法拉第一从装订工到科学王子

1812年冬天的一天，当拿破仑的军队在俄罗斯平原上被击败时，一个21岁的年轻人来到伦敦皇家学院，要求与著名的大卫院长见面并交谈。作为推荐，他带了一本书，里面有他听大卫演讲时记下的笔记。这本书装订整齐，非常漂亮。这个年轻人给大卫留下了好印象。大卫缺少一名助手，他很快就雇佣了申请人，他就是法拉第，历史上最伟大的物理学家之一。

法拉第于1791年9月22日出生在一个小村庄。他出生在一个体力劳动者家庭。他的家庭没有特殊的文化，非常贫穷。法拉第的父亲是一名铁匠。法拉第小时候的学校教育非常差。13岁时，他在一家从事书籍装订和销售书籍及文具的商店当学徒。但不同的是，他除了装订书籍之外，还经常读书。他的老板也鼓励他，他的一个顾客给他一些听卡来听大卫的演讲。

在成为大卫的助手后，法拉第清楚地意识到他的事业一定很有力量，很快他成为了皇家学院的一员。1813年，大卫和他的妻子决定去欧洲大陆旅行。他们把法拉第作为他们的秘书。这次旅行持续了18个月，这对法拉第的教育起到了重要作用。他遇到了许多著名的科学家，如安培、沃尔特、阿拉戈和盖·吕萨克，他们中的几个人立即发现了这个陪同大卫的简单年轻人的才华。他成了德利亚河和他儿子亚瑟·奥古斯特的终身朋友。他们是日内瓦一个家庭的著名物理学家，在日内瓦的社会生活中，他们在智力和政治方面有着突出的地位，而且远远超出了日内瓦。

大卫的旅程从法国延伸到意大利(直到那不勒斯)、瑞士、德国和比利时。法拉第勤于写信。他从十几岁开始就交了很多朋友。他总是和他们通信。大卫在巴黎时，曾与盖·吕萨克合作研究一种新物质，他认为这是一种新元素碘。法拉第的信生动地描述了这一戏剧性事件和其他事件。

法拉第有虔诚的宗教思想。他属于一个叫桑德曼的小教派，具有原教旨主义的性质。他一生都相信这一点，并担任了多年的教会长老。显然，宗教是法拉第生活的重要组成部分，他的一些最亲密的朋友来自同一个教派。

惊人的科学活动

法拉第的科学活动令人惊叹。从欧洲大陆旅行回来后，他致力于化学分析几年，并在皇家学院担任助理，包括他对大卫的重要帮助。他在1816年发表的第一篇论文论述了托斯卡纳生石灰的性质。

许多年后，法拉第指出，当他把这篇文章输入他的文集。

“大卫爵士给了我做这个分析的机会。这是我第一次尝试化学。那时，我的恐惧大于我的自信，两者都大于我的知识。当时，我没有想到要写一篇原创的科学论文。”

大约在1860年，当法拉第的研究结束时，他的实验笔记已经超过16000份。他仔细地把它们一个接一个地编号，并把它们分成许多册。在这里，法拉第愉快地展示了他当活页夹时学到的高超技能。这些笔记，以及在装订之前或之后的数百个其他笔记，已经被汇编成册并以单独的卷出版，其中最著名的是他的“电学实验研究”。

伟大的“自然哲学家”(法拉第本人称之为“自然哲学家”)研究了各种各样的主题，按时间顺序排列，包括以下几个方面:铁合金研究(1818-1824)；氯和碳化合物(1820)；电磁旋转(1821)；气体液化(1823，1845)；光学玻璃(1825-1831)；苯的发明(1825)；电磁感应现象(1831)；不同来源的电的身份(1832)；电化学分解(自1832年起)；静电学，电介质(自1835年起)；气体排放(1835)；光、电和磁(自1845年起)；抗磁性(自1845年起)；“射线振动思想”(1846年起)；重力和电(自1849年起)；时间和磁性(自1857年以来)。对他的巨大研究成果进行全面分析不是一个普通人能做的事情，这需要很大的空间。

大约1830年前，法拉第主要是一名化学家，但他在1821年首次着手研究电和磁，这可能在十年后播下了种子并取得了重大发现。法拉第的第一阶段科学活动于1830年结束，当时他成为一名非常成功的专业分析化学和实践顾问，更重要的是，由于他扎实的科学成就，他赢得了国际声誉。这些科学成就包括一些新的碳化合物的制备，如他命名的“高氯化碳”或“六氯乙烷”CCI3。CC13和四氯乙烯CC12:CC12由现代命名，以及在伦敦对照明用气体的研究(法拉第的兄弟在这个部门工作)。这种气体是通过加热动物油制成的，储存在圆柱形铁罐中。它经常在铁罐里留下液体。法拉第仔细而熟练地分析了残液，发现它含有一种沸点为80℃的成分，其一般成分是甲烷。这是苯，它是有机化学的主要支柱之一。但是当法拉第发现苯时，他没有意识到它在未来的重要性，当然他也不知道它奇怪的分子结构。这些发明和发现表明，如果法拉第没有其他贡献，他也会被认为是一位杰出的化学家。

事实上，在19世纪20年代，他已经成功液化了几种气体。他最初使用的仪器非常简单，只是一个弯曲成倒“V”形的坚固玻璃管。他把一种产气物质放入玻璃管的一端，另一端浸入制冷剂混合物中。此时释放的气体增加了管道中的压力。他用这种简单的技术液化氯、二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化二氮、氨、氯化氢和其他物质。

自1818年以来，法拉第与一名外科医生和皇家学会成员斯托达特合作了几年，试图生产一种改良钢，这种钢的防锈能力比当时英国使用的钢产品更强，可以用来制造更锋利的刀片。当时，冶金技术仍然侧重于经验技术。印度生产的一种“简自豪钢”是当时最好的刀片钢。法拉第和斯托达特将铂、银、钯和铬等其他金属混入铁中，制成各种合金钢，但斯托达特于1823年去世，法拉第转而从事其他工作。那时他们可能已经发现了现代冶金的一些重要成果。他们制作的一些刀片样品仍然保存着，其中一些是高质量的。

所有这些努力都证明了法拉第杰出的化学和技术能力。他把自己丰富的经验总结成一本600页的大部头书，名为《化学操作》，出版于1827年。除了收集关于电学研究和其他研究的论文外，这是法拉第唯一的一本书。即使你今天仔细阅读，你也会给人一种直接而新颖的特殊印象。

法拉第的工作地点一直是皇家学院，他已经和它融为一体了。他和妻子莎拉住在那里(他们有一个幸福的家庭，但没有孩子)，直到1858年维多利亚女王给了他们一个皇家住所。但即便如此，他仍然保留着皇家学院的房子，那里有完全符合他要求的实验室。

大卫想对法拉第表示感谢，但是皇家学院的经济一直很困难。1825年，他建议任命法拉第为实验室主任以示敬意。此后不久，法拉第创办了一个定期的“星期五晚上讲座”，一直持续到今天。法拉第花了很多精力来改进他的演讲艺术，并因此而闻名。他为这次演讲提出了各种建议和指导方针，完美地包含了所有的细节，这些建议和指导方针已经传递给了皇家学院的现任议长。他高超的演讲技巧的一个实际结果是，尽管皇家学院的听和说费用相当昂贵，只要法拉第发表他的演讲，演讲大厅就会挤满人。别人演讲的平均观众只有三分之二。除了周五晚上的讲座，法拉第还为孩子们设立了特别受欢迎的讲座，在圣诞节期间举行。他圣诞讲座的主题之一是“蜡烛的化学史”。一个多世纪以来，他激励了无数年轻人，让他们快乐。这本书已被翻译成多种语言，目前仍在印刷中。

1824年，33岁的法拉第被选为皇家学会会员。大卫当时是皇家学会的主席。嫉妒助手的成就，他反对选举，尽管他慷慨地帮助和保护了法拉第。这是一个反映人类弱点的不幸事件。

法拉第在皇家学院的年薪只有100英镑，但在1833年，他被任命为学院的化学教授，而且他的薪水翻了一番。他的收入很丰富，如果他喜欢钱，他甚至可以成为一个富人。1835年，时任首相梅尔本从王室年薪中给他300英镑的养老金。但是当他这么做的时候，他使用了一些不恰当的语言，这伤害了法拉第的自尊心。法拉第在一封尖锐的信中拒绝了养老金。首相不得不向他道歉，以便说服他接受养老金。这篇报道在报纸上发表后，立即引起了公众的兴趣。

一旦可能，法拉第拒绝了大部分兼职工作，严格减少社会活动，并把全部精力投入实验研究。人们得到的印象是，只有实验研究才是他真正感兴趣的。他没有参加任何社会活动，拒绝授予他许多荣誉，包括1857年他当选为皇家学会主席。他不同意建立皇家学会的意见。他希望候选人将仅限于科学界，而不仅仅是业余科学爱好者中的贵族成员或其他重要人物。1835年，他停止参加皇家学会的会议，尽管他仍然向该学会提交科学论文。

尽管法拉第是一位杰出的教师，但他在科学领域没有直接的学生和合作者。他的工作方法，尤其是他思考物理问题的方法，都阻碍了他建立自己的思想流派。缺乏正规的数学知识，加上他丰富而敏捷的想象力，使得他很难与他人进行学术交流。只有麦克斯韦能真正察觉到他的想法。法拉第自己说:

“我从来没有学生帮助过我。我总是自己准备实验和做实验，工作和思考。我不认为我能和别人一起工作，或者想出我的想法，或者及时解释我的想法。有时我和我的助手会在实验室里呆上几个小时或几天。他为讲座准备仪器或者做清洁工作。我们几乎一句话也不说。”

法拉第开始抱怨头痛、头晕，尤其是早年记忆丧失。这些症状是由过度劳累引起的，在休息时会暂时恢复。从1839年到1844年，有一次最严重的精神衰竭。他*休长假。在此期间，当他在瑞士休养时，他的日记反映了他对自然、植物和动物的热爱。他保存了一大堆植物标本，并有条不紊地排列着。他说45英里的步行对他来说是正常的事情，这证明他的体质并不太差。他愿意用健康来换取记忆力的提高。他的症状可能是由于汞中毒。当时，其他化学家和物理学家也有类似的担忧。虽然他只是在生病开始时才停止工作，但他行动能力的下降持续了近五年，直到1845年秋天才完全恢复。

法拉第最大的成就发生在1830年至1839年，当时他是对现代电学的发现做出贡献的一流科学家。1821年，他研究了奥斯特发现的电流的磁效应，并做出了一项重要发现:磁效应的方向与产生磁效应的电流方向垂直。法拉第还制造了一台电动机，证明了导线在恒定磁场中的旋转。他甚至在地磁场中证明了这种旋转。这个实验给他和他同时代的人留下了深刻的印象。

法拉第坚信必须促进电和磁之间的关系。如果电流可以产生磁场，磁场也必须产生电流。法拉第对此思考了十年。他做了许多实验，结果都失败了。直到1831年底，他才取得了重大突破。他发明了电磁电流发生器，这是最原始的发生器。法拉第此时不仅做出了跨越时代的贡献，也为未来的电力工业奠定了基础。

一次，一位政治家问法拉第他的发明有什么用。他回答说:“我还不知道，但有一天你会向他们征税。”

抗磁性是法拉第的另一项发现。当许多物质被制成细针时，它们的方向垂直于磁力线。此外，它被磁铁的磁极推开。这种行为是由非常弱的力引起的，这种力比磁场中作用在铁上的力弱得多。这是一个值得仔细研究的现象，为此法拉第花了几个月的时间进行研究。

1846年，法拉第代替惠斯顿在皇家学院发表演讲。惠斯通当时被安排报告他的一些研究工作，但在最后一刻，他突然惊慌失措，跑出了会议厅。法拉第不得不做一次即席演讲，但他的报告不到预定的时间，不得不当场补充一些材料，然后他谈了一些已经在他头脑中酝酿的想法，并且谈得非常仔细。但话一出口，他就写了一篇短文，题为“关于辐射振动的一些想法”。这篇文章不是很清楚，但它包含了一些惊人的新的基本思想。当然，这篇文章充其量只能被称为光的电磁理论的明确预兆。十八年后，麦克斯韦建立了光的电磁理论。

他说:“法拉第教授在他的文章《关于辐射振动的一些想法》中明确提出了横向磁扰动传播的概念，赞成正常磁扰动。他提出的光的电磁理论与我在本文中开始提出的基本相同，只是没有实验数据可以用来计算1846年的传播速度。”

法拉第晚年

在19世纪50年代，法拉第进行科学活动的能力减弱了。他被记忆和衰退所困扰。虽然他还能做一些实验，但他的速度不如以前快了。他试图找出重力和电之间的相互作用，但结果是否定的。然而，这种探索从法拉第·爱因斯坦一直持续到现在。在这个发现停滞不前的时期，法科蒂仍然试图帮助公众。他致力于解决困扰伦敦的各种问题，例如保护绘画免受空气污染。

法拉第在1862年做了最后一个实验，试图找出磁场对置于磁场中的光源发出的光的影响，但结果是否定的，因为他使用的仪器不够灵敏，无法探测到这种微小的影响。三十年后，塞曼，当时还是个年轻人，从阅读法拉第的实验计划中受到启发。他又用更精确的仪器做了一次实验，发现了塞曼效应，这是新原子物理学的先驱之一。

在过去的几年里，法尔科内由于失忆而逐渐失去了工作能力。1860年，他发表了最后一次圣诞演讲，18645年，他辞去了皇家学院教授的职务。他的健康显然处于危险之中，所以他辞去了所有其他职位，包括1864年桑德曼长老会的职位。他于1867年去世，享年76岁。

一个人死亡前后

法拉第顺被认为是他去世前后最伟大的“自然哲学家”之一。每个时代都需要一些特殊的人才。法拉第的巨大成功可能部分归功于他生活的时代。他非凡的智慧是什么？丰富的想象力与足智多谋的实验能力、对工作的热情和相应的耐心相结合，使他能够迅速辨别虚假的外表和真正发现的批判精神，并能看到所有广阔的视野。他也有一些健全的哲学思想，他对几何和空间的深刻见解，以及他长时间思考的能力，这正好弥补了他数学的不足。在他的笔记中，有这样一段话:

“我一直在思考哲学家成功的条件是什么。是勤奋和坚韧与明智和智慧的结合吗？适度的自信和认真的精神不是必要的吗？许多人的失败不是因为他们渴望成名，而是纯粹追求知识和通过获取知识来满足内心的快乐吗？我相信我见过很多人。他们是高尚而成功的人，决心献身于科学。他们为自己赢得了很高的声誉，但他们的心里也有嫉妒或遗憾的阴影。我无法想象一个人能带着这样的感觉做出科学发现。至于天才和它的力量，它可能存在，而且我相信它是存在的，但是我很久没有为我们的实验室找到天才了。然而，我见过许多人。如果他们能严格要求自己，我认为他们已经成为了有成就的实验哲学家。”

开尔文勋爵非常了解法拉第。他在一篇纪念法拉第的文章中说:

“他的敏捷和积*质无法用语言来描述。他才华横溢的天才使他的外表显示出智慧的光芒，他的表情有一种独特的美，任何有幸在他的家——皇家学院——遇到他的人，从思想最深刻的哲学家到最简单的孩子，都会感到这种美。”

从亥姆霍兹给妻子的信中，可以使我们对法拉第的性格有更深的了解:

“我有幸见到了法拉第，英国和欧洲的一流物理学家...对我来说，这是一个非常快乐的时刻。他简单、温柔、有礼貌，就像一个孩子。我从未见过如此可爱的人。而且，他对别人也是最善良的，他亲自向我展示了一切。但这算不了什么，因为只要有一些木头、一些电线和一些铁板，就足以使他做出最伟大的发现。”