学历只有小学二年级,却成了电学之父

朝宗惊鸣 2024-04-05 14:20:29

电力对于当今的人类社会来说已经变得越来越不可或缺。我们生活中的一切事物都会或多或少地与它产生一些关联。每当谈到电力这个话题的时候,你第一时间能想到的是谁的名字?托马斯·爱迪生、尼古拉·特斯拉或者是麦克斯韦。然而,最应该排在这份名单首位的其实是我们今天故事的主角。一个出生寒门只上过两年小学的他,却依靠着自己天才般的学习能力和坚韧不拔的意志,成为了后世口中的电学之父和交流电之父,也是开创了电磁学基础的史上最伟大的平民科学家。如果没有他的那些伟大发现,没人能够想象我们将生活在一个怎样的世界。它对于全人类的伟大科学贡献,绝不亚于任何一个我们所熟知的顶级的天才科学家。

1791年,法拉第出生在英国伦敦南部的一个小镇。不同于我们之前讲到的那些拥有不错家境的天才,法拉第的家庭十分贫困。他的父亲只是一名靠出卖劳动力换取微薄收入的铁匠。所以,儿童时期的法拉第一直生活得十分穷苦,有时候甚至一根面包就是他一周的食物。所以法拉第只能在非常饿的时候才敢小心翼翼地吃上那么一小口。如此拮据的生存环境自然也无法支撑他的求学之路。不出意外地,法拉第在小学二年级时就早早出去工作,为他已经病倒在床的父亲分担生活的重担。

他在城里找到了一份书店里不支薪的跑腿工的工作。由于当时的报纸是让很多人轮流租阅的方式,所以法拉第的工作就是负责收送报纸给客人看。在此期间,由于老板非常欣赏他认真诚恳的工作态度,于是便将法拉第提升为书籍装订的学童工,并且不收取任何学费。这对于家境贫困的法拉第来说已经算得上是一件非常幸运的事。因为法拉第不仅能够在这份工作中学到一技之长,更关键的是,他能够在工作中接触大量免费供自己阅读的书籍。

也就在这一时期,法拉第的天才潜力开始慢慢萌芽。在漫长的青年学徒生涯中,只读过小学二年级的法拉第竟然几乎阅读了所有由他手装订的书籍。也由此掌握了大量在当时流行的各种科学理论,其中更是以大英百科全书中的电学知识让法拉第痴迷不已。在这一时期,工作之余最能够让法拉第感到快乐的就是在自己阴暗狭小的居所中,用平时搜寻来的一些相关材料逐个复制书中描述的电学相关实验。

当然,法拉第也并没有因为自己这个所谓的爱好而疏忽了本职工作。由于他一丝不苟的工作态度和娴熟的书本装订技巧,给老板的一位大客户留下了深刻的印象。所以,作为赞赏,法拉第从这位贵人手中获得了一张将会改变自己,也同样会改变人类科学进程的入场券。在法拉第所处19世纪初的英国,科学还只是当时的贵族与绅士们才有资格追求的高贵真理。而作为一个书商学徒来说,法拉第显然是没有资格追求科学真理的。这也让他在参加当时最富声望并且一票难求的化学家汉佛里代维举办的这场科学讲座时显得格外地惹眼。

在场的所有贵族与绅士们都在有意无意地向这个看起来穷酸无比的年轻人投来了鄙夷与轻蔑的目光。汉佛里代维是那个时代最为出色的科学家之一,他的讲座既生动有趣又容易理解,这也让他成为了当时如同明星般的存在。但此时这位声名显赫的科学明星并不会知道,他即将遇到一位让自己在后世评价中地位相形见拙的迈克尔·法拉第。

在这样一宗科学大神的讲座上,法拉第也顾不上那些异样的眼光。他如饥似渴地记录着戴维在讲座中谈到的所有细节。并且被戴维渊博的知识和优雅的绅士风度所折服。也就是从这次讲座之后,他开始视戴维与自己的偶像。回到书店后开始日常工作的法拉第还是久久无法抑制自己想要探索科学真理的冲动。于是他开始利用积累了多年的书籍装订技巧,将自己在戴维讲座当天的笔记腾抄得一丝不苟,并且精心装订一番后邮寄给了戴维,并向自己信仰的神做了最虔诚的祷告,希望戴维看到这本精心制作的笔记后,可以赏识自己对于科学的热情与执着。

幸运的是,法拉第精心打造的这本笔记并没有被搁置起来,他确实引起了戴维对作者的兴趣。于是法拉第被邀请与戴维在办公室面谈。经过一番漫不经心的交流之后,法拉第向戴维表达了想要奉献一生、践行自己对科学的热忱、服务全人类的远大理想。而戴维回应给法拉第的却只是一个轻蔑的微笑,然后就被他请出了办公室回去,等一个注定不会有什么结果的好消息去了。虽然法拉第明显感觉到了戴维的敷衍,但是他仍然决心走上这条在外人看来并不适合自己的科学道路。或许是法拉第的前程,祷告真的起了作用,事情很快就发生了一些转机。

由于戴维在实验中,不是被三氯化氮引起的爆炸炸伤了一只眼睛,必须在家中休养。自己的助理倒是可以暂时负责实验室的日常工作,但却少了一个可以打下手的人。所以这个时候的戴维自然就又想起了那个打算为科学事业奉献一生的愣头青法拉第。至此,对于法拉第来说,他终于拥有了一次可以摆脱自己宿命追求科学真理的真正的机会。虽然戴维对于法拉蒂的看法仍然没有任何的改观,给他安排的工作也大多是刷瓶子擦地,与科学研究毫无关系的杂活。但是法拉第也没有因此气馁,反而更加求之若渴地抓住每一个可以让自己学习知识的机会。这个时候或许也只有法拉第自己相信,他一定能在科学领域寻找到属于自己的梦寐以求的真理。

在1813年5月,伤势已经好转的戴维受邀展开了一次时间跨度极长的欧洲巡回演讲。但是他的侍从由于种种原因并没有跟随戴维一同出行,所以原本是以助手身份同行的法拉蒂却被戴维要求同时兼任自己仆人的工作,直到在其他大城市找到人代替为止,但最终到巡回演讲结束,戴维也没有找到可以替代他的人。

所以,法拉第也因此被强迫在整个旅行中同时兼任仆人与助手的双重角色。而且这一路上,戴维的妻子自始至终都不愿意平等地对待法拉第,出行时要他坐在马车外,就餐时也只能与其他佣人坐在一起。这一路上,戴维夫妻俩对于法拉第在人格上的侮辱甚至让法拉蒂开始考虑放弃这份让他受尽屈辱的所谓的工作,从此放弃科学研究。

不过好在他还是坚持了下来,而且得益于戴维的这次欧洲巡回演讲,也让法拉第接触到了欧洲许多顶级的精英科学家,并且在他们与戴维的交流中,法拉第也从中汲取了非常多的新鲜思维,这让他萌生了许多对于科学的独到见解。这次的逆境最终还是没有熄灭法拉第追求科学真理的热情,而且在巡回演讲不久之后,法拉第便迎来了在科学成就上超越戴维的一次绝佳的机会。

在19世纪初的科学界,人们最大的兴趣莫过于研究电学学科,得益于1800年意大利物理学家亚历山大·伏打伯爵的发明。伏打电池的问世成功将电学研究推上了一波前所未有的高峰,各式各样关于电学现象的研究在世界各地的几乎每个实验室中都如火如荼地进行着。法拉第所在的戴维实验室自然也不会例外,尽管世界各地的科学家都对电的研究热情空前地高涨。但是,还没有一个人能够解释电所产生的这种特殊的力,本质究竟是什么。但是科学界对于电的普遍认知是,它会像水在水管中那样在导线中流动。

但是1821年丹麦科学家奥斯特的一个偶然发现,则彻底颠覆了人们对于电的固有印象。奥斯特发现如果将指南针放置在正在导电的线路附近,就会导致指南针受力偏转的神奇现象。这也是人类有史以来首次发现电竟然会对磁产生一定的影响。这种神奇的现象给人们固有的科学观念造成的冲击不亚于当今黑洞或是量子力学的发现。

此时,戴维也在实验室中与几个学者们一起研究这个令人惊奇的现象。戴维反复让法拉第将指南针分别放置在正在导电的线路的各个方向。结果指南针的偏转也会做出相应的改变,看着众人面面相觑,谁也猜不透这到底是为什么的时候。此时的法拉第大胆地说出了自己的猜想,他认为电力在引导线流动时,应该也会对周围施加一些看不见的力。这也是造成这个现象的原因。

可是更为奇怪的是,不管如何改变实验条件,磁针受电力影响后所指的方向总是以电流传导的方向从90度的偏离。这让戴维异常的奇怪,因为他觉得即使像法拉第说的那样,电力会对磁针产生无形的影响,但磁针受影响后所指的方向也应该是与电流的方向一致或是相反才对。至于为什么会出现诡异的90度偏离,一时间谁也想不出任何合理的答案,研究这个现象的实验也就被慢慢搁置了下来。

但是对于法拉第来说,这个神奇的现象却成为了他心中挥之不去的谜团。他每天都在急切地想要洞穿这其中的奥秘。对于这时的他来讲,已经没有任何事情能够与解决这个问题带来的成就感相提并论。正如前面说到了,法拉第似乎天生就对实验现象有着超强的理解和洞悉能力,并且能从复杂的表象中迅速找出现象的本质。

通过持续地观察指南针在导线各个位置的偏转情况,法拉第注意到了一些特定的方式。当时的人们普遍认为力只会沿直线运动,而此时,在法拉第脑海中勾勒出的却是一条条在通电导线周围呈环状流动的不可见的力线。他随即想到,很有可能指南针的磁针也会发出这种呈环状流动的不可见的力线。而且,他进一步地发散思维,设想既然电可以对此产生影响,那么磁是否也会反过来对电产生影响呢?

于是法拉第很快设计了一个实验。他将一块磁铁放置在一个充满水银的容器的中间位置。然后取一根通电导线,将其一端从上至下放置在水银容器中,想看看位于水银容器中间位置的磁铁是否会对这根导线产生同样的影响。当法拉第激动到微微颤抖的双手去接通导线电源的那一刻,他被眼前发生的现象震撼到一时间竟然愣在原地,不知该做何反应。但是法拉第知道自己的这项实验是具有划时代意义的,而此时正在摇摆的导线似乎也正在为这个铁匠出身、没有接受过任何正统科学教育的寒门天才欢呼喝彩。但是这时的法拉第并没有意识到,这个伟大的发现不但为后人开创电磁学领域打下了坚实的基础,因为之后诸如麦克斯韦、特斯拉等一众天才开辟出了一个广阔的科学的新天地。

此时,早已离开戴维实验室的法拉第将自己对于电磁互相作用的发现发表在了英国权威的学术期刊上,并获得了广泛的关注。心存嫉妒但此时已贵为英国皇家学会主席的戴维悲哀的意识到,这个昔日里自己根本瞧不上眼、根本不配追求科学真理的穷小子,取得的科学成就已经远远的高出了自己。于是戴维开始公开质疑法拉第的这项发现是剽窃了另外一位当时的英国顶尖科学家威廉·沃拉斯顿的相似成果,并且还将法拉第告上了法庭。这一连串的恶意栽赃行为,让即将被选为英国皇家学会会员的法拉第受到了极大的压力。

虽然法拉第与威廉沃拉斯顿取得联系后,对方已经完全认可了法拉第的发现跟自己毫无关系。但是,已经被嫉妒冲昏了头脑的戴维仍然不依不饶,并且依据自己编造的事实和皇家学会主席的特殊身份,全力阻止法拉第进入英国皇家学会成为会员。为此,戴维还专门找到了法拉第当面对他进行了羞辱,并劝他趁早自行放弃入选资格。但此时的法拉第已经对眼前这位虽然曾经提携过自己,但也同时对他的科学生涯极尽打压之能事的导师失去了最后的一丝敬重之情,他坚定地告诉戴维说:“尊敬的戴维先生,我没有任何的理由去放弃本就应该属于我的荣誉。我是不会放弃的。”而此时的戴维并没有意识到,其实自己的行为早已经与主流的认知背道而驰。

最终的结果也确实给了戴维一记响亮的耳光。由于绝大多数有投票资格的会员的支持,1824年,法拉第顺利高票当选了英国皇家学会会员。这一年,法拉第年仅32岁。而在另一边,早已失去了对科学研究热忱的他,生活上也变得越来越放纵。最终,在五年后,因为过度吸入一氧化二氮而黯然离世。

得到了主流科学界一致认可后的法拉第开始在寻求真理的道路上越走越远。1831年,法拉第在皇家学会的实验室中发现,当把一块磁铁穿过一个闭合的导电线路时,线路内就会产生一定的电流。这项发现也就是我们所熟知的属于电磁感应现象。

而就是这一发现也被后世公认为电学与物理学最伟大的发现之一。也就在同年法拉第又发明了人类历史上首个发电机,从此将人类从蒙昧带入了一个全新的电器时代。当然,也为日后的工业革命奠定了伟大而坚实的基础。而就是这样一位伟大的科学家,却是一个在生活中极其简朴且对于名利没有半点留恋的人。他曾两次拒绝了成为英国皇家学会主席的邀请,也推辞了英国皇室向他奉为爵士的好意。这位只愿为科学与真理奉献一生的穷小子最终也真的实现了自己的夙愿,成为了人类物理学史上人人顶礼膜拜的最伟大的平民科学巨匠。

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朝宗惊鸣

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