英鎊上的人(3)：法拉第 他本可比肩牛頓，只可惜數學不夠好？
2020-08-16 深挖DIG1991年，英格蘭銀行開始發行E序列20英鎊紙幣。該紙幣的正面圖案是英女王伊莉莎白二世，反面是著名物理學家麥可·法拉第。
自學成才
1791年9月22日，麥可·法拉第在倫敦城薩裡郡的一個窮苦鐵匠家庭出生。一家人全靠父親打鐵勉強維持生計，法拉第接受的正規教育僅僅是兩年小學。
13歲時，法拉第成為一家書店的學徒，學習裝訂書籍。強烈的求知慾使他走上了漫長的自學之路。除了工作之外的其他時間，都被他用來讀書。他讀遍身邊所有的可讀之物，其中的一本書《大英百科全書》將他引上了科學之路。
《大英百科全書》中關於電學的文章，引起了法拉第的強烈興趣。為了更深刻得理解這些內容，他還利用廢舊物品進行簡單的化學和物理實驗。
從19歲開始，法拉第就在哥哥的資助下開始參加關於自然哲學的演講，每次聽講他都會認認真真地抄筆記，並畫下儀器設備圖。
1812年，在他聽完戴維教授的四次講座之後，他萌生了進行科學研究的想法。他鼓起勇氣給戴維寫了一封信，他希望能得到一份英國皇家學會的工作，他在信裡寫道：
「不管幹什麼都行，只要是為科學服務。」
同時，他還將自己精心整理的筆記《戴維爵士講演錄》一同寄給了戴維。
收到書信的戴維教授被他一絲不苟的科學態度打動，給了他一個做實驗助理的機會。
踏入科學殿堂
1813年，22歲的法拉第成為了戴維的實驗助理，一開始他的主要工作是替戴維解決化學問題，之後隨同戴維夫婦赴歐洲進行科學考察旅行。
在旅行期間，戴維的妻子一直將他視為僕人，但法拉第一點也不在意，他藉此機會結識了許多歐洲科學界的翹楚。
1815年，法拉第回國後繼續幫助戴維做研究。那時戴維正在研究一種現象：電流通過導致磁針發生暫時的偏轉。
經過對這種現象堅持不懈的研究，法拉第終於完成了他的第一項重大發明。他發明了一種裝置，只要有電流通過，線圈就會繞著一塊磁鐵不停地轉動。這是所有電動機的鼻祖。
這種裝置的發明讓法拉第聲名鵲起，可是戴維卻有意阻止他的研究，他派法拉第去研究一個和電磁完全無關的項目：光學玻璃製法。
直到1829年戴維去世之後，法拉第才再次把精力投入到電磁研究中。
電學之父
堅信「電能生磁，磁能生電」的法拉第經過多年的探索，經歷多次失敗之後，終於在1831年8月26日揭開了「電磁感應定律」的神秘面紗：他將一塊磁鐵穿過導體線圈，線圈中便產生了電流。
他的發現宣告了人類電氣時代的到來。他發明的圓盤發電機使電磁感應第一次實現了連續電流的產出。
1834年，通過仔細研究，法拉第發現了電解定律，開創了電化學這一新的科學領域。
1837年，他提出了電場和磁場的概念，他說任何物體周圍都存在著場，只是強弱有差。愛因斯坦曾這樣評價：
「引入場的概念，是法拉第的最富有獨創性的思想，是艾薩克·牛頓以來最重要的發現。」
數學能力決定了他科學研究的天花板
法拉第雖然為經典電磁學理論奠定了基礎，可惜沒有接受過系統教育的他數學能力不夠，始終無法給出該理論精確的數學方程，直到麥克斯韋的出現。
年輕的麥克斯韋深受法拉第物理思想的影響，他認為法拉第的電磁場理論比當時流行的超距作用電動力學更為合理。
憑著自己高深的數學造詣，麥克斯韋終於用嚴謹的數學語言將法拉第天才般的想法表示了出來，這就是著名的麥克斯韋方程組。
麥克斯韋方程組中的四個方程，將法拉第的電磁場理論用完美的數學形式表示了出來，從而創立了經典電動力學。於是，麥克斯韋成為了比肩牛頓、愛因斯坦的人。
雖然因數學能力不夠而不能為自己的理論總結出優美的方程式，但法拉第卻仍是一個令人敬仰的、偉大的科學家。
為了專心從事研究，他曾謝絕英國皇家學會會長的提名；為了激發青少年的科學興趣，他堅持舉行青少年科學講座長達19年；英王室曾經要授予法拉第爵士稱號，可是他卻說：
「法拉第出身平民，不想變成貴族。」
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