學過物理的人都知道兩個如雷貫耳的名字:牛頓和法拉第。牛頓是經典力學的奠基人,法拉第是電磁學理論的奠基人。這兩個科學家不僅僅對物理學的貢獻巨大,在歷史的長河中,更能閃閃發光的是他們對科學的態度和高尚的品質,更值得我們去學習。
今天我要跟大家介紹的是偉大的物理學家法拉第――一個有著驚人堅強意志且淡泊名利、平易近人的科學家。
法拉利1791年出生於英國的一個鐵匠家庭,雖然家境貧寒,但父親非常注意對孩子們的教育,要他們勤勞樸實,不要貪圖金錢地位,要做一個正直的人。這對法拉第的思想和性格產生了很大的影響。十幾歲時就在裝訂工廠當學徒,他利用這個條件,讀了很多科學書籍,從中獲得了豐富的知識。他喜歡做實驗,還積極參加科學報告會。1813年,22歲的法拉利毛遂自薦,成了著名化學家戴維的助理實驗員。
1820年4月奧斯特發現了電流的磁效應使科學界發生了地震,它證實電現象與磁現象是有聯繫的。有關電與磁關係的嶄新研究領域洞開在人們面前,激發了科學家們的探索熱情。一個接一個的新發現,像浪潮一樣衝擊著歐洲大陸,也激勵著英國的科學界,更激勵著年輕的法拉第。他敏銳地覺察到:磁與電之間也應該有類似的感應,並在1822年的一篇日記中,寫下了「由磁產生電」閃光的思想。
法拉利生活的時代,正值第一次工業革命完成。蒸汽機的應用催生了資本主義大工業,人類進入工業文明時代,電力應用的情景已經初現端倪。而那時的中國正出於閉關鎖國的清朝。
法拉利慧眼感知:伏打電池昂貴,產生的電流小,而自然界中的天然磁石比較豐富。如果可以磁產生電,就能得到廉價的電力。他說:「我因為對當時產生電的方法感到不滿意,因此,急於發現磁與感應電流的關係,覺得電學在這條路上一定可以充分發展」。
然而道路並不平坦。法拉第分別於1822年12月、1825年11月和1828年4月做過三次集中的實驗研究,然而均以失敗告終。失敗的原因是他在實驗當中所使用的都是恆定電流產生的磁場,他想看看這樣的磁場是不是會在某個電路中產生感應電流。
經歷過多次失敗以後,1831年8月29日,他終於發現了電磁感應現象:他把兩個線圈繞在同一個鐵環上,一個線圈接到電源上,另一線圈接入「電流表」,在給一個線圈通電或者斷電的瞬間,另一個線圈中也出現了電流。這讓法拉第驚喜不已,尋找10年之久的「磁生電」的效應,終於被發現了!成功屬于堅持不懈的有心人。
從此,法拉利茅塞頓開,領悟到磁生電是一種在變化、運動的過程中才能出現的效應。於是他設計並動手做了幾十個實驗,深藏不露的各種「磁生電」的現象噴湧而出。法拉利把引起電流的原因開關為五類,它們都有變化和運動相聯繫,這就是:變化的電流、變化的磁場、運動的恆定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。他把這些現象定名為電磁感應,產生的電流叫感應電流。
電磁感應的發現使人們對電與磁內在聯繫的認識更加完善,宣告了電磁學作為一門統一學科的誕生,這是物理學界的巨大發展!
1831年10月28日,法拉第在一次會議上展示了他發明的圓盤發電機。它是利用電磁感應的原理製成的,是人類歷史上第一臺發電機。據說,在法拉利第展示他的圓盤發電機時,一位貴夫人問道:「法拉第先生,這東西有什麼用呢?」「夫人,一個剛剛出生的嬰兒有什麼用呢?」法拉第巧妙地回答了這個刁鑽的問題。
法拉利還認為,電磁相互作用是通過介質來傳遞的,並把這種「介質」叫做「場」,他以驚人的想像力創造性地用「力線」(即現代物理學說的磁感線和電場線)形象地描述「場」的物理圖景,這真是個天才的設想!至今還在被應用。
法拉利在一生的探索中遭遇了多次失敗。在他當年的日記中,「未顯示作用」「毫無反應」「不行」等詞語,記錄著艱苦的探索歷程。幾十年的經歷使他在晚年感嘆道:「……就是最有成就的科學家,得以實現的建議、猜想、願望和初步判斷,也不到十分之一」。
法拉第幼時貧寒,年輕時沒有上過大學,但靠他的勤勉努力,一生為科學事業的貢獻巨大。他拒絕了皇家學會會長、皇室研究院院長、倫敦大學教授職位和頭銜,也不肯接受貴族爵位,是名副其實的平民科學家,受世人敬仰!
1867年8月25日,法拉第坐在書房的椅子上平靜地離開了人世。一代實驗物理學家隕落。
他的學生和朋友丁鐸爾在《作為一個發現者的法拉第》一書中感慨地寫道:「在他的眼中,華麗的宮廷和布拉頓高原上的雷雨比起來,算得了什麼?皇家的一切器具和落日比較起來,又算什麼?我之所說出雷雨和落日,因為這些現象在他的心裡挑起一種狂喜……」
按照法拉第的意願,親人們將他安葬在倫敦北郊的海格特公墓(Highgate Cemetery),沒有盛大葬禮,沒有華麗的墓志銘。只有他的出生年月。
法拉第的貢獻惠及每個人,把人類文明提高到空前高度,把文明進程提前幾十幾百年。
法拉第確實給人類帶來光明動力。生活在電氣化時代的我們,應該永遠記住他!
最後用一首小詩來緬懷這位偉大的物理學家!
「十年磨一劍,發現「磁生電」
光明全世界,美名傳萬代」