书城科普读物新课程百科知识——世界著名物理学家
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第9章 法拉第

1791年9月22日,法拉第出生在一个手工工人家庭里,家里人不是特别有文化,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年冬季的一天,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,他要求和着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。

给戴维当上助手以后,不久他就成为了皇家学院的一员。1813年戴维夫妇决定去欧洲大陆游历,他们带着法拉第作为秘书。这次旅游进行了18个月,这对法拉第的教育起了重大作用。他见到了许多着名的科学家,像安培、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的年轻人的才华。

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,在这里法拉第快乐地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,其中最着名的是他的《电学实验研究》。

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,并且为此而名声卓着。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。

等到具备了必要的条件,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。

法拉第的最大成就是在1830至1839年之间取得的,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。

法拉第从内心深处相信,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。

法拉第曾经被一个政治家问到,他的发明到底有什么用处。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重大发现。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。

在他的一篇短文《对射线振动的一些想法》中,法拉第阐述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《对射线振动的一些想法》一文中明确地提出了横向磁扰动的传播的概念而不顾及正常的磁扰动。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,不同的只是在1846年还没有实验数据可以用来计算传播速度。”

法拉第的科学活动能力在19世纪50年代有所减弱。他又为记忆力的日益衰退而苦恼。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,不能探测到这种细微的效应。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。

法拉第于1860年发表了他最后一次圣诞节讲演,1864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“自然科学家”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。