電化學之父麥可.法拉第,為我們點亮前行的道路

2020-12-03 陽光育兒快樂寶貝

如果上帝賜予我一項能力,並讓我自己選擇,我想我會選熱情。對未知事物探索的熱情,對發掘事物本質的熱情,對普及科學知識的熱情。熱情就像一把能夠打開新世界大門的鑰匙,有了它,一片嶄新的天地將出現在我們的面前!

初生在英國的麥可.法拉第顯然就具有這份能力。雖然出身貧窮,沒有錢讀書,但他對未知探索的熱情,抵消了一切的艱難險阻,通過自學成長為一代科學巨匠。

一、貧苦的出身與良好的教育

1791年,法拉第初生在英國薩裡郡紐因頓,父親是一位體弱多病的鐵匠。微博的收入,只能勉強維持一家人的溫飽。但即便如此,父親對學習知識,注重教育確實格外的開明,並且從小就教育法拉第兄弟,為人要勤勞樸實,誠懇正值。父親小時候的教育顯然對法拉第的成長起到了非常大的作用。

由於家境貧窮,法拉第只讀了兩年小學,不得不早早輟學,為了生計步入社會。他做過報童,當過書匠學徒。小小年紀便早早體會到了生活的艱辛與不易。在書商兼訂書匠的家裡做學徒期間,面對書店內堆積如山的圖書,法拉第內心強烈的求知慾被瞬間點燃,他如饑似渴的閱讀著各類書籍,並從書中汲取了許多自然科學方面的知識,尤其是《大英百科全書》關於電學文章的相關內容,更是強烈的吸引著他。為了更加深刻的理解書中的內容,閒暇之餘,法拉第利用廢舊物品為試驗器材,製作完成了靜電起電機,並用它進行了許多簡單的化學和物理實驗。不僅如此,為了加深自己對知識的理解以及汲取他人的觀點,法拉第還自發成立學習小組,經常和青年朋友們一起討論問題,交換思想。重視實踐以及對科學的試驗,可以說貫穿法拉第的一生。

良好的教育一方面來自父親從小對法拉第人生觀、價值觀的教導與指引,為小法拉第的成長提供了前進的方向,另一方面,法拉第對學習的熱情,讓他如饑似渴的吸收著知識。這樣的啟蒙教育與自我教育,為法拉第以後的科學事業奠定了堅實的基礎。

二、師恩如海、穩步前行

對於法拉第而言,聆聽著名化學家漢弗萊.戴維的演講成為他人生的轉折點。法拉第的好學精神不但在充實著自己也在無形中影響著他人,一位書店的常客就被法拉第這種忘我的學習精神深深的感動著,在他的幫助下,法拉第,這位只上過兩年小學的貧苦孩子,終於有機會一睹頂級科學家的風採。聽完漢弗萊.戴維的演講,法拉第將演講內容全部記錄下來並整理成冊,和志同道合的朋友一起認真討論研究。戴維對法拉第科學的啟迪,為法拉第開啟了進階的大門。為了表示感激,法拉第將自己整理好的演講記錄送給了戴維,並附言,自己熱愛科學,並願意為科學事業獻身。收到禮物的戴維深感這個年僅二十歲的青年對科學的忘情與熱愛。發出邀請讓法拉第成為自己的實驗助手。從此,法拉第開始了自己的科學生涯。

名為助手,實為師徒。通過一段時間的接觸與觀察,戴維對法拉第的勤奮好學與努力工作頗為滿意,對法拉第更為器重。

兩年的時間轉瞬即逝,一面完成導師戴維交給自己的工作,一面不斷充實自己的學識,法拉第在戴維的指導與帶領下進步飛速。到了1813年10月,當被告知自己有幸陪同老師去歐洲大陸考察,更是讓身處幸福的法拉第激動不已,即便他公開的身份是僕人,但他從未計較過地位也不曾自卑,完全將這次考察當做了自己的學習之旅。這次科學旅行,不僅拓展了法拉第的科學視野,見到了當世許多著名的科學家,還學會了法語和義大利語。1815年5月法拉第回到皇家研究所,在戴維指導下做獨立的研究工作並取得了幾項化學研究成果。

1816年法拉第發表了第一篇科學論文。1818年起他和J·斯託達特合作研究合金鋼,首創了金相分析方法。1820年他用取代反應製得六氯乙烷和四氯乙烯。1821年任皇家學院實驗室總監,同年 法拉第發明了世界上第一臺電動機。 1823年他發現了氯氣和其他氣體的液化方法。1824年1月他當選為皇家學會會員。1825年2月接替戴維任皇家研究所實驗室主任。同年發現苯。1831年,法拉第發現了電磁感應現象,同年發明了圓盤發動機。1837年他引入了電場和磁場的概念,指出電和磁的周圍都有場的存在,這打破了牛頓力學"超距作用"的傳統觀念。 1838年,他提出了電力線的新概念來解釋電、磁現象,這是物理學理論上的一次重大突破。1843年,法拉第用有名的"冰桶實驗",證明了電荷守恆定律。 1845年,也是在經歷了無數次失敗之後,他終於發現了"磁光效應"。為電、磁和光的統一理論奠定了基礎。 1852年,他又引進了磁力線的概念,從而為經典電磁學理論的建立奠定了基礎。後來,英國物理學家麥克斯韋用數學工具研究法拉第的磁力線理論,最後完成了經典電磁學理論。

戴維雖然在科學上有許多了不起的貢獻,但他曾說:「我對科學最大的貢獻是發現了法拉第」。

三、甜美愛情與攜手相伴

一個人一生最大的幸福莫過於從事自己喜歡的事業,並且還能夠得到家人尤其是妻子的理解與支持。而法拉第無疑就是一個這樣被命運眷待的人。

薩拉.伯納爾是法拉第好友的妹妹,兩個人是在教會中相識的。自此法拉第每個星期天晚上都要去伯納爾家中吃飯,和伯納爾討論科學或是娛樂,而每次都準時在十點時離開。而離開後的法拉第腦海中充斥的都是薩拉的音容笑貌,他知道自己不可救藥的愛上了知書達理、溫婉可人的薩拉,而他需要在街道上散步許久才能將自己對薩拉的愛慕之情冷卻下來。

但生性靦腆的法拉第並不善於表達自己內心的情感,內心炙熱的感情只能寄情於物。有一次法拉第讀書會中朗讀了一首愛情詩,伯納爾認為他一定是有原因的,回家後將法拉第的詩拿給了妹妹看。後來當薩拉問法拉第關於 詩的內容時,法拉第交出詩後立刻從薩拉身邊逃走。

很顯然,薩拉早就看出法拉第對自己的情感,但薩拉同樣清楚與想法拉第這樣的科學家戀愛甚至結婚需要承受什麼:法拉第不愛錢不慕名,他全部的身心都投入到了科研事業,作為當時知名的皇家學院教授,成為他的配偶便要時常與孤單寂寞相伴……。

薩拉不斷問自己,自己愛這個羞澀又正值,高尚且木訥的愛慕者嗎?自己能夠為他以及他從事的事業做出犧牲嗎?當得到內心肯定的答覆時,薩拉欣然接受了來自法拉第炙熱的愛。兩人在一起後,充滿人生智慧的薩拉同時在內心中也暗暗決定培養與法拉第相同的興趣愛好,成為他研究成果的分享者。法拉第後來在日記中也曾提到:「在我的一生中,對我的喜悅與心理健康,最有幫助的就是婚姻。」確定戀愛關係後的薩拉要面對的是一個依舊我行我素忙碌無比的法拉第,而法拉第也並沒有因為戀愛放棄他的讀書、研究,他的生活還是一樣的忙碌,一邊在皇家學院做實驗,一邊替窮人朋友上化學課,參加讀書會與文藝俱樂部。識大體的薩拉認識到成熟的愛情並不一定要成日黏在一起,而需要彼此信任與體諒。

二人在1921年6月12日結成了夫妻。

法拉第的一生是幸運的,而他的幸運與他的對科學的熱情是分不開的,他的熱情與執著讓同為貧苦出身的戴維教授欣賞與感動。他的熱情讓他在科學的事業上突飛猛進,將人類的文明帶入到電磁時代。他的熱情與真摯就像太陽的光不斷溫暖著周圍的人,而另一位物理學大師麥克斯韋就是受益者之一。

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