Английският физик Майкъл Фарадей, който е израснал в бедно семейство, става един от най-великите учени в историята на човечеството. Неговите изключителни постижения са направени във време, когато науката е съдба на хората, родени в привилегировани семейства. Единицата за електрически капацитет, фарад, е кръстена на него.
Фарадей (физик): кратка биография
Майкъл Фарадей е роден на 22 септември 1791 г. в британската столица Лондон. Той беше третото дете в семейството на Джеймс и Маргарет Фарадей. Баща му беше ковач, който беше в лошо здраве. Преди брака майка му е работила като камериерка. Семейството живееше в бедност.
До 13-годишна възраст Майкъл посещава местно училище, където получава основното си образование. За да помогне на семейството, той започва работа като пратеник в книжарница. Старанието на момчето впечатлило работодателя му. Година по-късно той е повишен в чирак книговезец.
Книговързване и наука
Майкъл Фарадей искаше да научи повече за света; той не се ограничаваше до реставрацията на книги. След усърдна ежедневна работа той прекарваше цялото си свободно време в четене на книги, които подвърза.
Бавно откри, че се интересува от наука. Той особено харесва две книги:
- Енциклопедия Британика е източникът на неговите познания за електричеството и много повече.
- Chemistry Talks - 600 страници достъпна химия от Джейн Марсет.
Той беше толкова влюбен, че започна да харчи част от оскъдните си доходи за химикали и апарати, за да потвърди истинността на прочетеното.
Докато разширява научните си познания, той чу, че известният учен Джон Тейтъм е на път да изнесе серия от публични лекции по естествена философия (физика). За да присъства на лекциите, човек трябваше да плати такса от един шилинг - твърде много за Майкъл Фарадей. По-големият му брат, ковач, впечатлен от нарастващата преданост на брат си към науката, му даде необходимата сума.
Запознайте се с Хъмфри Дейви
Фарадей направи още една крачка към науката, когато Уилям Данс, клиент на книжарница, попита Майкъл дали би искал да получи билети за лекции в Кралския институт.
Лекторът, сър Хъмфри Дейви, беше един от най-известните учени в света на деня. Фарадей се възползва от шанса и присъства на четири лекции по един от най-новите проблеми в химията - определянето на киселинността. Той наблюдаваше експериментите, които Дейви провеждаше на лекции.
Това беше светът, в който искаше да живее. Фарадей си водеше бележки и след това направи толкова много допълнения към бележките, че създаде ръкопис от 300 страници, който самият той подвърза и изпрати на Дейви като знакблагодаря.
По това време, в задния двор на книжарница, Майкъл започва да провежда по-сложни експерименти за създаване на електрическа батерия от медни монети и цинкови дискове, разделени от мокра солена хартия. Той го използва за разграждане на химикали като магнезиев сулфат. Хъмфри Дейви беше пионер в тази област на химията.
През октомври 1812 г. чиракуването на Фарадей приключва и той започва да работи като книговезец за друг работодател, който намира за неприятен.
Щастие нямаше да има, но нещастието помогна
И тогава имаше щастливо събитие за Фарадей. В резултат на неуспешен експеримент Хъмфри Дейви беше ранен: това временно се отрази на способността му да пише. Майкъл успя да води бележки в продължение на няколко дни за Дейви, който беше впечатлен от книгата, която му изпрати.
Когато краткият период на работа като асистент приключи, Фарадей изпрати бележка до учения с молба да го наеме като свой асистент. Малко след това един от лаборантите на Дейви беше уволнен за неправомерно поведение и Хъмфри попита Майкъл дали би искал да заеме вакантното място.
Иска ли той да работи в Кралския институт с един от най-известните учени в света? Това беше риторичен въпрос.
Кариера в Кралската институция
Фарадей встъпи в длъжност на 1 март 1813 г., на 21-годишна възраст.
Той беше добре платен и му беше дадена стая да живее на тавана на Кралския институт. Майкъл беше много доволен и връзката му с тази институция вече не епрекъснат за 54 години, през които успява да стане професор по химия.
Работата на Фарадей беше да подготви оборудване за експерименти и лекции в Кралския институт. Първоначално той се справи с азотен трихлорид, експлозив, който нарани Дейви. Майкъл също загуби за кратко съзнание по време на следващата експлозия и когато Хъмфри беше ранен отново, експериментите с това съединение бяха прекратени.
След 7 месеца в Кралския институт, Дейви взе Фарадей със себе си на 18-месечно турне из Европа. През това време Майкъл успява да срещне големи учени като Андре-Мари Ампер в Париж и Алесандро Волта в Милано. В известен смисъл обиколката замени университетското му образование - Фарадей научи много през това време.
През по-голямата част от турнето обаче той беше недоволен, тъй като в допълнение към научната и секретарска работа, трябваше да чака Дейви и съпругата му. Съпругата на учения не смяташе Фарадей за равен поради неговия произход.
След завръщането в Лондон всичко си дойде на мястото. Кралският институт поднови договора на Майкъл и увеличи възнаграждението му. Дейви дори започна да споменава помощта си в научни статии.
През 1816 г., на 24-годишна възраст, Фарадей изнася първата си лекция за свойствата на материята. То се проведе в Градското философско дружество. В същото време той публикува първата си научна статия за анализа на калциевия хидроксид в Science Quarterly.
През 1821 г., на 29-годишна възраст, Фарадей е повишен в ръководител на домакинството и лабораторията на Кралския институт. В същототой се жени за Сара Барнард. Майкъл и съпругата му живееха в института през по-голямата част от следващите 46 години, вече не на тавана, а в удобното пространство, заемано някога от Хъмфри Дейви.
През 1824 г. биографията на Фарадей (физика) е белязана от избирането му в Кралското общество. Това беше признание, че е станал забележителен учен.
През 1825 г. физикът Фарадей става директор на лабораторията.
През 1833 г. той става професор по химия на Фулър в Кралския институт на Великобритания. Фарадей заема тази позиция до края на живота си.
През 1848 и 1858 г. той е помолен да оглави Кралското общество, но отказва.
Научни постижения
Необходими са повече от една книга, за да се опишат откритията на Фарадей във физиката. Неслучайно Алберт Айнщайн съхранява в кабинета си снимки само на трима учени: Исак Нютон, Джеймс Максуел и Майкъл Фарадей.
Колкото и да е странно, въпреки че думата "физик" започна да се използва по време на живота на учения, самият той не го харесваше и винаги се наричаше философ. Фарадей беше човек, който правеше открития чрез експерименти и беше известен с това, че никога не се отказва от идеите, които му хрумна чрез научна интуиция.
Ако смяташе, че идеята си заслужава, той продължи да експериментира въпреки многото неуспехи, докато не постигне това, което очакваше или докато не се убеди, че майката природа го е доказала, че греши, което беше изключително рядко.
И какво открива Фарадей във физиката? Ето някои от най-забележителните мупостижения.
1821: откриване на електромагнитно въртене
Това беше предвестникът на това, което в крайна сметка ще доведе до създаването на електрическия двигател. Откритието се основава на теорията на Ерстед за магнитните свойства на проводник, пренасящ електрически ток.
1823: Втечняване на газ и охлаждане
През 1802 г. Джон Далтън предполага, че всички газове могат да бъдат втечнени при ниски температури или високо налягане. Физикът Фарадей доказа това емпирично. Той първо превърна хлора и амоняка в течност.
Течният амоняк също беше интересен, защото, както отбеляза Майкъл Фарадей, физиката на процеса на неговото изпаряване причинява охлаждане. Принципът на охлаждане чрез изкуствено изпаряване е демонстриран публично от Уилям Кълън в Единбург през 1756 г. Ученият с помощта на помпа понижава налягането в колбата с етер, в резултат на което той бързо се изпарява. Това предизвика охлаждане и от влагата във въздуха се образува лед от външната страна на колбата.
Важността на откритието на Фарадей беше, че механичните помпи могат да превърнат газа в течност при стайна температура. След това течността се изпарява, охлаждайки всичко наоколо, полученият газ може да бъде събран и компресиран отново в течност с помощта на помпа, повтаряйки цикъла. Ето как работят съвременните хладилници и фризери.
През 1862 г. на Световното изложение в Лондон Фердинанд Каре демонстрира първата в света търговска машина за производство на лед. Колата използваше амоняк като охлаждаща течност и топроизвежда лед със скорост от 200 кг на час.
1825: Откриване на бензол
Исторически погледнато, бензолът се е превърнал в едно от най-важните вещества в химията, както в практически смисъл, тоест се използва за създаване на нови материали, така и в теоретичен смисъл, за да се разбере химическата връзка. Учен е открил бензол в маслените остатъци на лондонско съоръжение за производство на газ за осветление.
1831: Закон на Фарадей, формула, физика на електромагнитната индукция
Това беше изключително важно откритие за бъдещето на науката и технологиите. Законът на Фарадей (физика) гласи, че променливото магнитно поле индуцира електрически ток във веригата и генерираната електродвижеща сила е право пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток. Едно от възможните му вписвания е |E|=|dΦ/dt|, където E е ЕМП, а Ф е магнитният поток.
Например, преместването на подковообразен магнит по проводник произвежда електрически ток, тъй като движението на магнита причинява променливо магнитно поле. Преди това единственият източник на ток беше батерията. Майкъл Фарадей, чиито открития във физиката показаха, че движението може да се преобразува в електричество или, по-научно казано, кинетичната енергия може да се преобразува в електрическа енергия, следователно е отговорен за факта, че по-голямата част от енергията в нашите домове днес се произвежда от този принцип.
Въртенето (кинетичната енергия) се превръща в електричество чрез електромагнитна индукция. А въртенето от своя страна се получава от действието на висока пара върху турбините.налягане, създадено от енергията на въглища, газ или атом, или налягането на водата във водноелектрическите централи, или налягането на въздуха във вятърните паркове.
1834: закони на електролизата
Фарадей, физикът, направи голям принос за създаването на новата наука за електрохимията. Той обяснява какво се случва на границата между електрода и йонизираното вещество. Благодарение на електрохимията ние използваме литиево-йонни батерии и акумулатори, които захранват съвременните мобилни технологии. Законите на Фарадей са важни за нашето разбиране за електродните реакции.
1836: изобретение на екранирана камера
Физикът Фарадей открива, че когато електрически проводник е зареден, целият излишен заряд се натрупва от външната му страна. Това означава, че вътре в стая или клетка от метал, не се появява допълнителна такса. Например, човек, облечен в костюм на Фарадей, тоест с метална подплата, не е изложен на външно електричество. Освен за защита на хората, клетката Фарадей може да се използва за провеждане на електрически или електрохимични експерименти, които са чувствителни към външни смущения. Екранираните камери могат също да създават мъртви зони за мобилни комуникации.
1845: откриване на ефекта на Фарадей - магнитооптичният ефект
Друг важен експеримент в историята на науката е първият, който доказва връзката между електромагнетизма и светлината, която през 1864 г. е напълно описана от уравненията на Джеймс Клерк Максуел. Физикът Фарадей установява, че светлината е електромагнитна вълна: „Когапротивоположните магнитни полюси бяха от една и съща страна, това имаше ефект върху поляризирания лъч, което по този начин доказва връзката между магнитната сила и светлината…
1845: откриване на диамагнетизма като свойство на цялата материя
Повечето хора са запознати с феромагнетизма, като използват обикновени магнити като пример. Фарадей (физик) открива, че всички вещества са диамагнитни – в по-голямата си част слабо, но има и силни. Диамагнетизмът е противоположен на посоката на приложеното магнитно поле. Например, ако поставите северния полюс близо до силно диамагнитно вещество, тогава то ще отблъсне. Диамагнетизмът в материалите, индуциран от много силни съвременни магнити, може да се използва за постигане на левитация. Дори живите същества като жабите са диамагнитни и могат да плуват в силно магнитно поле.
Край
Майкъл Фарадей, чиито открития във физиката революционизират науката, умира на 25 август 1867 г. в Лондон на 75-годишна възраст. Съпругата му Сара живяла по-дълго. Двойката нямала деца. Той беше набожен християнин през целия си живот и принадлежеше към малка протестантска секта, наречена сандеманианците.
Дори приживе на Фарадей беше предложено погребение в Уестминстърското абатство, заедно с кралете и кралиците на Великобритания и учени като Исак Нютон. Той отказа за по-скромна церемония. Гробът му, където Сара също е погребана, може да бъде намерен в гробището Хайгейт в Лондон.
