法拉第生平簡(jiǎn)介,法拉第歷史評(píng)價(jià),法拉第怎么死的?
邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867),英國(guó)偉大的物理學(xué)家和化學(xué)家。
1791年9月22日,法拉第出生在倫敦南面一個(gè)小村子里。他的父親詹姆斯是個(gè)鐵匠,體弱多病,掙得的收入十分微薄,僅能勉強(qiáng)維持一家最低水平的生活,據(jù)法拉第后來(lái)回憶,有時(shí)候家庭每個(gè)人員一周僅靠一個(gè)面包過(guò)活。詹姆斯夫婦共有四個(gè)孩子,法拉第是老三。他們倆非常疼愛這些孩子,同時(shí)又嚴(yán)格要求,經(jīng)常教育孩子們要勤勞樸實(shí),不要貪圖金錢地位,要做一個(gè)正直的人,這對(duì)法拉第的思想和性格產(chǎn)生了很大的影響。
由于貧窮,家里沒錢送法拉第上學(xué)念書,因而法拉第幼年時(shí)沒受過(guò)什么正規(guī)教育,只念過(guò)幾本啟蒙讀物。他13歲那年為了貼補(bǔ)家庭收入,不得不頂風(fēng)冒雨在倫敦街頭遞送報(bào)紙。書報(bào)商列波很喜歡這個(gè)勤快而聰明的少年,第二年就把他招到釘書店里當(dāng)學(xué)徒。在列波的釘書店里,等待裝訂的書籍堆積如山,法拉第好象來(lái)到浩瀚的知識(shí)海洋。在釘書完工之余,他如饑似渴地閱讀各類書籍,汲取前人的一切有用知識(shí)。《大英百科全書》中關(guān)于電學(xué)的文章,使他對(duì)自然科學(xué)發(fā)生了強(qiáng)烈興趣,決心為探索大自然的奧秘而貢獻(xiàn)自己的一生。
法拉第不僅大量讀書,還努力將書本知識(shí)付諸實(shí)踐。他利用廢舊物品制作靜電起電機(jī),進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)和物理學(xué)實(shí)驗(yàn)。他身上總帶著筆記本,隨時(shí)將觀察到的有趣現(xiàn)象及自己的新奇想法記錄下來(lái)。法拉第還與青年朋友們建立了一個(gè)學(xué)習(xí)小組,常常在一起討論問(wèn)題,交換思想。不迷信書本,重視實(shí)踐尤其是重視科學(xué)實(shí)驗(yàn),這個(gè)特點(diǎn)在法拉第一生的科學(xué)活動(dòng)中貫徹始終。
對(duì)一個(gè)沒受過(guò)正規(guī)教育而又貧窮的釘書店學(xué)徒來(lái)說(shuō),想要進(jìn)入科學(xué)的殿堂談何容易。他既無(wú)錢也沒有時(shí)間再進(jìn)學(xué)校,只能在業(yè)余時(shí)間去聽演講。1810年在哥哥的資助下,法拉第聆聽了學(xué)者塔特姆在星期三晚上舉行的科學(xué)講座,還參加了塔特姆領(lǐng)導(dǎo)的青年科學(xué)組織——“倫敦城哲學(xué)會(huì)”。通過(guò)這些活動(dòng),法拉第掌握了物理、化學(xué)、天文、地質(zhì)、氣象等方面的基礎(chǔ)知識(shí),還學(xué)習(xí)到一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法,為以后的研究工作打下了基礎(chǔ)。
一位列波的老主顧對(duì)法拉第的好學(xué)精神很器重,贈(zèng)送給他皇家研究院的入場(chǎng)券,使法拉第有機(jī)會(huì)聽到著名化學(xué)家戴維的演講。他把戴維講的內(nèi)容全部記錄下來(lái),回去以后和朋友們一一認(rèn)真地討論和研究。1812年,法拉第學(xué)徒滿期之后,被介紹給戴維當(dāng)臨時(shí)的抄寫員。戴維看了法拉第的聽講筆記,認(rèn)為他很有科學(xué)才能,十分嘗識(shí)。次年3月,戴維聘請(qǐng)他作實(shí)驗(yàn)室的助手,從此法拉第開始了他的科學(xué)生涯。
1813年10月,法拉第跟隨戴維去歐洲大陸旅行。在整個(gè)旅行期內(nèi),法拉第的公開身份是仆人,他要干許多伺候戴維的工作,甚至不允許和戴維在一桌吃飯。但他并不自卑,而把這次旅行當(dāng)作學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)。他見到了許多著名的科學(xué)家,參加了各種學(xué)術(shù)交流活動(dòng),還學(xué)會(huì)了法語(yǔ)、意大利語(yǔ),通過(guò)這次歐洲大陸之行,法拉第大大開闊了眼界,增長(zhǎng)了見識(shí),正如他的一位好友所說(shuō):“他(法拉第)上的大學(xué)是在歐洲,他的老師就是他伺候的主人,以及慕戴維之名而來(lái)的那些名流。”
1815年4月,法拉第回國(guó)以后,立即全力以赴進(jìn)行科學(xué)研究。他搜集了能得到的一切資料,作了詳盡的目錄索引和筆記。在實(shí)驗(yàn)室里,他大膽進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn),有時(shí)甚至要冒生命的危險(xiǎn)。有一次作氯氣試驗(yàn),他明知氯氣對(duì)人體有毒,仍然親自吸入氯氣以驗(yàn)證氯氣的性質(zhì)。這種甘冒風(fēng)險(xiǎn)和勤奮精神,使法拉第在化學(xué)研究上漸露頭角。1816年他發(fā)表了第一篇題為《托斯卡納苛性石灰之分析》的論文;1818年他開始研究合金鋼,發(fā)現(xiàn)添加微量金屬元素可以影響鋼的性能,這項(xiàng)工作為后來(lái)合金鋼的研究開拓了道路;1820年他首次用置換反應(yīng)制成兩種碳的氯化物;1823年他液化了氯氣;1825年他第一個(gè)從石油氣中分離出苯,同一年還制成一種光學(xué)玻璃。這些成果使法拉第成為一位知名的化學(xué)家,法院多次請(qǐng)他鑒定訴訟中涉及的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。雖然戴維出于嫉妒而對(duì)他持不公正態(tài)度,1824年法拉第仍然被選入英國(guó)皇家學(xué)會(huì),時(shí)年33歲;次年升任皇家研究院的實(shí)驗(yàn)室主任。
為了幫助解決皇家研究院的經(jīng)濟(jì)困難,法拉第除了積極參加研究院的工作以外,1826年他創(chuàng)設(shè)了定期的科學(xué)講座,每星期五晚上為研究院成員作演講。從此這個(gè)講座作為制度確定下來(lái),一直持續(xù)到現(xiàn)在。到1862年法拉第退休為止,他一共作了100多次演講。到場(chǎng)的聽眾有一些是政府成員和上層人士,因此這個(gè)講座對(duì)英國(guó)政府的科學(xué)和教育政策,產(chǎn)生了積極的影響。另外,為了在青年中普及科學(xué)知識(shí),法拉第還開設(shè)了“圣誕節(jié)講座”,他自己作了19次科學(xué)演講。法拉第是一位出色的演說(shuō)家,他那簡(jiǎn)煉準(zhǔn)確的語(yǔ)言,通俗易懂的比喻,精采生動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn),激起了無(wú)數(shù)聽眾對(duì)科學(xué)的興趣和熱愛,許多年以后在人們頭腦中仍然記憶猶新。
1821年法拉第和銀匠的女兒薩拉結(jié)婚。薩拉沒有文化,但性格溫柔敦厚,她無(wú)微不至地照顧法拉第的生活和健康,使他有充沛的精力搞研究工作。他們共同生活40余年,雖然沒有孩子,夫妻感情十分融洽和睦。法拉第取得了巨大成就,其中也有他妻子的一份功勞。
除了化學(xué)上的成果外,在電學(xué)方面法拉第為人類作出了巨大意義的貢獻(xiàn)。1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)線能使附近的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),從而揭示出電與磁有密切關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)引起法拉第的極大興趣,他決心進(jìn)一步探索其內(nèi)在原理。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),1821年法拉第成功地作出了“電磁旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)”。他用簡(jiǎn)單的裝置,顯示出通電導(dǎo)體和磁鐵相互連續(xù)旋轉(zhuǎn),實(shí)際上這是第一臺(tái)將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置。由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功,法拉第名聲大振,但他并不滿足。既然電可以產(chǎn)生磁,為什么磁不可以產(chǎn)生電呢?法拉第有一種自然哲學(xué)觀,他認(rèn)為各種自然力都存在著密切關(guān)系,而且可以相互轉(zhuǎn)化,因而他堅(jiān)信磁一定能產(chǎn)生電。1822年他在筆記本上寫下“變磁為電”的誓言,決心用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明它。
法拉第開始了一系列實(shí)驗(yàn)。他一清早就鉆到實(shí)驗(yàn)室里,一直工作到深夜12點(diǎn)。工作太疲勞時(shí),他就念一些文學(xué)作品。他冥思苦索,卻一無(wú)所獲。在困難面前法拉第并沒有退縮,他相信自己的想法一定能成功,充滿信心地實(shí)驗(yàn)下去。9年的時(shí)間過(guò)去了,他終于見到了一線希望的微光。1831年8月29日,在他接通套在鐵環(huán)上一組線圈電流的瞬間,忽然看見接在另一組線圈的電流計(jì)指針動(dòng)了一下,他又重復(fù)幾次,電流計(jì)指針仍然發(fā)生擺動(dòng)。他緊緊抓住這個(gè)新的啟示,改變實(shí)驗(yàn)條件,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)下去。經(jīng)過(guò)幾周的連續(xù)苦戰(zhàn)以后,他終于在1831年10月17日宣布,可以用永久磁鐵產(chǎn)生電流,使磁力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Γ@就是有名的電磁感應(yīng)原理。利用這個(gè)原理,法拉第創(chuàng)制出世界上第一臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的雛型。
法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)原理是一個(gè)劃時(shí)代的偉大科學(xué)成就,它使人類獲得了打開電能寶庫(kù)的鑰匙,在征服和利用自然的道路上邁進(jìn)了一大步。后來(lái)人們根據(jù)電磁感應(yīng)原理,制成了實(shí)用的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器等電力設(shè)備,建立起水力和火力發(fā)電站,使電力普遍應(yīng)用于生產(chǎn)各部門和生活的各方面,這一切都和法拉第的偉大貢獻(xiàn)密不可分。1931年電氣工程師學(xué)會(huì)在倫敦舉行了規(guī)模盛大的國(guó)際性會(huì)議,來(lái)紀(jì)念法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)原理100周年。
在電學(xué)上獲得重大進(jìn)展以后,法拉第沒有陶醉于隨之而來(lái)的榮譽(yù)之中停步不前,他繼續(xù)進(jìn)行新的探索,開拓新的領(lǐng)域。1832年法拉第用實(shí)驗(yàn)證明,不管電的來(lái)源是伏打電池、摩擦方法,還是熱電偶、電磁感應(yīng)以及生物電,其本性都是相同的,從而澄清了當(dāng)時(shí)物理學(xué)界對(duì)電本性的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。1834年法拉第提出了以他命名的兩條電解定律,為電化學(xué)及電解、電鍍工業(yè)奠定了理論基礎(chǔ),他使用的陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)、陽(yáng)離子、陰離子等名詞一直沿用至今,他的名字被命名為電解中一種電量單位。1881年德國(guó)物理學(xué)家赫爾姆霍茨用法拉第的電解定律作實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),提出了電荷具有粒子性的重要觀點(diǎn)。法拉第還研究了物質(zhì)在電場(chǎng)中的特性,發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的介電常數(shù),為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn),電容的單位被命名為“法拉”。
在實(shí)驗(yàn)中法拉第發(fā)現(xiàn)有些現(xiàn)象用傳統(tǒng)觀點(diǎn)無(wú)法解釋。當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界中,牛頓的“超距作用”機(jī)械觀占統(tǒng)治地位,這種觀點(diǎn)主張物體相互作用的傳遞不通過(guò)中間媒質(zhì)。面對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)之間的矛盾,法拉第毅然拋棄傳統(tǒng)觀點(diǎn),1838年他提出電力線的新概念來(lái)解釋電、磁現(xiàn)象,這是物理學(xué)理論上的一次重大突破。以后法拉第又提出磁力線的概念,從而為經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋用數(shù)學(xué)工具研究法拉第的力線理論,提出有名的“麥克斯韋方程組”最后完成了經(jīng)典電磁學(xué)理論。
由于過(guò)度的思考和勞累,1839年法拉第患了嚴(yán)重的神經(jīng)衰弱癥,暫時(shí)中斷了對(duì)電磁學(xué)的研究。在養(yǎng)病期間他并沒有完全閑著,轉(zhuǎn)而研究氣體的液化,成功地液化了幾種氣體。幾年以后他的身體稍有恢復(fù),又繼續(xù)原來(lái)的研究課題。1843年,法拉第用有名的“冰桶實(shí)驗(yàn)”,證明了電荷守恒定律。1845年他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)固體和液體在磁場(chǎng)中的旋光性,即強(qiáng)磁場(chǎng)使透明體中光的偏轉(zhuǎn)面旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)。次年他提出了光的電磁場(chǎng)概念,揭示了光和電、磁的密切關(guān)系。同一年他還發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的順磁性和抗磁性,并成功地用力線概念加以解釋。1850年,他試圖用實(shí)驗(yàn)建立重力(萬(wàn)有引力)和電力之間的關(guān)系,他在論文的結(jié)論中說(shuō):“現(xiàn)在我的試驗(yàn)結(jié)束了。結(jié)果是否定的。但這并沒有動(dòng)搖我的堅(jiān)定信念,在重力與電力之間存在著一種聯(lián)系,盡管我的實(shí)驗(yàn)沒有為這種聯(lián)系的存在提供任何根據(jù)。”法拉第的預(yù)言為后世物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展所證實(shí)。他這種信念來(lái)源于他一貫的思想,認(rèn)為自然界是統(tǒng)一的,各種自然力之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。這種辯證的思想說(shuō)明,在自然哲學(xué)觀上法拉第走在同時(shí)代物理學(xué)家的前面。
十九世紀(jì)五十年代以后,法拉第的健康狀態(tài)進(jìn)一步惡化,精力和智力大為衰退,他被迫停止研究工作。即使在這種時(shí)候,他仍然經(jīng)常作演講,向廣大群眾宣傳科學(xué)知識(shí)。1862年他從皇家研究院退休以后,居住在薩里郡漢普頓宮一幢維多利亞女皇贈(zèng)送的房子里。1867年8月25日,這位偉大的科學(xué)家坐在書房的一把椅子上安然去世。
法拉第對(duì)人態(tài)度和藹可親,寬宏大量;對(duì)自己要求嚴(yán)格,一發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤就立即改正,決不文過(guò)飾非。他雖然獲得很高的榮譽(yù)和地位,卻始終保持謙虛謹(jǐn)慎的態(tài)度。他在臨終遺囑里,吩咐家人不要舉行隆重的葬禮,不要葬入威斯敏斯特名人公墓,而和普通人一樣葬在一般墓地里。在成名以后,曾有人以高額報(bào)酬請(qǐng)他去私人企業(yè)工作,他不愿影響正在進(jìn)行的重要研究而婉言謝絕。對(duì)于國(guó)家交給他的科研任務(wù),卻欣然從命,不要任何報(bào)酬。雖然他服務(wù)的國(guó)家并非真正為人民謀利益,但這種為了科學(xué)而不計(jì)報(bào)酬、蔑視金錢的態(tài)度,和當(dāng)時(shí)科學(xué)界某些追名逐利的人相比,是很難能可貴的。他在科學(xué)研究上的輝煌成就,對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)生重大的影響。
法拉第從一個(gè)窮鐵匠的兒子、釘書店的學(xué)徒,經(jīng)過(guò)自己的努力,克服了重重困難,成了一位為人類作出巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家。他那種堅(jiān)韌不拔、不怕挫折和失敗、不斷追求科學(xué)真理的大無(wú)畏精神;他那種不迷信書本,一切從客觀實(shí)踐出發(fā),重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)的唯物主義態(tài)度;以及他不盲目崇拜權(quán)威和名家,不囿于傳統(tǒng)觀點(diǎn),敢于提出獨(dú)特見解的創(chuàng)新精神,體現(xiàn)了一個(gè)科學(xué)家的優(yōu)秀品質(zhì)和作風(fēng),永遠(yuǎn)值得后人學(xué)習(xí)和景仰。
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