在1831年8月29日那天, 于伦敦皇家学院的实验室里, 有一个身为铁匠之子的人, 此人从未接受过正规教育, 他借助铜线圈还有磁铁, 做出了一个改变世界的实验, 那就是人类首次看到电流从运动当中诞生了。
第一章：生于铁匠铺的科学火种
迈克尔·法拉第于1791年出生在伦敦南部纽因顿, 那是一个铁匠家庭, 他在伦敦南部有着贫寒的童年, 且在家中四个孩子里他排行第三, 其父亲常年患病, 全家依靠铁匠铺每周微薄的收入维持生计。
“每周日的一片白面包, 是我们家最为奢侈的食物, ”法拉第晚年回忆道, “然而我从父亲打铁的炉火之中看到了力量, 那是我对能量的最初理解。”。
因为家庭经济状况贫困, 法拉第仅仅接受了基础性的读写算方面的教育, 在13岁的时候就停止上学, 进而成为书籍装订的学徒。恰恰是在里博先生所开的书店之中, 他碰到了对其命运起到改变作用的知识领域。
在法拉第装订书页的那长达七年的时间之中呢, 他养成了一种独特的自学方法, 而这方法成为了自学者的“秘密武器”。
开端为系统阅读, 起始处正是从《大英百科全书》电学条目开启。进而有手抄精要, 乃是要把重要内容誊抄而后装订成册。接着是实验验证, 凭借省下的零钱去购置简单器材以重复书中实验。他亲手制作的《电学实验笔记》, 总共四卷, 达386页, 其中含有手绘插图以及详细记录, 这是贫寒少年与科学对话的仅有方式。
第二章：命运的转折点：一张听课证
在1812年的时候, 有四场改变人生的讲座, 21岁的法拉第, 得到了客户赠送的四张汉弗莱·戴维爵士化学讲座的门票, 他不但认真地去听讲, 而且还做了详尽的笔记, 并且配上了精美的插图, 最终装订成册之后寄给了戴维。
在信里, 戴维于后来惊讶地写道: 这个装订工记的笔记, 可比我的助手记的还算完整呢。几个月过后, 戴维实验室的助手因打架被解雇了, 法拉第就得到了那个对历史有改变作用的职位。
科学殿堂的“门外汉”
在刚进入皇家学院的最初阶段, 法拉第由于出身的缘故而遭受了诸多排挤。那些有着贵族背景的同事, 对他进行嘲笑, 说他“带着铁匠铺的煤灰味”, 并且, 他还甚至被要求去兼任戴维夫人的贴身男仆。
但法拉第用行动证明自己：
负责清洗实验室器皿, 他发明了全新的清洁方法, 使得效率提升了三倍。负责管理仪器, 他建立起了完整的器材分类以及保养系统。负责辅助实验, 他总能提前将实验所需的全部材料给准备好。一年之后, 戴维在欧洲大陆开展为期18个月的学术访问时, 坚持带着法拉第, 这个决定让年轻的助手得以见到欧洲顶尖科学家, 使其眼界大开。
第三章：从化学家到物理学家的蜕变
早期的化学成就（1820年代）
在电磁学发现之前，法拉第已是知名化学家：
重要贡献包括：
发现苯, 在1825年, 从鱼油之中分离出这种重要有机化合物。液化氯气, 于1823年, 首次达成气体液化。研制光学玻璃, 在1825年到1829年期间, 为天文望远镜供给优质材料。提出电解定律, 是在1834年, 奠定电化学基础。这些成就足够使他跻身一流科学家行列, 然而命运为他预备了更伟大的角色。
源自著名的奥斯特“电流使磁针偏转”实验所带来的启发, 1821年有了电磁旋转的预演, 在此基础上, 法拉第设计出了首个电动机雏形, 那便是把导线悬挂在水银池中, 当导线通电以后, 它会绕着磁铁进行旋转的这种装置。
“他完成了导线不间断匀速旋转这一操作！”, 他于日记内情绪高涨地记录道。然而该装置效能低下到了极点, 法拉第心里明白: 肯定有些其它的办法, 是以更有效地从磁当中获取电。
第四章于1831年, 有一段改变世界的十个月时间, 在这十个月中的8月29日, 有一场突破性实验, 实验内容是, 法拉第在软铁环两侧分别缠绕了线圈A以及线圈B, 其中, 线圈A连接着电池, 而线圈B连接着检流计。
历史性时刻：
上午11点的时候, 法拉第闭合线圈A的那个电路, 检流计指针先是出现了轻微摆动随后归为零, 断开这个电路的时候, 指针朝着相反方向摆动。
出现了最初的感应电流！他在实验记录里标注了三个感叹号。不过问题在于, 为何仅有开关那一刹那存在电流?
10月17日, 有这样一个关键洞察, 它是经过49天反复进行的实验后, 法拉第突然间意识到: 只有变化的磁场才能够产生电流。
他改用磁铁在线圈中进出：
将磁铁插入的那一瞬间, 检流计上面的指针出现有规律的偏转, 当磁铁静止处于线圈内部的时候, 指针恢复到原来所指的零位置, 把磁铁抽出的刹那间, 指针朝着相反方向发生偏转, “并非是磁自身, 而是磁体的运动才生成了电”, 他于10月17日的日记当中写下这样的结论。这便是极为著名的电磁感应定律。
10月28日这一天, 法拉第把铜圆盘放到马蹄形磁铁的两极之间, 接着通过手柄转动圆盘, 随后使用导线从轴心以及边缘引出电流, 就这样, 人类第一台发电机诞生了。
哪怕这台初始的发电机仅仅生出不明显的电流, 然而其原理直至如今依旧是所有发电装置的根基。在那一天, 他给友人写了信, 说: “我寻得了将磁转变为电的关键之物。”。
第五章：电磁王国的奠基者
在当时的主流科学界信奉超距作用（即认为力不需要介质直接作用）的情况下, 法拉第做出了最具革命性的贡献, 那便是提出了“场”的概念 , 并且他是透过铁屑实验将磁力线进行可视化后才提出的。
一种当时备受嘲笑的观念是, “磁力不是穿越虚空的作用这回事儿, 而是通过磁场这种物理实在传递的情况”, 此观念, 后来已然被麦克斯韦数学化, 最终成为现代物理学的基石。
十三条“电学实验研究”
在1831年到1855年这个时间段内, 法拉第于皇家学会持续不断地发表了29篇系列论文, 这些论文将电磁学理论有条理地进行了阐述。他为了防止数学对表达造成限制, 从而创造出了直至如今仍旧在被使用的术语:
电极（阳极、阴极），离子电学上的物理学家，介电常数234范文网，抗磁性电学上的物理学家，磁力线
他说道, 他运用着普通人凭借自身能力能够领会的那种语言, 去阐述自然规律, 且表明数学是工具, 并非目的。
第六章：科学家的另一面：信仰与婚姻与莎拉的朴实爱情
1821年, 法拉第, 30岁, 他与莎拉·巴纳德结婚, 莎拉·巴纳德21岁。法拉第, 作为桑德曼教会的虔诚信徒, 他们的婚礼极为简单: 没有戒指, 没有婚礼蛋糕, 仅有教友的祝福。
莎拉不只是生活伴侣, 更是科学助手, 她常讲, 迈克尔的思想需要安静, 而她的任务就是为其守护这份安静, 在法拉第因用脑过度头痛之际, 莎拉会为他朗读诗歌用以缓解压力。
身为虔诚信徒, 法拉第有着信仰与科学和谐的理念, 他拒绝在周日进行工作, 其中涵盖科学实验。曾有一次, 维多利亚女王邀请他周日前去觐见, 他得体地予以回绝, 表述为: “陛下, 这一天我归属上帝。”。
然而, 他始终都未曾觉得信仰跟科学存在冲突, “钻研自然实际上就是去阅读上帝所创造的伟大书籍”, 他秉持着这样的观点, 电磁定律所展示出来的是上帝给予宇宙的秩序之美。
第七章：拒绝商业化：纯粹科学家的坚持
法拉第的发现, 若申请专利的话, 多次拒绝专利所带来的财富, 足以让他成为19世纪当中最富有的人之一。然而, 他却坚持。
1831年：拒绝发电机专利，“自然规律属于全人类”
1840年代：拒绝电力照明专利，“让更多人享受光的恩惠”
1850年代：拒绝电气铁路专利，“公共交通不应成为专利品”
他每一年, 仅仅依靠皇家学院给予的200英镑的年薪展开生活, 并且还有少量的顾问费, 到了晚年的时候, 甚至出现了陷入经济困境这样的情形。
从1825年开始, 一直持续到1862年, 法拉第在皇家学院主持了19场圣诞讲座, 是为公众进行科普, 其观众涵盖了工人、妇女以及儿童。他有一场极为著名的讲座, 名为《蜡烛的化学史》, 被翻译成了数十种语言。
他讲, 科学不应该被封闭在象牙塔之中, 每个孩子都拥有知晓世界是怎么运转的这样一种权利。
第八章：晚年的荣耀与坚守
1858年, 当维多利亚女王知晓这位身为国家功臣的人仍旧居住在皇家学院阁楼之时, 便赐予了他一套位于汉普顿宫的免费住宅。法拉第最先予以拒绝, 称: “我贡献实在是太少了。”直至女王坚持, 他才接受了。
在1862年, 那属于最后的日子里, 71岁高龄的 法拉第开展了最后一项实验, 此项实验是对磁场对于光谱影响的着重探究 由于法拉第的记忆力出现了极为严重的衰退状况 所以他不得不停止了相关的研究工作。
1867年8月25日这一天, 法拉第, 在汉普顿宫那里, 他自己的家中, 安详镇定地离开了这个世界。依照所立下的遗嘱这般:
葬礼极为简单朴素: 仅家人以及少数亲友参与其中, 墓碑上仅仅刻着姓名、生卒年份, 不添加任何头衔或者赞誉之词, 安葬之地很普通: 是伦敦的海格特公墓, 与普通民众相邻。
第九章：法拉第的遗产直接影响
1. 麦克斯韦方程组：将法拉第的物理直觉数学化。
2. 一八六六年的西门子发电机, 为由法拉第原理所构建的商业化发电机。
3. 爱迪生与特斯拉：两位电力巨头都称法拉第为“灵感源泉”
长远影响
电力时代奠基：所有发电设备都基于电磁感应原理。
场论革命：为爱因斯坦相对论铺平道路。
堪称科学方法绝佳典范的存在, 乃是那种做到实验跟理论相融合的极为完满的示例。那位名为爱因斯坦的人物, 其书房所悬挂的肖像仅仅只有三幅, 分别是牛顿、麦克斯韦以及法拉第。他给出了这样的评价: “法拉第发觉到了电和磁之间存在的那种深刻关联, 致使我们得以见识到物理世界全新的维度。”。
第十章：法拉第给现代人的启示
作为教育背景并非局限的法拉第证实了: 正规教育的欠缺是能够借助热情以及方法予以弥补的。他所取得的成功是奠基于: 进行系统性的自学, 养成实验验证的习惯, 与顶尖学者展开交流沟通, 具备坚持不懈的记录意识。
纯粹的科学精神在功利主义盛行的维多利亚时代，法拉第坚守：
真理乃科学所追求, 而非名利之所在, 科学发现归属全人类, 故而不申请专利。知识当予以普及, 不可由精英独自占有。法拉第的实验哲学秉持“让自然说话”的方法论。
1.进行细致入微的观察, 不预先设定结论, 反复进行验证, 排除偶然因素, 设计简单明了的方案, 直接指向事情的核心, 完整地做好记录, 方便进行追溯, 他所写的实验笔记直至如今仍然是科研记录之中的典范。
当下时日，于电灯之下开展阅读之时, 借由手机进行通讯之际, 乘坐地铁踏上出行之途时, 我们皆因那个身为铁匠之子之人的发现而获取福祉。然而, 法拉第所遗留下来的并非仅仅局限于此。
他证实, 最了不起的科学进展常源自最为简单的探寻究问, 磁能使电针出现偏转, 那么电能不能从磁当中产生? 他表明, 知识具备的力量在于给予分享, 并非个人占有, 拒绝专利令电力时代得以提早来临。他阐释, 究竟何为真正称得上富有的, 不是仅仅积累物质财富, 而实乃拓展人类既有的认知边际。
在法拉第那简略朴素的墓碑跟前, 身为物理学家的卢瑟福讲过这样一番话: “此地躺着这么一个人, 他凭借线圈以及磁铁为人类带来了光明, 然而他自己却毅然决然地选择留在阴暗之中。”。
或许这便是科学精神所能达到的最高境界, 发现自然内在的秘密之时, 并非是出于想要征服的目的, 而是出于期望能够理解的缘由, 不是为了独自享有, 而是为了能够让更多的人得以看见世界的美好所在。
下一回, 当你去按下电灯的开关之际, 请你记着——就在那瞬间亮起来的时候, 不单单是灯光亮了, 另外还有一个出身贫寒的少年对于世界所怀有的好奇, 还有一个纯粹的科学家对于真理所持有的执着, 以及人类的智慧是怎样经由一个人的双手, 切实地改变了文明前行的轨迹。#历史故事##法拉第#。