人物传记法拉第在科学上的成就

上期聊到迈克尔·法拉第的生平,这期我们来聊聊法拉第在科学上的成就。

法拉第在电磁学方面做出了最显著的贡献。在年,丹麦化学家汉斯·奥斯特发现了电磁现象之后,戴维和威廉·海德·沃拉斯顿试图设计一部电动机,但却未能成功。在与他们讨论这个问题后,法拉第继续工作并建造了两个装置来产生他所称的“电磁转动”现象:由线圈外环状磁场造成的连续旋转运动。他将导线接上化学电池,使其导电,再将导线放入内有磁铁的汞池中,导线将绕着磁铁旋转。这个装置现在被称为单极马达。这些实验和发明成为了现代电磁科技的基石。

年,法拉第开始进行一系列重要的实验,并发现了电磁感应现象。虽然福朗席斯科·札德启早在此前的工作中就已经预见了这一结果,但这个发现仍然可以称为法拉第最大的贡献之一。这个重要的发现是在他将两条独立的电线绕在一个大铁环上时得出的,这个铁环固定在椅子上,并在其中一条导线通以电流时,另一条导线竟然也会产生电流。他进行了另一项实验,发现当一块磁铁移动通过导线线圈时,线圈中也会产生电流。类似的现象也发生在移动的线圈通过静止的磁铁上方时。他的这一发现建立了“磁场变化会产生电场”的观念,并由法拉第电磁感应定律建立了数学模型,成为四条麦克斯韦方程组之一。这些方程之后被纳入了场论之中。

虽然法拉第是一位优秀的实验家,能够用清楚与简单的语言传达思想,但其数学能力比较薄弱,只限于懂得使用最简单的代数,对其它更高阶的数学像是三角学并不熟悉。所以后来是由詹姆斯·麦克斯韦,综合了法拉第与其它学者的研究,写下了麦克斯韦方程式,才成为现代的基石。

年他成功了一连串的实验带领人类了解电的本质。法拉第使用“静电”、电池以及“生物生电”已产生静电相吸、电解、磁力等现象。他由这些实验,做出与当时主流想法相悖的结论,即虽然来源不同,产生出的电都是一样的。一直到他生涯的晚年时,他还一直投身在科研之中。他提出电磁力不仅存在于导体中,更延伸入导体附近的空间里。这个想法被他的同侪排斥,法拉第也终究没有活着看到这个想法被世人所接受。

法拉第在化学领域也有卓越的成就。他不仅发现了苯并研究了氯晶笼化合物,还发明了本生灯的早期形式和氧化数。最终,他成为了第一位也是最重要的英国皇家科学研究所的富勒化学教授。法拉第最早的化学成就是在担任戴维的助手时获得的。他花了很多时间研究氯气,发现了两种碳化氯,并成功液化多种气体;他还研究了不同种类的钢合金,为光学实验制造了多种新型玻璃;同时,他发现了电解定律,并推广了许多专业用语,如阳极、阴极、电极和离子等。这些在化学上的成就,使得很多现代的化学家都将法拉第视为有史以来最出色的实验科学家之一。

年8月25日,法拉第去世。后葬于海格特公墓中。他的贡献将人类文明推向前所未有的高度,使文明进程提前了几十甚至几百年,同时极大地改变了人类社会。他书写了非凡的一生,留下了无价的宝藏,其功绩是不朽的。




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