压力增加。他就是采用这种简单技巧,液化了氯、二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化二氮、氨、氯化氢以及其他物质。

  1818年起,法拉第和一位外科医生、皇家学会会员斯托达特合作了几年,试图制造出一种改良钢,它的防锈能力要比英国当时所用的钢产品更强,能用来制造更锋利的刀片。当时的冶金技术仍然偏重于经验技术。印度生产的一种“乌兹钢”,是当时最优质的刀片钢。法拉第和斯托达特在铁内掺入其他金属,例如铂、银、钯、铬等,制成了各种合金钢,但斯托达特在1823年去世,法拉第转到其他工作去了。他们当时是可能发现现代冶金学的一些重要结果的。他们所制刀片的一些样品至今仍保存著,其中有一些质量很高。

  所有这些工作都证明了法拉第卓越的化学才能和工艺才能。他把他的丰富经验总结为一本六百多页的巨著《化学操作》中,于1827年出版。这是法拉第除了电学研究和其他研究论文集外所写的唯一的一本书。就是在今天仔细阅读它,也会给人一种直接和新颖的非凡印象。

  戴维曾想表示他对法拉第的感激,但皇家学院经济一直困难。1825年他建议任命法拉第为实验室主任,以表示他的敬意。此后不久,法拉第创办了一个定期的“星期五晚讲座”,至今仍延续下来。法拉第曾花费了许多精力来提高他的讲演艺术,并且为此而名声卓著。他对讲演提出了各种建议和准则,完善到包括一切细节,这些建议和准则一直传给了皇家学院现在的讲演人。尽管皇家学院的听讲费颇为昂贵,但只要是法拉第讲演,讲演大厅里就会挤得水泄不通。其他人的讲演平均只有三分之二的听众。除了星期五晚讲座外,法拉第还为儿童设立了专门的通俗讲演,在圣诞节期间举行,他的圣诞节讲座的主题之一是《蜡烛的化学史》。一个多世纪以来,曾经鼓舞了无数青年人,使他们从中获得快乐。这本书已被译成了许多种文字。

  一旦有了可能,法拉第就拒绝大部分兼职工作,严格地削减社会活动,而把全部精力用于实验研究。人们得到的印象是,只有实验研究才是他真正的兴趣所在。他不参加任何社会活动,拒绝了许多授给他的荣誉,包括1857年要选他为皇家学会会长。

  法拉第成就最大的时期是1830至1839年,当时他是对现代电学发现作出贡献的第一流科学家。1821年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用,作出了一项重大发现:磁作用的方向是与产生磁作用的电流的方向垂直的。法拉第还制成了一种电动机,证明了导线在恒定磁场内的转动。他甚至还证明了在地磁场内的这种转动。这个实验给他本人和他的同时代人都留下了深刻的印象。

  法拉第坚信,电与磁的关系必须被推广,如果电流能产生磁场,磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦想了十年。他做了许多次实验结果都失败了。直到1831年年底,他才取得了巨大的突破他发明了一种电磁电流发生器,这就是最原始的发电机。这时的法拉第不仅作出了跨时代的贡献而且奠定了未来电力工业的基础。

  曾有一个政治家问法拉第,他的发明有什么用处。他回答说:“我现在还不知道,但有一天你将从它们身上去抽税。”

  抗磁性是法拉第的另一大发现。许多物质在做成细针时会使自己的方向垂直于磁力线。而且它被磁铁的两极推开,这种行为是由很弱的力产生的,它要比作用在磁场中铁上的力弱得多。这是很值得仔细研究的一种现象,为此法拉第花费了好几个月来研究它。

  法拉第在他的一篇短文《对射线振动的一些想法》中包含了一些令人惊异的新的基本观点。到十八年后,麦克斯韦建立了光的电磁理论,他说:“法拉第教授在他的《对射线振动的一此些想法》一文中明确地提出了横向磁扰动的传播的概念而为顾正常的磁扰动。他提出的光的电磁理论,实质上和我在这篇文章中开始提出的是相同的,不同是只是在1846年还没有实验数据可以用来计算传播速度。”

  在十九世纪五十年代,法拉第的科学活动能力有所减弱。他又为记忆力和日益衰退而苦恼。他虽然仍能做些实验,但速度已不如前。他力图找出重力和电之间的相互作用,结果是否定的。但这探索从法拉第爱因斯坦,一直到现在,仍在继续进行。1862年法拉第做了最后一次实验,试图发现磁场对放在磁场内的光源发出的光线的影响,但结果是否定的,因为他用的仪器还不够灵敏,不能探测到这种微细的效应。三十年后,当时还是青年的塞曼,从阅读法拉第的实验计划受到启发,他用更精密的仪器重新做实验,,发现了塞曼效应,它是新原子物理学的先兆之一。

  1860年他发表了他最后一次圣诞节讲演,18645年他辞去了皇家学院教授职务。他于1867去世,终年七十六岁。

  法拉第被公认为最伟大的“自然哲学家”之一。法拉第的伟大成功也许部分地正是由于他所生活的时代。丰富的想象力加上足智多谋的实验才能,工作热情和相应的耐性,使他能够迅速地分辨假象,统观一切。他具有哲学思想,他在几何学和空间上的洞察力,以及善于持久思考的能力,正好补偿了他数学上的不足。在他留下来的笔记中,有下面一段话:

  “我一直冥思苦索什么是使哲学家获得成功的条件。是勤奋和坚韧精神加上良好的感觉能力和机智吗?难道适度的自信和认真精神不是必要的条件吗?许多人的失败难道不是因为他们所向往的是猎取名望,而不是纯真地追求知识,以及因获得知识而使心灵得到满足的快乐吗?我相信,我已见到过许多人,他们是矢志献身于科学的高尚的和成功的人,他们为自己获得了很高名望,但是还有一种此在他们心灵上总是存在著妒忌或后悔的阴影,我不能设想一个人有了这种感情能够作出科学发现。至于天才及其威力,可能是存在的,我也相信是存在的,但是,我长期以来为我们实验室寻找天才却从未找到过。不过我看到了许多人,如果他们真能严格要求自己,我想他们已成为有成就的实验哲学家了。”

  开尔文勋爵对法拉第非常了解,他在纪念法拉第的文章中说:“他的敏捷和活跃的品质,难以用言语形容。他的天才光辉四射,使他的出现呈现出智慧之光,他的神态有一种独特之美,这有幸在他家里——皇家学院见过他的任何人都会感觉到的,从思想最深刻的哲学家到最质朴的儿童。”


 

 

 

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