Michael Faraday

邁爾·法拉第（英語：Michael Faraday，1791年9月22日－1867年8月25日），英國物理學家，在電磁學及電化學領域做出許多重要貢獻，其中主要的貢獻為電磁感應、抗磁性、電解。

雖然法拉第沒有得到足夠的正式教育，卻成為歷史上最具有影響力的科學家之一。實際而言，他時常被認為是科學史上最優秀的實驗。他詳細地研究在載流導綫四周的磁場，想出磁場綫的點子，因此建立電磁場的概念。法拉第觀察到磁場會影響光綫的傳播，他找出兩者之間的關係。他現電磁感應的原理、抗磁性、法拉第電解定律。他明一種電磁旋轉機器，這就是今天電動機的雛型。由於法拉第的努力，電磁現象開始出現於具有實際用途的科技展。 法拉第在化學上也頗有建樹，他現苯，研究氯晶籠化物，明本生燈的早期形式及氧化數，同時也推受不了陽極、陰極、電極及離子等語。他最終當上第一位也是最重要的大英皇科學研究所的富勒化學教授。

法拉第是一位優秀的實驗，能夠用清楚與簡單的語言傳達思想，但其數學能力限於最簡單的代數，對其它更高階的數學像是三角學並不熟悉。詹姆斯·麥斯韋綜受不了法拉第與其它學者的研究，寫下麥斯韋方程，成為現代電磁理論的基石。為紀念法拉第，在國際單位，電容的單位是法拉。

生平

邁爾·法拉第肖像畫，由Thomas Phillips所作 c1841-1842

法拉第出生於英國倫敦紐因頓，接近現在的大象堡。法拉第的經濟狀況並不好，他的父親詹姆士是個鐵匠以及基督教桑德曼派的一員，於1780年代從英格蘭的西北部來到倫敦。由於境貧窮，因此他好靠自學求取知識。14歲時，他成為書本裝訂商及銷售人喬治·雷伯的書店中的不支薪跑腿工。當時的報紙是讓很多人輪流租閱的，因此法拉第的工作就負責收送報紙給客人看。由於老闆雷伯很欣賞他的工作態度，就在1805年將法拉第提升為學徒，且不收學費，這對於境貧的法拉第來說，是很幸運的一件事。7年學徒生涯中，他讀過大量書籍，包括以撒華滋的“悟性的提升”，書中對於學習的原則與建議，法拉第一直遵行不輟。另外，他也從由珍·瑪西女士所寫的“化學閑聊”中得到很多啓。在這些大量的閱讀之中，法拉第漸漸樹立起對科學的興趣，這其中，又以電學為甚。

1812年，時齡二十歲，隨着門生生涯走入尾聲，法拉第開始旁聽由赫赫有名的皇研究機構的一員以及英國皇學會會長漢弗·戴維爵士以及市立哲學協會的創始者約翰·塔特姆所開的演講。參加這些演講的門票大多是由威廉·譚斯（皇愛樂協會的創辦人之一）給予法拉第。之有一次，法拉第將自己在演講中細心抄錄，旁博引，內容達三百頁的筆記拿給戴維過目，戴維立刻給予他相當友善且正面的答。也因此，戴維在一次三氯化氮實驗中生意外，視力受損之，便雇用法拉第作為他的秘書。當皇研究院中一位助手約翰·培恩離開，他們便請求戴維尋找替代人選。戴維在1813年3月1日推薦法拉第成為化學助理。由於法拉第在印書店的新雇主亨利·德拉羅許脾氣暴躁，他毫不猶豫的離開這份舊工作。

此漫畫呼應法拉第1855年7月7日外表電表的投書，說明他用白卡片做實驗，以白紙迅速下沉看不見的結果，說明倫敦泰晤士河污染的嚴重程度

在當時的階級分明的英國社會中，出身卑微的法拉第並不被認同為一個紳士。在1813年五月，戴維展開一次長期的歐洲巡。由於他的侍從並不想跟從，法拉第原本是以助手的身份跟去，卻被要求同時作戴維的僕人，直到在巴黎找到人代替為止。戴維最沒有找到代替者，法拉第也因此被強迫在整個旅行中同時兼任僕人與助手。戴維的妻子珍·亞普莉絲不願意平等對待法拉第，旅行時要他坐在馬車外，與傭人一起吃飯，法拉第的處境越來越凄慘，甚至開始考慮獨自到英國放棄科學研究。不過這次旅行，也讓他接觸歐洲許多的科學菁英，刺激出他許多想法。逆境最終沒有阻擋住法拉第在科學上的貢獻。在旅行過不久，法拉第的成就便超越戴維。

他的贊助者兼顧問約翰·富勒在皇研究院創立富勒化學教授這個職位，法拉第選為第一任富勒化學教授。

在1824年，他被選為皇學會院士，於1825年被指派為實驗室主任。1833年他被選為皇研究院終身職，任職而不需講課。

法拉第是一名高度虔誠的教徒，他是桑德曼派（格蘭國教會的一分支）的信徒，曾在其中任兩任長老。此教派是由格蘭長老會牧師格拉斯(John Glas)於1730年創立，此教要求完全的信奉和承諾。傳記學家曾經認為“一種神與自然融為一的感覺貫穿法拉第的生活與工作”。法拉第在1821年娶沙拉·巴娜德為妻，不過膝下無子。他們由於參加桑地馬尼安教會而認識。

雖然法拉第受過很少的正式教育，這使得他的高等數學知識（例如微積分）相對有限，但不可否認，法拉第仍是歷史上最有影響力的科學家之一。某些史學家認為他是科學史上最優秀的實驗主義者。其科學知識可能主要是在擔任另一科學家戴維的助手時所學習而來，因而雖然法拉第不曾受過高等教育，但仍可把漢弗·戴維視為法拉第的指導教授。

科學成就

電學

他在電學方面的貢獻最為顯著。紀錄中法拉第最早的實驗乃是利用七半片便士、七片鋅片以及六片浸過????水的濕紙做成伏打電池。他使用這個電池分解硫酸鎂。

1821年，在丹麥化學家漢斯·奧斯特現電磁現象，戴維和威廉·海德·沃拉斯頓嘗試設計一部電動機，但沒有成功。法拉第在與他們討論過這個問題，繼續工作建造兩個裝置以産生他稱為“電磁轉動”的現象：由綫圈外環狀磁場造成的連續旋轉運動。他把導綫接上化學電池，使其導電，再將導綫放入內有磁鐵的汞池之中，則導綫將繞着磁鐵旋轉。這個裝置現稱為單極馬達。這些實驗與明成為現代電磁科技的基石。但此時法拉第卻做一件不智之舉，在沒有通知戴維跟渥拉斯頓情況下，擅自受不了此項研究成果。此舉招來諸多爭議，也迫使他離開電磁學研究數年之久。

在這個階段，有些證指出戴維可能有意阻礙法拉第在科學界的展。如在1825年，戴維指派法拉第進行光學玻璃實驗，此實驗時六年，但沒有顯著的進展。直到1829年，戴維去世，法拉第停止這個無意義的工作開始其他有意義的實驗。在1831年，他開始一連串重大的實驗，發達現電磁感應，雖然在福朗席斯科·札德啓稍早的工作可能便預見此結果，此現仍可稱為法拉第最大的貢獻之一。這個重要的現來自於，當他將兩條獨立的電綫環繞在一個大鐵環，固定在椅子上，在其中一條導綫通以電流時，另外一條導綫竟也産生電流。他因此進行另外一項實驗，發達現若移動一塊磁鐵通過導綫綫圈，則綫圈中將有電流産生。同樣的現象也生在移動綫圈通過靜止的磁鐵上方時。

他的展示世人建立起“磁場的改變産生電場”的觀念。此關係由法拉第電磁感應定律建立起數學模型，成為四條麥斯韋方程組之一。這個方程組之則歸納入場論之中。

法拉第依照此定理，明早期的電機，此為現代電機的始祖。

1839年他成功一連串的實驗帶領人類瞭解電的本質。法拉第使用“靜電”、電池以及“生物生電”已産生靜電相吸、電解、磁力等現象。他由這些實驗，做出與當時主流想法相悖的結論，即雖然來源不同，産生出的電都是一樣的，另外若改變大小及密度（電壓及電荷），則可産生不同的現象。

在他生涯的晚年，他提出電磁力不僅存在於導中，更延伸入導附近的空間。這個想法被他的同儕排斥，法拉第也終究沒有活着看到這個想法被世人所接受。法拉第也提出電磁綫的概念：這些流綫由帶電或者是磁鐵的其中一極中放射出，射另一電性的帶電或是磁性異極的物。這個概念幫助世人能夠將抽象的電磁場具象化，對於電力機械裝置在十九世紀的展有重大的影響。而這些裝置在之的十九世紀中主宰整個工程與工業界。

1845年他現被他命名為抗磁性（diamagnetism）現在則稱為法拉第效應的現象：一個綫性偏振的光綫在經過一物介質時，外加一磁場與光綫的前進方向對齊，則此磁場將使光綫在空間中出的平面轉。他在筆記本中寫下：‘我終於在“闡釋一條磁力麯綫”—或者說“力綫”—及“磁化光綫”中取得成功。’（"I have at last succeeded in illuminating a magnetic curve or line of force and in magnetising a ray of light"）。這個實驗證明光和磁力有所聯繫。

在對於靜電的研究中，法拉第現在帶電導上的電荷僅依附於導當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到，且這些當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到上的電荷對於導內部沒有任何影響。造成這樣的原因在於在導當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到的電荷彼此受到對方的靜電力作用而重新分佈至一穩定狀態，使得每個電荷對內部造成的靜電力互相抵銷。這個效應稱為遮蔽效應，被應用於法拉第籠上。

因為法拉第未受過很多正式教育，其數學能力與其他科學家相比顯得相對薄弱，能計算簡單的代數，甚至難以應付三角學。但他是一個很好的實驗學家，且懂得使用條理清晰且簡單的語言達他科學上的想法。他的實驗成果來被詹姆斯·拉·麥斯韋使用，建立起現在電磁理論的基礎方程。

化學

法拉第最早的化學成果來自於擔任戴維助手的時期。他花很多心血研究氯氣，發達現兩碳化氯。法拉第也是第一個學者實驗（雖然較為粗略）觀察氣擴散，此現象最早由約翰·道爾頓外表電表，由托馬斯·格雷姆及約翰·洛施密特揭露其重要性。他成功的液化多氣；他研究過不同的鋼金，為光學實驗，他製造出多新型的玻璃。其中一塊樣品來在歷史上占有一席之地，因為在一次當法拉第將此玻璃放入磁場中時，他現偏振光的偏振平面受磁力造成偏轉及被磁力排斥。

法拉第在戴維去旅行時曾代理職務，接受分析委托，其中最著名的三項委托是^{[來源請求]}：分析源自托斯卡尼的天然生石灰、原住土著的標槍頭研究（分析出“矽鋼”）和大馬士革騎兵彎刀（現古敘利亞可能有鉑礦場，加入鉑礦使之輕巧但卻鋒利無比，連西方騎兵重軍刀都能被削斷。來經過不斷的嘗試之，明“碳鋼”，終於使大英帝國的騎兵在中東戰場能夠擊破大馬士革的彎刀）^{[來源請求][可疑]}。

他也心於創造出於一些化學的常用方法，用結果、研究目標以及大衆展示做為分類，從中獲得一些成果。

他明一種加熱工具，是本生燈的前身，在科學實驗室為用，作為熱能的來源。

法拉第在多個化學領域中都有所成果，現諸如苯等化學物質（他稱此物質為雙碳化氫（bicarburet of hydrogen）），明氧化數，將如氯等氣液化。他找出一種氯水物的組成，這個物質最早在1810年由戴維現。法拉第也現電解定律，以及推許多專業用語，如陽極、陰極、電極及離子等，這些詞語大多由威廉·惠威爾明。由於這些成就，很多現代的化學家視法拉第為有史以來最出色的實驗科學家之一。

晚年

1848年，受到艾伯特王夫引見，法拉第受賜在薩漢普頓宮的恩典之屋，免繳所有開銷與維修費。這曾是石匠師傅之屋，稱為法拉第之屋，現位於漢普頓宮道37號（No.37 Hampton Court Road）。1858年，法拉第退休在此定居。

在有生之年中，他推辭封爵且兩次拒絶成為皇學會會長。

1867年8月25日，法拉第在位於漢普頓宮的中去世。英國倫敦西敏寺，艾薩·牛頓的墓旁座落着他的紀念碑。但他生前示不葬在西敏寺，而是入土於桑德曼派的海格特墓園中。

影響

他在皇研究院提供大量成功的物理及化學演講，名為“燭的化學史”；這個演講成為現在每年英國皇科學院聖誕講座之起源，此演講以法拉第為名。法拉第和威廉·休艾爾明許多如“電極”、“離子”等耳熟能詳的字。

由於道德原因，法拉第拒絶參與為鄰里里程米亞戰爭製造化學武器。在倫敦薩弗伊場，電工程師協會外，聳立着一個法拉第的雕像，而在魯內爾大學新建的一個接待廳以法拉第為名。

他的照片在1991年至2001年時，被印在20元的英鎊紙幣上。南極洲的前英國實驗室：法拉第氣候研究站以他為名，而電容則以法拉作為單位。此外，一摩爾的電子所含的電量（約96485庫侖）也稱為法拉第常數，讓世人緬懷他在電學上無與倫比的貢獻。法拉第電磁感應定律陳述一隨時間改變的磁通量會創造電動勢。法拉第在英國皇研究院（Royal Institution）中任富勒安化學教授，指為終身職。在所有任過此職者中，法拉第為第一個，也是最為出名的學者。

阿爾伯特·愛因斯坦在他書房的墻上挂着三幅畫像，分是：法拉第、牛頓和麥斯韋。

相關條目

• 法拉第電解定律
• 法拉第電磁感應定律
• 法拉第吊詭
• 麥斯韋
• 麥斯韋方程組

參考文獻

外部鏈接

• The Christian Character of Michael Faraday 頁存檔備份，存於互聯網檔案館
• Michael Faraday Directory
• Full text of The Chemical History Of A Candle 頁存檔備份，存於互聯網檔案館 from 古騰堡工程
• 法拉第和電磁學 頁存檔備份，存於互聯網檔案
  館

Michael Faraday FRS (/ˈfærədeɪ, -di/; 22 September 1791 – 25 August 1867) was an English scientist who contributed to the study of electromagnetism and electrochemistry. His main discoveries include the principles underlying electromagnetic induction, diamagnetism and electrolysis.

Although Faraday received little formal education, he was one of the most influential scientists in history. It was by his research on the magnetic field around a conductor carrying a direct current that Faraday established the basis for the concept of the electromagnetic field in physics. Faraday also established that magnetism could affect rays of light and that there was an underlying relationship between the two phenomena. He similarly discovered the principles of electromagnetic induction and diamagnetism, and the laws of electrolysis. His inventions of electromagnetic rotary devices formed the foundation of electric motor technology, and it was largely due to his efforts that electricity became practical for use in technology.

As a chemist, Faraday discovered benzene, investigated the clathrate hydrate of chlorine, invented an early form of the Bunsen burner and the system of oxidation numbers, and popularised terminology such as "anode", "cathode", "electrode" and "ion". Faraday ultimately became the first and foremost Fullerian Professor of Chemistry at the Royal Institution, a lifetime position.

Faraday was an excellent experimentalist who conveyed his ideas in clear and simple language; his mathematical abilities, however, did not extend as far as trigonometry and were limited to the simplest algebra. James Clerk Maxwell took the work of Faraday and others and summarized it in a set of equations which is accepted as the basis of all modern theories of electromagnetic phenomena. On Faraday's uses of lines of force, Maxwell wrote that they show Faraday "to have been in reality a mathematician of a very high order – one from whom the mathematicians of the future may derive valuable and fertile methods." The SI unit of capacitance is named in his honour: the farad.

Albert Einstein kept a picture of Faraday on his study wall, alongside pictures of Isaac Newton and James Clerk Maxwell. Physicist Ernest Rutherford stated, "When we consider the magnitude and extent of his discoveries and their influence on the progress of science and of industry, there is no honour too great to pay to the memory of Faraday, one of the greatest scientific discoverers of all time."