Den engelske fysiker Michael Faraday, der voksede op i en fattig familie, blev en af de største videnskabsmænd i menneskehedens historie. Hans enestående præstationer blev opnået på et tidspunkt, hvor videnskab var loddet for mennesker, der blev født i privilegerede familier. Enheden for elektrisk kapacitans, farad, er opkaldt efter ham.
Faraday (fysiker): kort biografi
Michael Faraday blev født den 22. september 1791 i den britiske hovedstad London. Han var det tredje barn i familien til James og Margaret Faraday. Hans far var en smed med dårligt helbred. Før ægteskabet arbejdede hans mor som stuepige. Familien levede i fattigdom.
Indtil han var 13 år, gik Michael på en lokal skole, hvor han fik sin grundskoleuddannelse. For at hjælpe familien begyndte han at arbejde som budbringer i en boghandel. Drengens flid gjorde indtryk på hans arbejdsgiver. Et år senere blev han forfremmet til bogbinderlærling.
Bogbinding og videnskab
Michael Faraday ønskede at vide mere om verden; han var ikke begrænset til restaurering af bøger. Efter flittigt dagligt arbejde brugte han al sin fritid på at læse bøger, som han havde indbundet.
Langsomt opdagede han, at han var interesseret i videnskab. Han kunne især lide to bøger:
- The Encyclopædia Britannica er kilden til hans viden om elektricitet og meget mere.
- Chemistry Talks - 600 siders tilgængelig kemi af Jane Marset.
Han var så forelsket, at han begyndte at bruge en del af sin sparsomme indkomst på kemikalier og apparater for at bekræfte sandheden af det, han læste.
Mens han udvidede sin videnskabelige viden, hørte han, at den berømte videnskabsmand John Tatum var ved at holde en række offentlige foredrag om naturfilosofi (fysik). For at overvære foredragene skulle man betale et gebyr på én skilling - for meget for Michael Faraday. Hans ældre bror, en smed, imponeret over hans brors voksende hengivenhed til videnskaben, gav ham det nødvendige beløb.
Mød Humphrey Davy
Faraday tog endnu et skridt mod videnskaben, da William Dance, en boghandelskunde, spurgte Michael, om han kunne tænke sig at få billetter til foredrag på Royal Institution.
Foredragsholderen, Sir Humphry Davy, var en af verdens mest berømte videnskabsmænd på den tid. Faraday slog til og deltog i fire foredrag om et af de nyeste problemer inden for kemi - bestemmelse af surhedsgrad. Han så de eksperimenter, som Davy udførte i forelæsninger.
Dette var den verden, han ville leve i. Faraday førte noter og lavede så mange tilføjelser til noterne, at han fremstillede et 300-siders manuskript, som han selv indbundede og sendte til Davy som tegn.tak.
På dette tidspunkt, i baghaven til en boghandel, begyndte Michael at udføre mere komplekse eksperimenter for at skabe et elektrisk batteri ud fra kobbermønter og zinkskiver adskilt af vådt s altpapir. Han brugte det til at nedbryde kemikalier som magnesiumsulfat. Humphry Davy var en pioner inden for dette felt af kemi.
I oktober 1812 sluttede Faradays læretid, og han begyndte at arbejde som bogbinder for en anden arbejdsgiver, som han fandt usmagelig.
Der ville ikke være nogen lykke, men ulykke hjalp
Og så var der en glædelig begivenhed for Faraday. Som et resultat af et mislykket eksperiment blev Humphry Davy såret: dette påvirkede midlertidigt hans evne til at skrive. Michael formåede at opbevare noter i flere dage for Davy, som var imponeret over den bog, han sendte ham.
Da den korte periode med arbejdet som assistent sluttede, sendte Faraday en seddel til videnskabsmanden, hvori han bad ham om at ansætte ham som sin assistent. Kort efter blev en af Davys laboratorieassistenter fyret for forseelse, og Humphrey spurgte Michael, om han ville besætte den ledige stilling.
Vil han gerne arbejde på Royal Institute med en af de mest berømte videnskabsmænd i verden? Det var et retorisk spørgsmål.
Karriere hos den kongelige institution
Faraday tiltrådte den 1. marts 1813 i en alder af 21.
Han blev godt bet alt og fik et værelse at bo på loftet på Det Kongelige Institut. Michael var meget tilfreds, og hans tilknytning til denne institution er ikke længereafbrudt i 54 år, hvor det lykkedes ham at blive professor i kemi.
Faradays opgave var at forberede udstyr til eksperimenter og foredrag på Den Kongelige Institution. Først beskæftigede han sig med nitrogentrichlorid, et sprængstof, der sårede Davy. Michael mistede også kortvarigt bevidstheden under den næste eksplosion, og da Humphrey blev såret igen, blev eksperimenter med denne forbindelse stoppet.
Efter 7 måneder på Royal Institution tog Davy Faraday med sig på en 18-måneders rundrejse i Europa. I løbet af denne tid nåede Michael at møde store videnskabsmænd som Andre-Marie Ampère i Paris og Alessandro Volta i Milano. På en måde erstattede turen hans universitetsuddannelse - Faraday lærte meget i løbet af denne tid.
I det meste af turen var han imidlertid utilfreds, da han ud over videnskabeligt og sekretærarbejde måtte vente på Davy og hans kone. Videnskabsmandens kone betragtede ikke Faraday som en ligemand på grund af hans oprindelse.
Efter hjemkomsten til London faldt alt på plads. Det Kongelige Institut fornyede Michaels kontrakt og forhøjede hans vederlag. Davy begyndte endda at nævne sin hjælp i videnskabelige artikler.
I 1816, i en alder af 24, holdt Faraday sit første foredrag om materiens egenskaber. Det foregik i Byens Filosofisk Selskab. Samtidig publicerede han sin første videnskabelige artikel om analyse af calciumhydroxid i Science Quarterly.
I 1821, i en alder af 29, blev Faraday forfremmet til leder af husstanden og laboratoriet ved Det Kongelige Institut. I det sammehan giftede sig med Sarah Barnard. Michael og hans kone boede på instituttet i det meste af de næste 46 år, ikke længere på loftet, men i det komfortable rum, som Humphry Davy engang besatte.
I 1824 blev Faradays biografi (fysik) præget af hans valg til Royal Society. Dette var en anerkendelse af, at han var blevet en bemærkelsesværdig videnskabsmand.
I 1825 blev fysikeren Faraday direktør for laboratoriet.
I 1833 blev han Fullers professor i kemi ved Royal Institution of Great Britain. Faraday havde denne stilling resten af sit liv.
I 1848 og 1858 blev han bedt om at lede Royal Society, men afslog.
Videnskabelige resultater
Det ville tage mere end én bog at beskrive Faradays opdagelser i fysik. Det er ikke tilfældigt, at Albert Einstein kun opbevarede fotografier af tre videnskabsmænd på sit kontor: Isaac Newton, James Maxwell og Michael Faraday.
Mærkeligt nok, selvom ordet "fysiker" begyndte at blive brugt under videnskabsmandens liv, kunne han ikke lide det selv, og han kaldte sig altid en filosof. Faraday var en mand, der gjorde opdagelser gennem eksperimenter, og han var kendt for aldrig at give op på de ideer, han kom med gennem videnskabelig intuition.
Hvis han mente, at ideen var det værd, blev han ved med at eksperimentere på trods af mange fiaskoer, indtil han opnåede, hvad han forventede, eller indtil han var overbevist om, at Moder Natur beviste, at han tog fejl, hvilket var ekstremt sjældent.
Så hvad opdagede Faraday i fysik? Her er nogle af hans mest bemærkelsesværdigepræstationer.
1821: opdagelse af elektromagnetisk rotation
Det var varselet om, hvad der i sidste ende ville føre til skabelsen af den elektriske motor. Opdagelsen var baseret på Ørsteds teori om de magnetiske egenskaber af en ledning, der fører en elektrisk strøm.
1823: Gas fortætning og nedkøling
I 1802 foreslog John D alton, at alle gasser kunne gøres flydende ved lave temperaturer eller høje tryk. Fysikeren Faraday beviste dette empirisk. Han forvandlede først klor og ammoniak til en væske.
Flydende ammoniak var også interessant, fordi, som Michael Faraday bemærkede, fysikken i dens fordampningsproces forårsagede afkøling. Princippet om afkøling ved hjælp af kunstig fordampning blev offentligt demonstreret af William Cullen i Edinburgh i 1756. Videnskabsmanden sænkede ved hjælp af en pumpe trykket i kolben med æter, hvilket resulterede i, at den hurtigt fordampede. Dette forårsagede afkøling, og der dannedes is på ydersiden af kolben fra fugten i luften.
Vigtigheden af Faradays opdagelse var, at mekaniske pumper kunne omdanne en gas til en væske ved stuetemperatur. Så fordampede væsken, afkølede alt omkring, den resulterende gas kunne opsamles og komprimeres til en væske igen ved hjælp af en pumpe, og gentage cyklussen. Sådan fungerer moderne køleskabe og frysere.
I 1862 demonstrerede Ferdinand Carré på verdensudstillingen i London verdens første kommercielle ismaskine. Bilen brugte ammoniak som kølevæske, og detproducerede is med en hastighed på 200 kg i timen.
1825: Opdagelse af benzen
Historisk set er benzen blevet et af de vigtigste stoffer i kemi, både i praktisk forstand, det vil sige, at det bruges til at skabe nye materialer, og i teoretisk forstand, til at forstå den kemiske binding. En videnskabsmand har opdaget benzen i den olieagtige rest af et gasproduktionsanlæg i London.
1831: Faradays lov, formel, fysik for elektromagnetisk induktion
Dette var en ekstremt vigtig opdagelse for fremtiden for videnskab og teknologi. Faradays lov (fysik) siger, at et vekslende magnetfelt inducerer en elektrisk strøm i et kredsløb, og den genererede elektromotoriske kraft er direkte proportional med ændringshastigheden af den magnetiske flux. En af hans mulige indtastninger er |E|=|dΦ/dt|, hvor E er EMF og Ф er den magnetiske flux.
For eksempel frembringer bevægelse af en hesteskomagnet langs en ledning en elektrisk strøm, da magnetens bevægelse forårsager et vekslende magnetfelt. Før dette var den eneste strømkilde batteriet. Michael Faraday, hvis opdagelser i fysik viste, at bevægelse kunne omdannes til elektricitet, eller i mere videnskabelige termer, kinetisk energi kunne omdannes til elektrisk energi, er således ansvarlig for, at det meste af energien i vores hjem i dag er produceret fra dette princip.
Rotation (kinetisk energi) omdannes til elektricitet ved elektromagnetisk induktion. Og rotationen opnås til gengæld ved påvirkning af høj damp på turbinerne.tryk skabt af energien fra kul, gas eller atom, eller trykket af vand i vandkraftværker, eller lufttryk i vindmølleparker.
1834: elektrolyselove
Faraday, fysikeren, ydede et stort bidrag til skabelsen af den nye videnskab om elektrokemi. Den forklarer, hvad der sker ved grænsefladen mellem elektroden og det ioniserede stof. Takket være elektrokemi bruger vi lithium-ion-batterier og -akkumulatorer, der driver moderne mobilteknologi. Faradays love er vigtige for vores forståelse af elektrodereaktioner.
1836: opfindelsen af det afskærmede kamera
Fysiker Faraday opdagede, at når en elektrisk leder oplades, akkumuleres al den overskydende ladning på dens ydre side. Det betyder, at inde i et rum eller et bur lavet af metal, opstår der ingen ekstra omkostninger. For eksempel er en person klædt i en Faraday-dragt, det vil sige med en metalforing, ikke udsat for ekstern elektricitet. Ud over at beskytte mennesker kan Faraday-buret bruges til at udføre elektriske eller elektrokemiske eksperimenter, der er følsomme over for ekstern interferens. Afskærmede kameraer kan også skabe døde zoner til mobilkommunikation.
1845: opdagelse af Faraday-effekten - den magneto-optiske effekt
Et andet vigtigt eksperiment i videnskabshistorien var det første, der beviste forbindelsen mellem elektromagnetisme og lys, som i 1864 blev fuldt beskrevet af James Clerk Maxwells ligninger. Fysikeren Faraday fastslog, at lys er en elektromagnetisk bølge: Hvornårmodsatte magnetiske poler var på samme side, dette havde en effekt på den polariserede stråle, som dermed beviser sammenhængen mellem magnetisk kraft og lys…
1845: opdagelse af diamagnetisme som en egenskab ved al materie
De fleste mennesker kender til ferromagnetisme ved at bruge almindelige magneter som eksempel. Faraday (fysiker) opdagede, at alle stoffer er diamagnetiske - svagt for det meste, men der er også stærke. Diamagnetisme er modsat retningen af det påførte magnetfelt. For eksempel, hvis du placerer nordpolen i nærheden af et stærkt diamagnetisk stof, så vil det frastøde. Diamagnetisme i materialer, induceret af meget stærke moderne magneter, kan bruges til at opnå levitation. Selv levende ting som frøer er diamagnetiske og kan flyde i et stærkt magnetfelt.
End
Michael Faraday, hvis opdagelser i fysik revolutionerede videnskaben, døde den 25. august 1867 i London i en alder af 75. Hans kone Sarah levede længere. Parret havde ingen børn. Han var en troende kristen hele sit liv og tilhørte en lille protestantisk sekt kaldet sandemanerne.
Selv i hans levetid blev Faraday tilbudt begravelse i Westminster Abbey sammen med kongerne og dronningerne af Storbritannien og videnskabsmænd som Isaac Newton. Han takkede nej til en mere beskeden ceremoni. Hans grav, hvor Sarah også er begravet, kan findes på Highgate Cemetery i London.
