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第18章 改写人类进程的工业革命(3)

1791年9月22日,迈克尔·法拉第诞生在英国伦敦城郊,父亲詹姆斯·法拉第当时只有30岁。他原来住在约克郡乡下,是个乡村铁匠,5年以前,他和一个有爱尔兰血统的农家姑娘结了婚,婚后不久,他就带着新娘,离乡背井,来到伦敦城南萨里郡的纽英顿镇,租下几间屋子,开了一个小铁匠铺。他父亲体弱多病,铁匠铺开不下去了,最后只好盘给人家,自己去当帮工。为了维持生活,法拉第12岁当报童,13岁去里波先生的书店里当学徒,学装订手艺。从此,法拉第走上了生活的道路。

在里波先生的书店里,有无数的藏书,书籍是智慧的源泉,是知识的海洋。法拉第每天在劳动了一天之后,在微弱的灯光下面拼命地读书,如痴如醉。法拉第最喜欢的是书中讲的那些电的现象和化学实验,这些东西把法拉第深深地迷住了。

里波先生的书店在伦敦很有名气,加上法拉第手艺出众,态度和气,赢得了顾客的好感,因此,皇家学会很多会员都乐意把自己的科技书籍送来装订。顾客中有位当斯先生很喜欢法拉第,有一次他送给法拉第几张入场券,让他去皇家学院听大化学家戴维的讲座。第一次聆听戴维的讲座,法拉第就被这个智慧的人物吸引住了,他感觉到了戴维天才的光华和热力,后来他一共听了四次戴维的讲座,并仔细地做了笔记。

1812年的冬天,21岁的法拉第来到了伦敦皇家学院,他要求和着名的院长戴维见面谈话。作为自荐书,他带来了一本簿子,里面是他听戴维讲演时记下的笔记。这本簿子装订得整齐美观,这位青年给戴维留下了很好的印象。于是法拉第来到皇家学院化学实验室当了戴维的助手。科学圣殿的大门向学徒出身的法拉第打开了!

当上了戴维的助手后,不久他就成为了皇家学院的一员。1813年戴维夫妇决定去欧洲大陆游历,他们带着法拉第作为秘书。这次旅游共进行了18个月,这对法拉第的教育起了重大作用。他见到了许多着名的科学家,像安培、伏特、阿拉戈和盖·吕萨克等,其中几位学者立即发现了这位陪伴戴维的朴实年轻人的才华。

法拉第的科学活动是惊人的。他从欧洲大陆旅游回来后,几年内都致力于化学分析,并在皇家学院担任助手工作,其中包括对戴维的重要协助。他在1816年发表的第一篇论文,是论述托斯卡纳生石灰的性质的。1860年前后,法拉第的研究活动结束时,他的实验笔记已达到1.6万多条,他仔细地依次编号,分订成许多卷,在这里法拉第快乐地显示了他过去当装订工时学会的高超技能。这些笔记以及其他在装订成书以前或以后的几百条笔记,都已编成书分卷出版,其中最着名的是他的《电学实验研究》。

大约1830年以前,法拉第主要是一位化学家,但他曾在1821年第一次着手研究电和磁,可能由此而种下了种子,10年以后即有了伟大的发现。法拉第的第一个科学活动时期终止于1830年,那时他已成为很有成就的专业分析化学和实验顾问,而且更重要的是,由于他的坚实的科学成就,很快就赢得了国际声誉。这些科学成就包括制备一些新的碳化合物,如由他命名的“高氯化碳”或现代命名的六氯乙烷和四氯乙烯,以及研究伦敦照明用的气体(法拉第的哥哥在该部门工作)。这种气体是用动物油加热而制成的,储存在圆柱形铁罐内,它往往在铁罐内残留下一种液体。法拉第非常仔细而巧妙地对这种残余液体进行了分析,发现它含有一种沸点固定在80℃的成分,它的大致组分为CH,这就是苯,它是有机化学的主要支柱之一。但是法拉第发现苯时,并没有认识到它在后来的重要性,当然也不了解它的奇异的分子结构。这些发明和发现表明,如果法拉第没有其他贡献,他也将被认为是杰出的化学家。

1818年起,法拉第和一位外科医生、皇家学会会员斯托达特合作了几年,试图制造出一种改良钢,它的防锈能力要比英国当时所用的钢产品更强,能用来制造更锋利的刀片。当时的冶金技术仍然偏重于经验技术。印度生产的一种“乌兹钢”,是当时最优质的刀片钢。法拉第和斯托达特在铁内掺入其他金属,例如铂、银、钯、铬等,制成了各种合金钢,但斯托达特在1823年去世,法拉第于是转到其他工作上去了。他们当时是有可能发现现代冶金学的一些重要结果的。他们所制刀片的一些样品至今仍保存着,其中有一些质量很高。

所有这些工作都证明了法拉第卓越的化学才能和工艺才能。他把自己的丰富经验总结为一本600多页的巨着《化学操作》中,于1827年出版。这是法拉第除了电学研究和其他研究论文集外所写的唯一的一本书。就是在今天仔细阅读它,也会给人一种直接和新颖的非凡印象。

戴维曾想表示他对法拉第的感激,但皇家学院经济一直很困难。1825年他建议任命法拉第为实验室主任,以表示他的敬意。此后不久,法拉第创办了一个定期的“星期五晚讲座”,至今仍延续下来。法拉第曾花费了许多精力来提高他的讲演艺术,并且为此而名声卓着。他对讲演提出了各种建议和准则,完善到包括一切细节,这些建议和准则一直传给了皇家学院现在的讲演人。尽管皇家学院的听讲费颇为昂贵,但只要是法拉第讲演,讲演大厅里就会挤得水泄不通。除了星期五晚讲座外,法拉第还为儿童设立了专门的通俗讲演,在圣诞节期间举行,他的圣诞节讲座的主题之一是《蜡烛的化学史》。一个多世纪以来,它曾经鼓舞了无数青年人,使他们从中获得快乐。这本书已被译成了许多种文字。一旦有了可能,法拉第就拒绝大部分兼职工作,严格地削减社会活动,而把全部精力用于实验研究。人们得到的印象是,只有实验研究才是他真正的兴趣所在。他不参加任何社会活动,并且拒绝了许多授给他的荣誉,包括1857年要选他为皇家学会会长。

法拉第成就最大的时期是1830~1839年,当时他是对现代电学发现做出贡献的第一流科学家。1821年,他研究了奥斯特发现的电流的磁作用,取得了一项重大发现:磁作用的方向是与产生磁作用的电流的方向垂直的。法拉第还制成了一种电动机,证明了导线在恒定磁场内的转动,他甚至还证明了在地磁场内的这种转动,这个实验给他本人和他的同时代人都留下了深刻的印象。

法拉第坚信,电与磁的关系必须被推广,如果电流能产生磁场,磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦想了10年。他做了许多次实验结果都失败了。直到1831年年底,他才取得了巨大的突破。他发明了一种电磁电流发生器,这就是最原始的发电机。这时的法拉第不仅做出了跨时代的贡献,而且奠定了未来电力工业的基础。

19世纪50年代,法拉第的科学活动能力有所减弱。他又为记忆力和身体日益衰退而苦恼,虽然仍能做些实验,但速度已不如前。他力图找出重力和电之间的相互作用,结果是否定的。但这种探索从法拉第到爱因斯坦,一直到现在,仍在继续进行。1862年,法拉第做了最后一次实验,试图发现磁场对放在磁场内的光源发出的光线的影响,但结果是否定的,因为他用的仪器还不够灵敏,不能探测到这种微细的效应。30年后,当时还是青年的塞曼,从阅读法拉第的实验计划中受到启发,他用更精密的仪器重新做实验,结果发现了塞曼效应,它是新原子物理学的先兆之一。

法拉第被公认为世界上最伟大的“自然哲学家”之一。法拉第的伟大成功也许部分地正是由于他所生活的时代。丰富的想象力加上足智多谋的实验才能,工作热情和相应的耐性,使他能够迅速地分辨假象,统观一切。他具有哲学思想,他在几何学和空间上的洞察力,以及善于持久思考的能力,正好补偿了他数学上的不足。在他留下来的笔记中,有下面一段话:

“我一直冥思苦索什么是使哲学家获得成功的条件。是勤奋和坚韧精神加上良好的感觉能力和机智吗?难道适度的自信和认真精神不是必要的条件吗?许多人的失败难道不是因为他们所向往的是猎取名望,而不是纯真地追求知识,以及因获得知识而使心灵得到满足的快乐吗?我相信,我已见到过许多人,他们是矢志献身于科学的、高尚的和成功的人,他们为自己获得了很高名望,但是他们心灵上总是存在着妒忌或后悔的阴影,我不能设想一个人有了这种感情能够取得科学发现。至于天才及其威力,可能是存在的,我也相信是存在的,但是,我长期以来为我们实验室寻找天才却从未找到过。不过我看到了许多人,如果他们真能严格要求自己,我想他们已成为有成就的实验哲学家了。”

开尔文勋爵对法拉第非常了解,他在纪念法拉第的文章中说:“他的敏捷和活跃的品质,难以用言语形容。他的天才光辉四射,使他的出现呈现出智慧之光,他的神态有一种独特之美,这有幸在他家里和皇家学院见过他的任何人都会感觉到的,从思想最深刻的哲学家到最质朴的儿童。”

1860年,法拉第发表了他最后一次圣诞节讲演,1864年,他辞去了皇家学院教授职务。他于1867去世,终年76岁。

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