【物理大师】这个你在物理课本上常常见到的男人,只上过两年小学( 二 )
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化学家戴维
法拉第在物理学中的最大贡献就是建立了电与磁的关系 , 为麦克斯韦电磁理论的建立打下了基础 。 如果说麦克斯韦理论是一座大厦 , 法拉第就为这座大厦铺垫起了基石 , 其中最重要的一块基石就是他所创立的电磁感应定律 。
1820年 , 奥斯特发现了电的磁现象 , 成为物理学发展史上一件轰动世界的大事 。 这件事促使人们思考一个问题 , 既然电能生磁 , 磁能不能生电呢?人们希望找到电流磁效应的逆效应 。 这件事也引起了法拉第的兴趣 , 他坚信 , 电与磁之间一定具有对应的关系 , 磁生电的这个逆效应一定存在 。
1831年 , 他开始着手揭开这个谜团 。 他把检流计放在一间屋里 , 把线圈和磁铁放在另一间屋里 , 通过小窗口把线圈与检流计相连 。
做实验时 , 他先把磁铁插入线圈 , 然后到另一间屋里去看检流计 , 指针并没有摆动 , 说明没有电流;他把磁铁拔出线圈 , 再去看检流计 , 指针还是没有摆动 。 难道磁铁对线圈没有影响吗?无奈中 , 他把线圈连同里面的磁铁拿回了实验室 , 就在他拔出磁铁的那一瞬间 , 检流计的指针突然摆动了一下 , 他再把磁铁放入线圈 , 指针又有了摆动 。 他恍然大悟 , 原来“磁所生的电”是在磁铁插入或拔出线圈时所出现的瞬态电流 。
接着 , 他又做了一组实验 。 他绕制了一粗一细两个线圈 , 细的线圈接通电源 , 粗的线圈与检流计相连 , 如下图所示 。
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这个实验的意图很明显 , 连接电源的线圈就是一个电磁铁 , 如果另一个线圈有了感应电流 , 检流计的指针一定会偏转 。 果然 , 在细线圈插入或拔出的那一瞬 , 检流计指针都有了偏转;接着他把细线圈放入粗线圈 , 在给细线圈通或断电的那一瞬 , 检流计指针也发生了偏转 。 就这样 , 法拉第按照他所预设的计划 , 一连做了几十个实验 , 最后发现了磁生电的规律 , 这就是电磁感应定律 。
1831年10月法拉第最终成功地完成了电磁感应实验 , 他在皇家学会做了公开的演示 。 这一现象揭示了电场和磁场的关系 , 这一关系被麦克斯韦进一步发展成电磁场理论方程 。
成名后的法拉第与其他著名科学家不同 , 自身的经历使他更体会到普通民众内心深处渴求学习的迫切心情 , 使他更重视把科学普及给大众 , 尤其看重使年轻人热爱并通晓科学知识 。 在他的建议下 , 英国皇家学会设立了“周五讲座” , 从1826年到1862年退休 , 他一共进行了100多次演讲 。
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1856年法拉第在做圣诞演讲
此外 , 他还为皇家学会每年举办的“圣诞讲座”做演讲 。 他的演讲配有实验演示 , 通俗易懂 , 引人入胜 。 后人根据他的讲座 , 汇集成册 , 编写成《蜡烛的故事》一书 。 这本书被译为多种文字 , 成为科普读物中的典范 。
法拉第对他的好友说 , 科学工作应该“像一把火炬 , 从开始一直照耀下去 , 无休无止地保持着不懈的壮丽” 。 所以 , 英国皇家学会的这一传统一直流传至今 , 始终保持着“不懈的壮丽” 。
法拉第参透了名誉与地位 , 皇家学术委员会聘请他担任学会会长 , 他再三谢绝 。 他的回答是 , “我只是一个普通人 , 如果接受了皇家学会加在我身上的荣誉 , 我就不能保证自己的诚实与正直 , 连一年也保证不了 。 ”
以同样的理由 , 他也谢绝了皇家学院院长的职位 。 当英国皇室决定授予他爵士封号时 , 他说:“法拉第出身平民 , 不想变成贵族 。 ”很多人对此不理解 , 法拉第的好友提因戴尔却给出了很好的解释 , “在他眼里 , 和布莱顿高原上的‘雷雨’比较起来 , 宫廷的华丽算得了什么呢?和‘落日’比较起来 , 皇家的一切摆设又算得了什么?在他的心中 , ‘雷雨’与‘落日’都能激起一种狂喜;在他的胸怀里 , 那些世俗的荣华富贵 , 当然就一文不值了 。 ”他接着又说 , “一方是可以不费吹灰之力获得15万英镑的财产 , 一方是完全没有报酬的研究学问 , 他却选择了第二种 , 遂穷困以终 。 ”这就是一个铁匠的儿子、一个订书匠学徒的郑重选择 。