麥可·法拉第
漢弗萊·戴維
■楊靖
1829年5月,英國著名化學家、發明家、皇家學會會長漢弗萊·戴維(1778—1829)病重。前來探望的友人向這位大科學家詢問,什麼是他一生中最重要的科學創見。「我發現了法拉第。」戴維回答。
1778年,戴維出生於英國彭贊斯的一個貧民家庭,他的父親是個普通的木器雕刻匠。通過勤苦自學,戴維成為著名化學家託馬斯·貝多斯的實驗助手。1799年,戴維發現笑氣的麻醉作用,在學術界引起關注。在化學方面,戴維最大的貢獻是開闢了用電解法製取金屬元素的新途徑,即用伏打電池來研究電的化學效應。戴維是世界上首位分離出鈉和鉀的科學家,被譽為「無機化學之父」。1812年戴維受封為爵士。1815年,戴維發明在礦業中檢測易燃氣體的安全礦燈(戴維燈)。1819年,戴維晉爵為男爵。1820年,戴維當選英國皇家學會會長。
戴維的一生大多在實驗室度過,不過實驗之餘,他也不忘寫詩,而且在詩歌方面相當有造詣。作為科學家,戴維善於借用科學術語入詩,造成一種陌生化的效果,令人耳目一新(時人讚譽其「意象清新,像腳下的春草油然而生」)。同時,藉助於科學的觀測儀器,戴維對事物的描繪精細入微,營造出一種「真實的」想像之境。他筆下摹畫的大自然,不僅意象奇崛,而且飽含激情,深得湖畔派個中三昧。華茲華斯與柯勒律治時常與之談詩論藝,引為知己(柯勒律治對戴維的科學講座尤為痴迷,宣稱其題材別開生面,可以以之「更新我的詞彙庫」);騷塞作為桂冠詩人受命編纂詩集,更將戴維的詩作「天才之子」收入「年度詩選」(1799),可見其詩藝非比尋常。1800年,華茲華斯和柯勒律治委託身居出版地布里斯托的戴維負責《抒情歌謠集》第二版的校對及出版事宜,也是對戴維詩藝的肯定和褒揚。
戴維的科學著作主要有《化學哲學原理》(1812年版)、《農業化學要說》、《煤礦安全燈和對火焰的研究》等。除了科學研究,戴維最令人稱道的是其獨特的演講風格。戴維本人容貌俊秀,風度翩翩,加上妙語連珠,使得他在倫敦社交界大受歡迎。他在演講時思維嚴密、邏輯性強,但又不乏幽默,因此吸引了大批科學愛好者,尤其是知識女性。其實,這些都與他嚴謹的科學態度密不可分。在每次講課之前,戴維都會以助手為對象進行試講,並悉心揣摩每句話、每個詞的表達方式是否恰當,是否能讓大多數人接受。同時,他堅持反覆演練實驗操作,確保萬無一失。可以說,戴維的演講,不僅是一次科學盛宴,也是一種感官上的享受。而法拉第與戴維的相識,恰恰是因為後者精彩的科學講座。
1813年3月,因病在家休養的戴維收到一本300多頁的厚書,書後附有一封簡訊。戴維看完書信,才知道這是一位名叫麥可·法拉第(1791—1867)的圖書裝訂工的自我推薦信,而那本精美的圖書則是法拉第親手記錄的戴維科學演講稿。從那漂亮的字體和精細的插圖中,戴維看到了一位熱愛科學的貧窮青年的執著追求精神。遙想自己當年奮鬥的艱辛,戴維親筆回信,並決定儘自己最大的力量幫助法拉第走上科學之路。
之後,戴維將法拉第安排在皇家科學院實驗室做助手,並帶其遊學歐洲,結識歐洲大陸著名科學家,擴展其視野。在戴維的指導和提攜下,法拉第的知識與技能都得到很大提高,為以後的科學研究打下了良好基礎。也正因如此,法拉第一生都對戴維充滿尊敬與感激之情。
法拉第參與了戴維礦燈的發明與改進工作,並發現戴維的「安全燈」並非絕對安全。經過反覆思考和實驗,法拉第提出許多建設性意見。日後,戴維就「安全燈」事宜接受媒體採訪時,認為這一發明很大程度上應歸功於法拉第的貢獻。值得一提的是,「安全燈」的發明,本可申請專利,戴維本人也可以藉機大發橫財。但戴維宣布放棄申請專利,將它作為禮物贈送給全體英國人民。戴維的這種胸懷,深深影響了法拉第。
1831年,法拉第首次發現電磁感應現象,進而獲得了產生交流電的方法。同年10月,法拉第發明圓盤發電機,這是人類創造出的第一個發電機。因為在電磁學方面作出的偉大貢獻,法拉第被尊稱為「電學之父」和「交流電之父」。1835年,從內閣傳出消息,英國皇室考慮冊封法拉第為爵士。按照皇室傳統,授予英國社會各界傑出人物以貴族稱號,遠自牛頓、近至戴維都曾獲此殊榮。法拉第的貢獻和聲望,使他成為科學界當之無愧的傑出人士。但是當內閣派員前來說明此意時,卻遭到法拉第的婉言謝絕。他答覆說:「我以生為平民為榮,並不想變成貴族。」這也是法拉第與其恩師戴維很大的不同之處。戴維以受封爵士為榮,舉手投足及服飾髮型無不模仿貴族氣派,並且喜歡用爵士頭銜到處籤名。法拉第卻非止一次明確拒絕貴族封號,他宣稱自己永遠是一個來自人民又造福人民的平民科學家。
聽聞法拉第婉拒貴族封號後,英國內閣首相羅伯特·皮爾爵士建議設立一種年金,獎勵對科學作出突出貢獻之人。而在此之前,年金通常只有卓越的政治家以及軍事將領才有資格領受。新設的年金中,有一項就準備授予法拉笫。皮爾首相對法拉第的科學成就非常賞識,他曾對人說:「我相信,在活著的學者當中,沒有一位比法拉第先生更有資格得到政府的關照。」
聽聞這一消息以後,法拉第馬上給首相寫信,表示自己可以自食其力,堅決推辭這份年金。書信尚未寄出,恰逢保守黨內閣倒臺,皮爾首相離職,由墨爾本勳爵繼任。不久,新任首相親臨皇家科學院視察,邀請法拉第至辦公室晤面。會談中勳爵大言炎炎,宣稱年金對文臣武將而言是理所當然、受之無愧,但對科學家而言,那就應該是一種恩惠。法拉第聽罷,拂袖而去。當晚,墨爾本勳爵收到法拉第的一張便條,措詞簡短而嚴厲「既然如此,恕難接受此等恩惠」。勳爵讀完便條,才感到問題嚴重。第二天,首相親筆書寫的道歉信被送達科學院。書信的措詞坦率而客氣,法拉第接受了首相道歉,這場「年金事件」才算圓滿解決。
1857年,羅茨利勳爵卸任皇家學會會長,多位學會會員提議推舉法拉第繼任此職。他再一次婉拒,「到死我都是普普通通的麥可·法拉第。我告訴你,我如果接受了皇家學會希望加在我身上的榮譽,那我就不能保證自己的誠實和正直,連一年也保證不了。」
法拉第的一生既平凡又偉大。像他的老師戴維一樣,他非常熱心科學普及工作。他在擔任皇家研究所實驗室主任後不久,即發起舉行星期五晚間討論會和聖誕節少年科學講座等科普活動。他在星期五晚間討論會上作過100多次演講,並在聖誕節少年科學講座上定期(長達19年)發表演講。他的科普講座深入淺出,配以翔實的演示實驗,深受民眾歡迎。出於道德原因,法拉第公開拒絕為英國政府參與的克裡米亞戰爭製造化學武器,顯示出科學家的勇氣和擔當。此外,法拉第還熱心公眾事業,長期為英國許多公共福利機構服務。他為人質樸、不善交際、不圖名利、喜歡幫助親友。為了專心從事科學研究,他屢屢放棄一切報酬豐厚的商業性工作,終身在皇家科學院從事科學實驗,甘當一名平凡之人。
1867年8月25日,平民法拉第在書房安詳地離開了人世。一代科學巨星,在走完他不平凡的一生並為人類留下難以估量的寶藏以後,與世長辭。舉世公認,法拉第在電磁學方面的傑出貢獻不僅造福當代,而且澤被後世。從科學的發展歷程來看,儘管科學史上名氣超過他的大有人在,如牛頓、愛因斯坦,以及他的導師戴維,但就對人類文明的直接貢獻來說,他理應躋身史上最偉大的人群之列,因為他確實給人類帶來了光明動力,並將人類文明提高到空前高度。
據說在愛因斯坦的書桌上,擺放著一張法拉第的照片,與牛頓和麥克斯韋並列。愛因斯坦曾說:「第一流人物對於時代和歷史進程的意義,在其道德品質方面也許比單純的才智成就方面還大。」毫無疑問,在愛因斯坦心目中,皇家學會的「平民」法拉第,正是科學史上具有劃時代意義的「第一流人物」。
(作者系南京師範大學外國語學院教授)
《中國科學報》 (2020-06-18 第5版 文化周刊)