Ничто не может быть слишком чудесным, чтобы быть истинным, если оно согласуется с законами природы.
Michael Faraday был английским учёным, внесшим значительный вклад в изучение электромагнетизма и электрохимии. Его главные открытия включают принципы электромагнитной индукции, диамагнетизма и электролиза.
Несмотря на то что Faraday получил минимальное формальное образование, он был одним из самых влиятельных учёных в истории. Благодаря его исследованиям магнитного поля вокруг проводника, по которому протекает постоянный ток, Faraday заложил основы концепции электромагнитного поля в физике. Faraday также установил, что магнетизм может воздействовать на световые лучи и что между этими двумя явлениями существует глубокая связь. Он аналогичным образом открыл принципы электромагнитной индукции и диамагнетизма, а также законы электролиза. Его изобретения электромагнитных вращающихся устройств легли в основу технологии электродвигателя, и во многом благодаря его усилиям электричество стало практически применяться в технологии.
Как химик, Faraday открыл бензол, исследовал клатратный гидрат хлора, изобрёл раннюю форму горелки Бунзена и систему степеней окисления, а также популяризировал терминологию, такую как «анод», «катод», «электрод» и «ион». Faraday в конечном итоге стал первым и главным профессором химии имени Фуллера в Королевском институте, должность на всю жизнь.
Faraday был превосходным экспериментатором, излагавшим свои идеи ясным и простым языком; его математические способности, однако, не распространялись далее тригонометрии и ограничивались простейшей алгеброй. James Clerk Maxwell взял работы Faraday и других учёных и обобщил их в набор уравнений, который принимается в качестве основы всех современных теорий электромагнитных явлений. О применении Faraday линий силы Maxwell писал, что они показывают Faraday «в действительности математиком очень высокого порядка – тем, от которого математики будущего могут заимствовать ценные и плодотворные методы». Единица измерения электроёмкости в Международной системе единиц названа в его честь: фарад.
Albert Einstein держал портрет Faraday на стене своего кабинета рядом с портретами Isaac Newton и James Clerk Maxwell. Физик Ernest Rutherford заявил: «Когда мы рассматриваем масштаб и значение его открытий и их влияние на прогресс науки и промышленности, нет такой чести, которую было бы слишком велико воздать в память Faraday – одному из величайших научных первооткрывателей всех времён».
Личная жизнь
Ранние годы
Michael Faraday родился 22 сентября 1791 года в Newington Butts, который теперь является частью London Borough of Southwark, но тогда был пригородом Surrey. Его семья была не очень обеспечена. Его отец, James, был членом гласситской секты христианства. James Faraday переехал со своей женой и двумя детьми в Лондон зимой 1790 года из Outhgill в Westmorland, где он был ученником деревенского кузнеца. Michael родился осенью того года. Молодой Michael Faraday, который был третьим из четырёх детей, имея только самое базовое школьное образование, вынужден был учиться самостоятельно.
Как благоустроиво для цивилизации, что Beethoven, Michelangelo, Galileo и Faraday не были обязаны по закону посещать школы, где их полностью развитые личности подвергались бы операции, чтобы научить их приемлемым способам участия как членов «группы». —Joel H. Hildebrand's Education for Creativity in the Sciences speech at New York University, 1963.
В возрасте 14 лет он стал учеником George Riebau, местного переплётчика и книготорговца на Blandford Street. Во время своего семилетнего ученичества Faraday прочитал много книг, включая «Совершенствование ума» Isaac Watts, и с энтузиазмом применял содержащиеся в них принципы и рекомендации. Он также развил интерес к науке, особенно к электричеству. Faraday был особенно вдохновлен книгой «Беседы о химии» Jane Marcet.
Взрослая жизнь
В 1812 году, в возрасте 20 лет и по окончании своего ученичества, Faraday посещал лекции известного английского химика Humphry Davy из Королевского института и Королевского общества, а также John Tatum, основателя City Philosophical Society. Много билетов на эти лекции были предоставлены Faraday William Dance, который был одним из основателей Royal Philharmonic Society. Впоследствии Faraday отправил Davy 300-страничную книгу, основанную на заметках, которые он делал во время этих лекций. Ответ Davy был немедленным, любезным и благоприятным. В 1813 году, когда Davy повредил своё зрение в аварии с трёххлористым азотом, он решил нанять Faraday в качестве помощника. Совпадением было то, что один из помощников Королевского института, John Payne, был уволен и Sir Humphry Davy попросили найти замену; таким образом, он назначил Faraday химическим помощником в Королевском институте 1 марта 1813 года. Вскоре Davy доверил Faraday подготовку образцов трёххлористого азота, и оба они получили ранения в результате взрыва этого очень чувствительного вещества.
Faraday женился на Sarah Barnard 1800–1879 12 июня 1821 года. Они встретились через свои семьи в сандеманианской церкви, и он исповедовал свою веру сандеманианской общине месяц спустя после их свадьбы. У них не было детей.
Faraday был благочестивым христианином; его сандеманианское вероисповедание было ответвлением Церкви Шотландии. Задолго после своего брака он служил дьяконом и два срока старейшиной в молитвенном доме своей юности. Его церковь располагалась в Paul's Alley в Barbican. Это молитвенное здание переехало в 1862 году на Barnsbury Grove, Islington; в этом месте на севере Лондона Faraday служил старейшиной последние два года своего второго срока перед его отставкой с этой должности. Биографы отметили, что «сильное чувство единства Бога и природы пронизывало жизнь и работу Faraday».
Поздние годы
В июне 1832 года Оксфордский университет присвоил Faraday почётную степень Doctor of Civil Law. В течение своей жизни ему предлагали рыцарское звание в признание его услуг науке, которое он отклонил на религиозных основаниях, веря, что это противоречит слову Библии накапливать богатство и преследовать мирские награды, и заявляя, что предпочитает оставаться «простым мистером Faraday до конца». Избранный членом Королевского общества в 1824 году, он дважды отказался стать президентом. Он стал первым профессором химии имени Фуллера в Королевском институте в 1833 году.
В 1832 году Faraday был избран иностранным почётным членом Американской академии искусств и наук. Он был избран иностранным членом Королевской шведской академии наук в 1838 году и был одним из восьми иностранных членов, избранных во Французскую академию наук в 1844 году. В 1849 году он был избран ассоциированным членом Королевского института Нидерландов, который два года спустя стал Королевской академией искусств и наук Нидерландов, и он впоследствии был назначен иностранным членом.
Faraday пережил нервный срыв в 1839 году, но в конечном итоге вернулся к своим исследованиям электромагнетизма. В 1848 году в результате представлений князя-консорта Faraday был награждён домом в Hampton Court в Middlesex, свободным от всех расходов и содержания. Это был дом главного каменщика, позже названный Faraday House, а теперь № 37 Hampton Court Road. В 1858 году Faraday вышел в отставку и поселился там.
Предоставив ряд различных проектов служения британскому правительству, когда правительство попросило его дать совет по производству химического оружия для использования в Крымской войне 1853–1856 годов, Faraday отказался участвовать, ссылаясь на этические причины.
Faraday умер в своём доме в Hampton Court 25 августа 1867 года в возрасте 75 лет. Несколько лет назад он отклонил предложение о захоронении в Westminster Abbey после его смерти, но у него есть памятная доска там, рядом с гробницей Isaac Newton. Faraday был похоронен в секции инакомыслящих, не входящих в англиканскую церковь, на кладбище Highgate.
Научные достижения
Химия
Ранняя химическая работа Faraday была помощником Humphry Davy. Faraday конкретно участвовал в изучении хлора; он открыл два новых соединения хлора и углерода. Он также провёл первые грубые эксперименты по диффузии газов, явление, на которое впервые указал John Dalton. Физическое значение этого явления было более полностью выявлено Thomas Graham и Joseph Loschmidt. Faraday успешно сжижил несколько газов, исследовал сплавы стали и произвёл несколько новых типов стекла, предназначенных для оптических целей. Образец одного из этих тяжёлых стёкол впоследствии приобрёл историческое значение; когда стекло было помещено в магнитное поле, Faraday определил вращение плоскости поляризации света. Этот образец был также первым веществом, обнаруженным отталкиванием полюсами магнита.
Faraday изобрёл раннюю форму того, что впоследствии стало горелкой Бунзена, которая практически используется в научных лабораториях по всему миру как удобный источник тепла. Faraday работал обширно в области химии, открывая химические вещества, такие как бензол, который он назвал двууглеводородом, и сжижая газы, такие как хлор. Сжижение газов помогло установить, что газы являются парами жидкостей с очень низкой точкой кипения, и дало более прочную основу концепции молекулярной агрегации. В 1820 году Faraday сообщил о первом синтезе соединений, состоящих из углерода и хлора, C2Cl6 и C2Cl4, и опубликовал свои результаты в следующем году. Faraday также определил состав клатратного гидрата хлора, который был открыт Humphry Davy в 1810 году. Faraday также отвечает за открытие законов электролиза и популяризацию терминологии, такой как анод, катод, электрод и ион, термины, предложенные в значительной степени William Whewell.
Faraday был первым, кто сообщил о том, что позже стали называть металлическими наночастицами. В 1847 году он обнаружил, что оптические свойства коллоидов золота отличаются от свойств соответствующего объёмного металла. Это была вероятно первая зарегистрированная демонстрация эффектов квантового размера и может рассматриваться как рождение нанонауки.
Электричество и магнетизм
Faraday наиболее известен своей работой по электричеству и магнетизму. Его первый записанный эксперимент заключался в конструировании вольтова столба из семи британских медных монет, сложенных вместе с семью дисками листового цинка и шести листков бумаги, смоченных соленой водой. С помощью этого столба он разложил сульфат магнезии первое письмо Abbott, 12 июля 1812 года.
В 1821 году, вскоре после того как датский физик и химик Hans Christian Ørsted открыл явление электромагнетизма, Davy и британский учёный William Hyde Wollaston попытались, но не смогли спроектировать электрический двигатель. Faraday, обсудив проблему с этими двумя людьми, продолжил построение двух устройств для производства того, что он назвал «электромагнитным вращением». Одно из них, теперь известное как гомополярный двигатель, вызвало непрерывное круговое движение, порождённое круговой магнитной силой вокруг провода, который находился в ванне ртути, в которой был размещён магнит; провод затем вращался вокруг магнита при питании от химической батареи. Эти эксперименты и изобретения заложили основу современной электромагнитной технологии. В своём восторге Faraday опубликовал результаты, не признав свою работу ни с Wollaston, ни с Davy. Вызванное этим противоречие в Королевском обществе напрягло его отношения наставничества с Davy и, похоже, способствовало назначению Faraday на другие работы, которые как следствие помешали его участию в электромагнитных исследованиях в течение нескольких лет.
Начиная со своего первоначального открытия в 1821 году, Faraday продолжал лабораторную работу, исследуя электромагнитные свойства материалов и развивая необходимый опыт. В 1824 году Faraday ненадолго установил цепь для изучения того, может ли магнитное поле регулировать поток тока в соседнем проводе, но он не нашел никакого такого соотношения. Этот эксперимент последовал за аналогичной работой, проводившейся со светом и магнитами три года ранее, которая дала идентичные результаты. В течение следующих семи лет Faraday потратил большую часть своего времени на совершенствование своего рецепта оптически прозрачного тяжёлого стекла, боросиликата свинца, который он использовал в своих будущих исследованиях, связывающих свет с магнетизмом. В свободное время Faraday продолжал публиковать свои экспериментальные работы по оптике и электромагнетизму; он вёл переписку с учёными, которых он встретил в своих путешествиях по Европе с Davy, и которые также работали над электромагнетизмом. Два года спустя после смерти Davy, в 1831 году, он начал свою великую серию экспериментов, в ходе которых он открыл электромагнитную индукцию, записав в своей лаборатории
