平凡不掩光华迈克尔·法拉第

来源 :科学家 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w00003
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  黑格尔曾说:“要达到斯宾诺莎的哲学成就是不容易的,要达到斯宾诺莎的人格是不可能的。”这是对一代哲学大师的最高评价。科学界与哲学界一样,比那些经天纬地的成就更难以企及的,是科学家的高尚人格。1812年,当一个名叫迈克尔·法拉第的年轻人敲响英国皇家学院的大门时,他怀揣的正是追随科学大师高尚人格的坚定信念。从一个无名小卒到功成名就,他拒绝了封爵,拒绝了加薪,拒绝了报刊杂志上的风风雨雨,甘做一个平民科学家,堪称科学界淡泊名利的楷模。但正是这个不追求荣誉的人,为人类带来了电,带来了光明,也为他自己的人生增添了光彩。
  订书匠的梦想
  贫穷与苦难,对于每个经历它的人来说都是一样难熬的,不同的是它在勤奋与懒惰的人身上产生不同的效果。用“卑微”来形容法拉第的出身并不为过。18世纪末的英国,轰轰烈烈的工业革命为穷人们点燃了一丝希望,许多人从乡下来到城市谋生,铁匠詹姆斯·法拉第就是其中的一个。他娶了一个有爱尔兰血统的农家姑娘,生下两个儿子两个女儿,小儿子取名迈克尔·法拉第。
  1791年9月22日,法拉第降生在伦敦城南的一个简陋的铁匠铺里。尽管父亲天天与火打交道,家里却生不起火。一到冬天,屋檐上常常挂着冰柱,一家人只有围着打铁用过的火炉,才能暖和一下身子。
  看着儿女一天天长大,老铁匠的心却往下沉,他觉得自己的身体快不行了。对于一个铁匠来说,还有什么比丧失健康更可怕的呢?但可怕的事情还是到来了。老铁匠病倒了,铁匠铺盘给了别人,一家人处在饥寒交迫的边缘。
  幸好,法拉第的哥哥罗伯特到了13岁,可以去当学徒了。按照子承父业的习俗,罗伯特进了一家铁匠铺。到法拉第13岁时,父亲看着他瘦小的身子,认定他吃不了打铁的苦,便把他带到了售书商里波先生的铺子里。
  里波先生的铺子主要经营书籍装帧,捎带出租报纸。19世纪初,印刷业还不发达,报纸没有大量发行。租报纸是一种很常见的现象。这几年英国正和拿破仑打仗,租看报纸的人越来越多,里波先生正需要一个送报的报童。
  从此,法拉第成为了一名报童。他风里来,雨里去,走街串巷,在伦敦城里跑。虽说做报童很辛苦,但他却觉得很快活。趁着送报,可以偷空看看报纸,那上面的新鲜事物吸引着法拉第。一年后,法拉第做了正式学徒,又从报童变成了订书匠。
  聪明的法拉第很快学会了书籍装帧,他装订得又快又好,装帧的技术赶上了店里的师傅。现在他可以偷空看自己装订的书了,可这一看便让法拉第深深地陷入了书本的海洋里,他的头脑像一块海绵,贪婪地吸取着知识的营养。一本《大英百科全书》和一本《化学漫谈》里讲述的电的现象和各种化学实验,把法拉第迷住了。
  “把一块铜片和一块锌片浸在盐水里,就能做一个伏打电池,使电源源不断地流动起来。电量足够大时,就能把水分解成两种气体,而这两种气体混合,一点火,就会轰地爆炸,重新再变成水……”
  在法拉第看来,这简直太奇妙了。他想要把书上讲的每个实验都做一遍,亲眼看到那些神奇的现象在自己眼前发生。他是敢想敢做的,但实验要有仪器、药品,那是需要钱的,穷学徒哪来的钱呢?
  贫穷像一块巨石,横在法拉第面前,阻挡他走上科学之路。但贫穷既是拦路石,也能让意志坚定的人更加坚强。法拉第跑到药房里去拣废弃的瓶子,花几个便士买了一点最便宜的药品,兴冲冲地在房间里装备起自己的实验室。
  一到晚上,法拉第就钻进自己的实验室,点上一支蜡烛,开始做实验。瓶瓶罐罐咚咚响,电火花不停地闪,闹到深夜。里波先生未免有些担心房子着火,他总是忧心忡忡地说:“小心点,迈克尔!”
  一则布告
  1810年初,一个中等身材的小伙子,穿着单薄的衣服,在街上心事重重地走着,这个人就是法拉第。不久前他看到一条贴在橱窗里的布告:
  塔特姆先生自然哲学演讲
  每次收费一先令
  时间地点:xxx
  一先令对法拉第来说太多了,把他实验室里的那些“财产”全卖了也听不了几次演讲,他第一次犯愁了。星期天回家,法拉第与哥哥罗伯特兴致勃勃地谈起塔特姆先生的演讲。罗伯特看着弟弟那张热情洋溢的脸,疑惑地问:“迈克尔,你去过没有?”
  “不,我不想去,太贵了,每次要一个先令呢。”
  罗伯特耸了耸肩,从口袋掏出几个一先令的硬币,塞在法拉第手里:“去吧,迈克尔,我有钱。”法拉第连忙抓住哥哥粗大的手说:“不,我不去。我不能拿你的钱。”
  法拉第知道罗伯特刚完成从师学艺,没有几个钱,他的钱就是爸爸的药,妈妈和妹妹的面包。但订书匠拗不过铁匠,法拉第最终还是去听演讲了。
  那些夜晚,法拉第总是深夜才回到里波先生的铺子,他心中燃烧着一团火,无法入睡,于是点上蜡烛,认真誊抄自己的笔记,并精心地配上几张图。画图的技巧是他送报时认识的一个流亡画家教他的。他写着,画着,忘记了时间。
  从1810年2月到1811年9月,法拉第一共听了十几次塔特姆先生的演讲,他把笔记装订成书,一本《塔特姆自然哲学讲演录》就完成了,里面字迹工整,还配有精美插图。里波先生收到这份礼物时简直惊呆了。
  一天,英国皇家学院的当斯先生来到铺子里装订书籍,偶然翻开了这本《塔特姆自然哲学讲演录》,他立即找到了法拉第。当斯先生推荐法拉第去皇家学院聆听汉弗莱·戴维教授的化学讲座,并塞给他4张门票。
  1812年早春的那四个夜晚,法拉第感受到了时间的飞跃,他看清了自己今后应该走的路。昏暗的灯光下,法拉第一笔一画地整理着戴维的演讲录,在笔记里,他和戴维相会了,他仿佛沐浴在圣洁的科学殿堂里,而订书匠的那些东西:铜尺、胶水、剪刀、牛皮纸……再也无法引起他的兴趣了。
  恩师
  梦想虽然只是梦想,但法拉第迫不及待地要把它变成现实了。他给戴维写了一封言辞恳切的信,请求在皇家学院谋得一个职位,并亲手把信还有自己装订的《汉·戴维爵士讲演录》一起送到了皇家学院。   汉弗莱·戴维出身贫寒,这一点和法拉第很相似。戴维15岁时,父亲就去世了,他开始了学徒生涯,师傅是一位药剂师。但戴维从小聪慧过人,早就有了比做一名药剂师更大的野心。他的兴趣是化学,年仅16岁的他就提出了自己对光热现象的独特见解,他发现用冰互相摩擦,能使冰融化,为热的运动论提供了有力依据。未满20岁,戴维就担任了一家气体疗养院的院长,他研究发现“笑气”(一氧化二氮)不仅能让人发笑,还能止牙痛。当时的诗人华兹华斯、柯勒律治等都亲自试验了“笑气”的神奇功效。戴维因此而名声大震。1802年,23岁的他即被任命为皇家学院化学教授。就在法拉第去听讲座的那几天,戴维从英国皇室接过爵士的绶带,成为汉弗莱·戴维爵士。和牛顿一样,戴维用自己的科学成就,赢得了贵族身份。
  戴维爵士收到这封信时,他的眼睛因为一次实验事故而受了伤,本不打算看信,忽然瞥见仆人手里拿着一本四开的大书,书脊上印着几个烫金的大字:“汉·戴维爵士讲演录”。戴维觉得奇怪,自己从来没出版过什么讲演录。他好奇地打开书,发现它是手写的。扉页上工工整整地写着:
  四次讲演,汉·戴维于皇家学院,法拉第记录整理,1812年。
  戴维信手翻下去,他怔住了。自己那4次演讲不过才4个小时,竟记下了386页,娟秀的书法,精美的插图,严肃、认真、一丝不苟,这中间熔铸了多少心血!这个法拉第是谁呢?他把信翻出来,忍着眼睛的痛从头到尾地看了一遍。
  1813年1月,法拉第终于和戴维相会了。多年以后,这位成就卓越的戴维爵士,在病床上说出了这样的话:“我这辈子最伟大的发现,(不是钾、钠、钙、镁这些化学元素)是一个人!是法拉第!”
  一桩“剽窃”案
  众所周知,是法拉第发现了电磁转动,它是今天的电动机工作的基本原理。然而,这项发现在当时却经历了一场戏剧化的风波。
  丹麦物理学家奥斯特于1820年7月发现了电流的磁效应:将一磁针放置在导线附近,磁针指向与导线平行,通电后磁针会发生偏转。这一实验震惊了科学界,许多科学家纷纷开始研究起了电与磁的关系。
  1821年4月的一天,戴维的老朋友沃拉斯顿教授兴冲冲地跑来皇家学院,道出了自己的一个新的想法:既然电流能使磁针偏转,那么根据力的反作用,如果固定磁铁,导线会不会绕着自己的轴自转起来呢?戴维和沃拉斯顿立即开始实验,但试了好几次,导线都无法自转。
  而此时法拉第在一旁听到了这两位科学家毫无结果的讨论。他早就对电感兴趣,多年前在里波先生的铺子里摆弄电的情景历历在目。然而,这些年给戴维当助手,不得不整天忙着化学实验。这一次他对电的热情再次被点燃了。研究什么好呢?不如就解决沃拉斯顿的难题吧。
  法拉第拿着磁针,仔细地分析奥斯特的实验过程:一根磁针会绕着导线转,如果导线周围有很多磁针,它们就会形成一个圆,这个圆向着同一个方向。他豁然开朗,原来沃拉斯顿和戴维弄错了,通电导线应该绕着磁铁的磁极转,不是自转,而是公转!
  那么,接下来怎么实现公转呢,法拉第想了好几个月,终于在9月3日想到一个绝妙的办法:
  在一个玻璃缸的中央固定一根磁棒,缸里倒上水银,刚好露出一个磁极,把一根粗铜丝扎在一块软木上,让软木浮在水银面上,铜丝下端通过水银接到伏打电堆的一个极上,上端通过一根又软又轻的铜线接在伏打电堆的另一个极上。这样就形成了一个闭合回路,立在水银面上的铜丝中就会有电流通过。电源接通时,果然连着铜丝的软木绕着磁铁公转了起来。
  这个简陋的装置,就是世界上的第一台电动机,一个了不起的成就。法拉第将实验报告寄给了《科学季刊》。
  不料,法拉第的成功,不但没有得到赞赏,反而遭到指责。皇家学会的会员议论纷纷,指责法拉第“剽窃沃拉斯顿的研究成果”。法拉第十分痛苦,这是他有生以来第一次人格受到了怀疑和玷污。
  法拉第给沃拉斯顿写信,请求他亲自来观看自己的实验。沃拉斯顿是个性情温和,淡薄名利的人,早年和戴维争夺皇家学会会长的时候,他曾主动退让给了戴维。对于外界关于法拉第剽窃的指责,本来就没怎么放在心上。
  沃拉斯顿赴约来到皇家学院实验室,观看法拉第做实验。沃拉斯顿一面看,一面满意地点头。法拉第能一眼看出导线不能自转,马上改做公转实验,眼光太锐利;用水银把导线浮起来,这个办法太巧妙了。这是个想象力丰富的年轻人,怎么可能是剽窃成果的宵小之徒呢?沃拉斯顿向法拉第表示祝贺。
  那么,戴维是什么态度呢?法拉第本来期望恩师能站出来,为自己说句公道话。没想到等来的却是戴维的沉默,可怕的沉默,有时候,这比恶毒的语言更恶毒。这是一种无声的指责。戴维嫉妒了。老师嫉妒学生,因为后者超越了前者。自己和沃拉斯顿功亏一篑时,半路杀出个法拉第,这让他很生气。
  法拉第在很多方面的确表现出超越戴维的水平,比如他发明了气体液化方法,但功劳却记在戴维头上,原因是法拉第只是一名助手。如今电磁转动的成就,让科学界开始重视这个背后默默付出的人,29位皇家学会会员联名提议法拉第当选皇家学会会员,沃拉期顿带头签了名。戴维听到这个消息勃然大怒,竟然跑到法拉第的实验室里,命令他放弃候选资格。
  1824年1月8日,法拉第在只有一张反对票的情况下当选了皇家学会会员。这张反对票是谁投的不言而喻。尽管,这桩“剽窃”案很快烟消云散,却在法拉第的心上留下一个阴影,他的积极性受挫,转而回去研究化学问题。直到戴维去世以后,他才重新回到电学研究上来,他那个最伟大的发现也因此推迟了8年之久。
  恋爱中的法拉第
  法拉第需要爱情吗?似乎不需要。这一点也不奇怪,因为爱情太昂贵了,而法拉第太穷了。不过,法拉第的笔记本上,时而有关于爱情的灵光一现:
  是什么传染病,
  是什么晦气星,
  给人带来了妻?
  ——那是爱情。   什么力量能摧毁人的坚强意志?
  什么力量能把朋友变成敌人?
  转瞬间把聪明人变成糊涂虫?
  ——那是爱情。
  ……
  法拉第细数了爱情的几十条罪状,似乎下定决心要孑然一身。不过,这段声讨爱情的文字却让他被爱神捉弄了。
  法拉第一家是桑德教会的信徒。桑德教会是一个穷人的教会,信仰《圣经》,信徒被告诫不允许弃贫爱富。银匠巴纳德是桑德教会的长老,他有两个儿子,三个女儿,长子爱德华与法拉第交往密切。
  有一天,法拉第无意间把自己的笔记本拿给爱德华看,爱德华看到声讨爱情的诗,不禁哈哈大笑,把古板的法拉第奚落了一番。爱德华回到家里,把这首诗读给给20岁的妹妹萨拉听。机灵的爱德华发现,他只要一谈起法拉第,妹妹的脸上就会泛起红晕。“法拉第那小子是不错,求上进,心眼好,脾气也好,萨拉跟了他一定会幸福。”爱德华心想,但要是法拉第不喜欢萨拉呢?
  爱德华的担心是多余的。法拉第在教堂做礼拜时就和萨拉打过照面,这个恬静文雅的姑娘,也引起了法拉第的注意。法拉第看着她亮晶晶的大眼睛时,仿佛感觉到快乐的光彩照进了心里,他早就爱上了萨拉,只是不愿承认罢了。
  一天,法拉第来到爱德华家做客,一向羞涩的萨拉突然跑出来,勇气十足地对法拉第说:“法拉第先生,听说你有一个笔记本,写了许多有趣的诗,能不能给我看看?”
  法拉第毫无防备:“恩,恩,那个笔记本全是胡扯,没什么好看的。”
  “不是胡扯,”温柔的萨拉说,语气里带着几分嘲讽,“我听过一首,很有教育意义,我很想拜读,明天请一定把它带来。”
  法拉第无法拒绝,第二天就把笔记本带来了,他增加了一首表示“悔过”的诗,称自己不该对爱情妄加评论,在诗里含蓄地请求萨拉“把他引上悔改的道路。”萨拉又惊又喜。这个聪明的姑娘怎么会不理解其中的意义呢。
  法拉第的爱情来的慢,可一旦来了,却热烈而持久。单纯的他不知道什么叫犹豫,立即写了一封表明心意的信。萨拉请求父亲的意见,老银匠建议女儿暂时离开伦敦一阵,等法拉第冷静下来再观察看看。
  法拉第怎么冷静得下来,他在多佛尔找到了萨拉。在一个风和日丽的早晨,他们登上了一堵叫“莎士比亚悬崖”的绝壁,站在那里可以眺望灰白色的法国海岸线。也是在那里,萨拉答应了法拉第的求婚。
  1821年6月12日,两个桑德教徒举行了低调的婚礼,没有邀请太多人。法拉第一生避开了很多荣誉,比如拒绝政府的奖金,拒绝封爵。但荣誉却总是紧随其后,世界各国为他颁发了许多奖章与证书,奖励他在电磁转动、电磁感应、电解定律等方面的卓越贡献。他把所有荣誉证书都放在一个盒子里,其中有一张是他自己手写的:
  在所有成绩当中,我谨记下一件,它是幸福的源泉,它的重要性远远超越其他事情——我们是在1821年6月12日结婚的。
  法拉第与萨拉的爱情早已传为佳话。为法拉第写传记的丁泽尔,把这段感情比作“一颗燃烧的钻石,持续地发出火光达46年之久。”
  最重要的发现
  1831年,法拉第重新拿起了因为一场风波而不幸中断的电磁研究。
  “把磁转变成电?”
  这是法拉第1822年就写在笔记本里的一句话。当时法拉第做过几次尝试,都失败了。1825年,英国人斯特詹发明了电磁铁。通电后,原本没有磁性的软铁会具有磁性,电转变成了磁,那么磁是否也可以转变成电?法拉第的心中再次燃起了这个念头。
  1831年8月29日,法拉第做了一项简单的实验,或许也是19世纪最伟大实验之一。
  他将两条独立的电线环绕在一个大铁环上,并将其中一条导线通以电流,这时另外一条导线竟也产生了电流。
  没错,这就是电磁感应最著名的实验,它就是变压器的原理。不过法拉第对此并不满意,因为这只是电感应出了电,并不是理想中的把磁直接转变成电。
  他因此进行了另外一项实验,那是1831年10月17日,他发现“若移动一块磁铁通过导线线圈,则线圈中将有电流产生。”
  同样的现象也发生在移动线圈通过静止的磁铁上方时。法拉第得出结论,磁生电关键在于磁铁与线圈之间有相对运动。但是这样产生的电流只有一瞬,如何产生持续的电流呢?
  10月28日,心灵手巧的法拉第用一块U型磁铁和一个圆形铜片,制作了一个圆盘发电机,这是法拉第除了电动机之外的又一项伟大发明——人类历史上第一个发电机。
  这样看来,只用了两个月的时间,法拉第就完成了他最伟大的科学成就。但是,这看似轻松的举动背后是法拉第数十年研究的沉淀。
  电磁感应孕育了变压器的诞生,磁生电预告了现代发电机的出现。有了发电机和变压器,电就能大规模生产,并且有可能从实验室走进工厂、城市、农村,走进每个家庭,而这是第二次工业革命的任务。在电学史上,众所周知,这些任务将由发明家尼古拉·特斯拉和托马斯·爱迪生等人完成。
其他文献
物业管理,通常是指物业管理企业受业主的委托,依据物业管理委托合同,对物业的房屋建筑及其设备、市政公用设施、绿化、卫生、交通、治安和环境容貌等管理项目进行维护、修缮
随着我国民办高校扩招政策的不断实施,使家庭经济困难学生的覆盖面越来越广泛,同时资助方式也变得多种多样,然而高校思想政治教育工作的模式与理念对教育资助的实施产生着直
对于新时期中国大学的内部治理实践,传统的“制度——结构”视角难以形成更为有效的解释力,同时也遮蔽了现实情境中大学内部治理的丰富形态及其复杂构成、冲突和关联.为此,就
玉门油田是新中国第一个石油工业基地,开发于1939年,迄今已有75年的历史,为祖国石油工业的发展做出了重要贡献。多年来,油田在发掘老矿传统资源,与时俱进抓思想工作方面走出
习近平总书记在兰考县委常委扩大会议上的重要讲话中提出,要大力学习弘扬焦裕禄精神,为推进党和人民的事业发展、实现中华民族伟大复兴的中国梦提供强大正能量。50年后的今天
学生核心素养的培养实际上就是对于素质教育背景下教学开展的重要体现.在实际的初中英语课堂教学当中,应该重视培养和提升学生的学科核心素养,根据学生对于学习的实际需求,制
我国物业管理收费问题秩序混乱,主要原因是公平竞争和优胜劣汰的市场机制尚未建立,物业管理市场准入门槛过低,法律约束软化,违规成本过低以及制衡机制尚不完善等,必须针对性
大学生社会责任意识教育是社会主义现代化建设和时代发展的需要,是思想政治教育与时俱进的要求,也是落实立德树人根本任务的重要举措.本文立足社会主义核心价值观,通过对高职
本文以北京联合大学商务学院青年教师为样本,通过问卷调查的方式对高校青年教师的政治思想、职业观念、面临的压力和诉求等问题进行调查研究.一方面为探索一条有针对性的培养
县级图书馆是基层图书馆的支承单位,是乡级图书室的有力支持者。相对于其他公共文化设施,县级图书馆拥有丰富的馆藏信息、知识资源、先进的信息传播技术、良好的学习环境、浓