法拉第:Maxwell背後的男人

2020-12-06 晨晨小可愛阿

康德曾經說過:「世界上只有兩樣東西讓我敬畏,一個是我頭頂燦爛的星空,一個是我心中永恆的道德法則」,法拉第完美地結合了這兩者。

光電神話成功曼麥克斯韋

「你是光,你是電,你是唯一的神話」唱歌時,眼前閃現的不是三個跳小女孩,而是一個聰明的英俊少年,是的,他是光,他是電,他是唯一的神話,他是SuperstaR-詹姆斯,克拉克·麥克斯韋。

麥克斯韋很聰明,15歲時,他發表數學論文,34歲時寫出了物理學史上最美的方程式,像牛頓先生一樣,他是降臨地球的同一個神,先生牛頓統一了天地,帶領人類走出了蒙昧時代,麥克斯韋統一了電學和磁學,把人類帶入了現代文明。

麥克斯韋出版了他的傑作《電磁學通論》,這是一部劃時代的作品,他與牛頓,達爾文《物種起源》的《論自然哲學的數學原理》同名,不幸的是,天妒英才在六年後完成了,48歲的麥克斯韋被上帝召喚走了。

麥克斯韋可以在幾年內完善臻,他可以稱為史上最成功的人,俗話說「每一個成功男人的背後,都有一個偉大的女人」,在成功人的背後,麥克斯韋仍然是一個偉大的人。

兩天的偉大使命巨大貢獻的法拉第

曾班傑明,曾「奪權杖於暴君」和「扼閃電於長空」的富蘭克林和「扼閃電於長空」,自從他著名的「風箏實驗」以來,人類一直覬覦自然界中的巨大能量。

義大利物理學家伏特發明了伏打堆棧,他立即成為科學家的新寵,每個人都有很多樂趣,但除了科學研究,如何為人們用電?所有人都不知所措,只能等待法拉第出現。

麥可,法拉第於出生於英國,他父親是個鐵匠,如果不是牛頓,法拉第將是他父親的職業,然而由於牛老爺領導的第一次工業革命,原本前途光明的鐵匠職業迅速衰落,法拉第家是冷落,甚至很難謀生。

牛覺燁雖然是個孤獨的男孩,但他仍然可以完成學業,這個男孩法拉第卻才上小學兩年,所以他必須承擔起養家的責任。

俗話說,「人醜就要多讀書」,英俊少年法拉第有非凡的洞察力,知道「人窮更要多讀書」,法拉第投身於當時的朝陽產業出版業,成為了一名報童,當時的報童不是的快遞小哥,一個稱職的快遞小哥不能品嘗顧客的食物或嘗試他們的產品,而報童卻可以隨時享受顧客的商品一個稱職的報童需要閱讀大量的書籍,並精通書籍的裝幀和版面設計,也就是說,當時的報童相當於的圖書管理員,事業前景太大了。

年輕的法拉第陷入了海洋的知識中,他們不僅研究文學,還研究自然科學,我們應該知道當時大英帝國不是娛樂明星,而是科學家,英國皇家科學協會的每一次演講都是空洞的,科學家的每一句話和行動都比的網紅吸引了更多的關注。

然而法拉第只能在皇家科學院外面徘徊,聽大師演講時,報童只能謀生,進不了講堂,但是,仍然有機會,當時,機械印刷機還沒有出現,書籍很貴,讀書讀書都是上流社會的事情,法拉第聯繫了各行各業的名人,在幾張免費門票之後,他走進皇家學院大門,法拉第終於見到了他的偶像,皇家科學院院長大衛爵士。

大衛,被稱為「電解狂魔」,是電化學領域最受歡迎的一個,他的實驗方法簡單粗暴,不管是什麼化合物,他都直接熔化和電解,用這種方法,大衛發現了鉀、納、鎂、鈣、鍶、鋇、矽、硼、氯、碘等化學元素,成為科學家和最發達的化學元素。

在聽了許多演講之後,法拉第把大衛演講的內容整理成一本書,裝訂成一本書,寄給大衛,大衛看到那本書時很震驚,他是個實驗物理學家,他年輕時成名了,他在實驗中武斷行事,他不確定下次能否重複他的實驗,實驗的記錄自然是潦草的,他看到了美材的質量,幾經周折,大衛決定招募法拉第到皇家學會實驗室工作,這說明學習一項技術是多麼重要。

此時,法拉第,出版業的資深人士,正在邁向小康社會的路上,他的妻子和孩子熱炕頭向他揮手,但是作為一個科學迷,可能會怎麼會被這麼小的目標所誘惑呢?法拉第高興接受了大衛的邀請,又當了學徒。

理想是豐富的,但現實總是很瘦,認為自己能取得巨大成就的法拉第被現實擊中了,大衛爵士真的把法拉第當作學徒和僕人,他只要求法拉第做一些輔助工作,甚至包括刷大衛爵士的外套。

孟子曾經說過「故天將降大任於是人也,必先苦其心志,勞其筋骨,餓其體膚,空伐其身,行弗亂其所為,所以動心忍性,曾益其所不能」。現在「苦其心志,勞其筋骨,餓其體膚,空伐其身」代表法拉第,但是「動心忍性,曾益其所不能」而不是「行弗亂其所為」,這幫助大衛爵士發現了碘元素,並證明了金剛石的成分是碳。

丹麥科學家Oster發現導線旁邊的小磁針可以偏轉,同年,安培發現了電流產生的磁場方向的安培定律,但實驗結束了,因為沒人能讓小磁針進一步移動。

的第三天,法拉第產生了電流可以使磁針旋轉的想法,相反的方向會發生什麼?磁鐵會驅動電線嗎?這個閃光堪比落在牛頓頭上的蘋果。

為了減少摩擦,法拉第用浮在水銀上的銅線進行了測試,人們發現這根銅線可以快速旋轉,這是人類歷史上第一臺電動機。

不幸的是,老闆大衛不在倫敦,找戴老闆馬上匯報工作不容易,你應該知道電報和電話,包括行動電話,都依賴於法拉第的發現,那個時代的交通工具依賴於馬車和帆船,而這一發現並不是牛男爵需要嚴格數學推導的發現,這只是一個發現如果任何偉大的神福至心靈重複這個實驗,這個發現就會被搶走,沒有時間去思考他,因此法拉第直接將這個發現寫成論文並拋出。

論文的出版並沒有因為法拉第而帶來榮譽,而是帶來了無盡的麻煩,論文的出版引發了科學界所有邪惡的潛規則,即使在甚至在未經老闆同意就發表論文也是一種非常危險的行為,而且,法拉第的老闆David是之前的學術帶頭人,他只是一個只上了兩年小學的學徒,至於「剽竊」「不自量力」,一個學者所能遭受的所有惡毒的批評都強加於他身上,而對自己的知識和行為最清楚的大衛卻竟然保留了沉默。

英國皇家科學院有內訌的傳統,為了取得科學發現,有胡克壓制牛頓,然後牛頓強迫萊布尼茲,大衛光榮接過了前任的旗幟,不過,戴老闆很和藹,並沒有親自責怪法拉第,而是腹黑安排法拉第做光學玻璃研究,和法拉第從電磁學中分離出來的學生來了。

十年後,大衛死了,法拉第終於回到了電磁學領域。

近十年來,人類一直在尋找產生強電流的途徑,努力使電力達到工業應用的水平,不像實驗室裡只有科學家的伏特電池愛寵,在法拉第離開後的十年裡,人類已經來到門口,等待法拉第來完成這最後一擊。

法拉第將一根磁棒插入線圈,一個神奇的現象出現了,連接線圈的電流計搖擺不定,這意味著電流是由磁性產生的,但過了一會兒,電流表就歸零了。

如何獲得連續穩定的電流輸出?在法拉第用一個銅盤替換了線圈,並轉動了磁鐵,最後得到了穩定的電流輸出,發電機出現了,人類進入了電氣時代。

手牽手跨過世界的頂部

然而他童年輟學的影響也逐漸顯露出來,由於他的數學基礎薄弱,他不能繼續改進電磁理論,他提出了「場」的概念,他只能用生動的語言來描述電磁場,場是現代物理學中最基本的概念,也是一個革命性的概念,他直接質疑了引力的超距離效應,並啟發了後世愛因斯坦、愛因斯坦曾指出:廣義相對論是一種場論。

正是由於場的命題直接動搖了牛頓力學的基礎,引起了科學界的諸多質疑,因為牛頓是物理學中的上帝,任何對牛頓的質疑都是褻瀆,此外,由於數學基礎薄弱,給出牛頓的數學描述更具說服力。。

面對懷疑,他只能求助於上帝。在法拉第發現電磁感應後不到一個月,麥克斯韋出生了,這是上帝給法拉第的禮物。

麥克斯韋出版了論文《論法拉第的力線》,這是法拉第的數學描述,看到論文,法拉第喜出望外,立即尋找年輕人,但是,沒有看到Maxwell卻。

孤獨的法拉第終於來到了麥克斯韋,兩位偉大的物理學家一見如故,法拉第的觀點與麥克斯韋的數學完美地結合在一起,麥克斯韋導出了優美的麥克斯韋方程。

被電磁學證明是完美的法拉第無怨無悔地去世了。

前前後後四條命

當然,法拉第的科學成就是無與倫比的,他的工作為人類打開了新世界之門,他不僅是一位傑出的實驗物理學家,也是一位偉大的理論物理學家,這可以從電磁感應實驗中看出。

實際上,瑞士物理學家科林頓以前也做過,但科林頓把電流計放在隔壁房間,當科林頓跑到隔壁房間時,電流表應該是零。

這似乎是命運的祝福,就像十年前的運動實驗一樣,他只是搖動和聰明的結果,事實上事實並非如此,電磁感應實驗是在他長期深入思考後準備的,當法拉第意識到這個實驗可能是一個瞬態現象時,他把電流計放在身邊,不過,科林頓認為這是一種穩定現象,以減少幹擾,於是把電流計放在隔壁。

他在理論上中提出了場劃時代的概念,以消除物質和能量之間的界限,愛因斯坦的質量和能量方程正是他的思想的體現,其意義不亞於牛頓統一天地,也許科學家不能用來稱呼這位偉人,他應該受到哲學家的讚揚,他在理解世界。

當然,由於他的數學基礎薄弱,他無法完成對他的思想的數學描述,但這突出了他人格的偉大,大衛爵士繼承了皇家科學院的傳統,為他設置了許多障礙,偉大的法拉第沒有抱怨,而是沒有抱怨,相反,他致力於教授繼任者麥克斯韋,並在科學史上創造了一個精彩的故事。

法拉第的偉大不僅使他在處理科學方面受到傷害,而且還忘記並幫助了他,他還了兩次。他年輕而貧窮,卻放棄了電機和發電機的專利權;他受到了權貴的羞辱,卻拒絕被提名為皇家學會主席並被授予爵士頭銜;他熱愛和平並且拒絕製造化學武器:他從他的科學講座中獲益,並舉辦了晚的研討會和聖誕青年科學講座。

如果法拉第的前半生是自學成才的勵志典範,那麼他的後半輩子就是人道德高峰,康德曾經說過:「世界上只有兩樣東西讓我敬畏,一個是我頭頂燦爛的星空,一個是我心中永恆的道德法則」,法拉第完美地結合了兩者。

完成了《電磁學通論》的麥克斯韋離開了這個世界,回到了上帝的懷抱,那一天,一個嬰兒出生了,這個嬰兒就是愛因斯坦,上一次出現這樣的巧合,或伽利略和牛頓,另一場物理革命開始。

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