法拉第:装订学徒到皇家研究所讲台

法拉第:装订学徒到皇家研究所讲台
一个没读完小学的装订学徒,把电与磁拧成了现代文明的电源线。

里戈装订铺的七年

1805年,十三岁的法拉第进了伦敦萨里斯伯里街一间装订铺的学徒名册,师父是流亡法商乔治·里戈。铺子里常年堆着待装订的书册,学徒们能把没裁开的书页顺手读掉几页。法拉第读得最认真的是《大英百科全书》第三版里论电学的条目,和一位女作家写给青少年的《化学对话》。据载他攒下过厚厚一摞读书札记,又常去一家工人学会旁听讲演,1812年,做工的伙伴本杰明·阿博特把四张戴维讲演的入场券让给了他。

主讲人正是皇家研究所的汉弗莱·戴维。法拉第把三百页听讲笔记整理、装订成册,托人转呈戴维,附了一封求职信:愿意从洗瓶子做起。1813年3月,研究所正好缺一个实验助手,戴维点了他的名。

洗瓶子的人上了讲台

当了助手,法拉第跟着戴维漫游欧陆两年多,一路拜访学者、参观实验室,在米兰见过伏打。1815年回伦敦,他兼做实验室管理与化学检测生意。1821年他和教堂会友莎拉·巴纳德结婚,婚姻持续到他去世为止,无子。

同年秋天,他在笔记本上写下「电磁旋转装置」的草图:一根悬垂的导线插进水银槽,下方固定一块磁铁,通电之后导线绕着磁铁转个不停。奥斯特发现电流偏转磁针才一年半,法拉第已经把它变成连续的机械运动。这一年他被任命为研究所的实验室总监,1827年又接了化学主讲席。

一根软铁环与一个场的念头

反过来做:磁能不能生电?这个问题他磨了十年。1831年8月29日,他在一个软铁环上绕两组彼此绝缘的线圈,一组接通电池的瞬时,另一组连着的电流计指针轻轻跳了一下。他抓住这一瞬间反复试验,做出感应线圈;同年10月又让铜盘在磁极间旋转,得到持续电流——人类第一台原始发电机。1832年他发表论文,把感应现象归成五类。

法拉第的特别之处不在于算得快,他几乎不用数学。他坚持认为磁体周围的空间本身处于某种应力状态,把铁屑排成的曲线看成真实的物理结构,而不是画图技巧。这个「场」的直觉,后来成了麦克斯韦方程组的起点。1845年,他发现强磁场能让偏振光的振动面旋转,第一次把光和电磁联系起来;也是这一年,他确认所有物质都有抗磁性。

命名者与拒绝者

1833至1834年,他完成电解的定量研究,两条电解定律写进教科书;为了方便表述,他请剑桥的惠威尔帮忙造词,于是有了电极、阳极、阴极、离子这些今天还在用的名词。1825年起他在研究所开办面向工人和少年的圣诞讲座,1861年他讲蜡烛的化学史,讲稿后来印成《蜡烛的故事》。1833年他接受皇家研究所的富勒教席,但拒绝领薪水,理由是这桩差事本来就是研究所出的钱。

1854年克里米亚战争期间,战争部请他出谋划制化学武器,他在日记里明确回绝。皇家学会两次请他出任会长,他都辞谢;封爵他也拒。流传甚广的说法是,他说自己宁愿做原来的法拉第先生。1848年,王室赠他汉普顿宫一套住处,他在那里住到去世。

讲台下的那位老人

1865年3月,七十多岁的法拉第最后一次走进皇家研究所的讲堂,坐在前排听丁达尔讲蜡烛的光,据载散场后还写信给报纸推荐这场讲演。1867年8月25日,他在汉普顿宫的家中去世,按自己的遗嘱葬得极简,墓碑上只有名字。据说爱因斯坦书房墙上挂着牛顿、法拉第与麦克斯韦三人的画像。影印出版的法拉第日记七大卷,记下了他每一步失败。

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