戴维的伟大发现——法拉第

1829 年戴维在日内瓦去世，据说，在病中有人问他生中最伟大的发现是什么，他毫不犹豫地回答说：

“我最伟大的发现是法拉第！”

在他一生众多的发现和发明中，为什么戴维最推崇是他对于人才的发现呢？

在科学技术的发展中，重要的是人，在电磁学史上，法拉第是一位举足轻重的人，是他真正开启了“电气时代”下面让我们讲讲法拉第的故事。1791 年 9 月 22 日法拉第出生在英国萨里纽茵顿，法拉第的父亲是个铁匠，在法拉

第 5 岁那年，父亲带着全家搬到伦敦的城外，情况就变得更糟，父亲常常闹病，身体一天天虚弱起来，最后不得不把小小的铁匠铺也卖掉，全家靠救济粮生活。

13 岁的法拉第，不得不在别人读书的年岁出外谋生。开始法拉第卖报纸，后来就在一家书店里学徒做装订工作。在法拉第的时代，书籍的价格很高，一般人是买不起书的。一本书读破了送到书店里重新装订一下，换一个好的封面又变成一本新书，所以书籍装订这件工作十分需要。

法拉第是一个十分乖巧的孩子，他工作认真从不偷懒，因此书店老板里波十分喜欢他，这使法拉第得到了极好的读书机会。他阅读物理学，大英百科全书里的电学文章，也读拉瓦锡著的化学，慈爱的书店老板从来不阻止他。

有一天，书店里来了一位客人和老板谈天，他们谈起戴维的科学讲座，关于戴维，我们前面已经了解到了。他的化学讲座十分吸引人，这位客人把听戴维讲座的一张票送给老板里波，邀请里波一起去听讲座。里波对科学兴趣不大就辞谢了邀请，但是他忽然想起法拉第，便对客人说：“你能带这个孩子去吗？我相信他一定愿意去，店里的科学书籍都让他读遍了！”

可以想象，法拉第会有多么高兴，法拉第换上一身干净的衣服，拿出自己精心订制的笔记本走进这科学的殿堂，那是 1812 年冬春之际的时候，一连四个晚上，法拉第认真地聆听了戴维精采的演讲，并认真地做了笔记。这个孩子觉得每次听演讲都是一件值得纪念的大事，事实，这对我们后代来说也是值得纪念的一件事，因为伟大的科学家就是从这里起步的。

法拉第用全部的业余时间来整理戴维的讲课笔记，仔细地抄写在白纸上，之后还给这些笔记精心加进彩色插图，然后又装订成册，总共 386 页，又给它装订上一个皮子封面，就像一本精美的书。法拉第不时地拿出来看看，简直爱不释手。

法拉第学徒期满，不得不离开慈祥的里波，到另一家印书店去当正式的装订工。新老板德拉罗舍是一个喜怒无常，脾气古怪的人。他很赏识法拉第的装订技术，但是对法拉第在工作时间忍不住看看书却大动肝火。法拉第在那里的收入较高，但他的理想绝对不是当一名装订工人或书店老板，他最热爱的是科学。当时对于一个没有上过学的苦孩子，搞科学无疑是一件异想天开的事。

法拉第想起戴维，能不能求助于他，但是他立即打消了自己的念头，一位鼎鼎大名的科学家怎么会去帮助一个 21 岁的年轻的订书工人呢？

不过，法拉第善良的天性使他相信世人都会像自己一样善良。于是鼓起了勇气试一试。法拉第写了一封十分恳切的信，并把那本精心订成册的笔记

一道寄去。戴维很喜欢法拉第，给他找了一个杂工的工作。

法拉第在皇家学院的工作纯粹是打杂，他不仅要把做过化学实验的瓶子刷洗干净，还要扫地、送信、取报纸。但是，他的周围都是梦寐以求的仪器设备，每天都可以看到最新出版的科学工作报告和论文。他虽然是个打杂的，但是，在阅读这些科学报告的使用科学仪器上和一名真正的科学工作者有同等的权利。他努力把工作作得又快又好，余下的时间就用来验证自己的许多想法。不久，法拉第就被升为一个实验助理员。

戴维 33 岁才结婚，妻子是一位有钱的年轻寡妇。婚后不久，戴维便动身周游欧洲进行学术交流和短期的研究，戴维需要一个助手，他选中了法拉第，对一个初出茅庐的助理实验员来说意义重大。

在巴黎法拉第认识了不少法国著名的科学家，其中有两位对他十分友好，那就是电学大师安培和著名的化学家盖吕萨克。他们看出戴维这位助手超凡的地方，并乐意给他一些指点。

回到英国，法拉第在科学上已经变得成熟起来，他从一个助理员升为正式的研究人员。他以无比的热情工作着，实验室就是他的家，他不仅协助戴维工作，而且能够进行独立的研究，他的进步远远超出了戴维的想象。1816 年他在《科学季刊》发表了第一篇化学论文，初露锋芒。

1825 年 33 岁的法拉第当上了实验室主任，法拉第在化学方面有许多贡献，例如，他发现加压可以使二氧化碳液化，获得了华氏零度，也就是摄氏零下 17.7 度的低温，因此他可以被认为是低温学的先驱，在有机化学的研究中他发现了一种重要的化合物一苯。

当时，电解法已经风行欧洲，戴维用电解法提炼了许多金属，但是电解的规律人们还不十分清楚。1832 年法拉第通过实验提出了著名的电解定律。在伦敦博物馆里珍藏着的法拉第的科学日记表明，从 1820 年到 1862 年，

法拉第从未间断过记日记，英国皇家学会在 1932 年出版的法拉第日记有七大

厚本。当你翻开这厚厚的一摞日记本的时候，会在 1821 年到 1831 年这部分的每一页上，都看到一个醒目的“NO”字。“NO”，在英国里代表否定，为什么法拉第在每一页上都否定自己呢？

原来，这里记录了法拉第十年以来探索磁生电的艰苦历程。

1821 年法拉第在自己的日记里写下了一个闪光的设想：“从磁产生电！”他确信电和磁好比一是枚硬币的图案和字样，是同一事物的两面，这虽然只是法拉第的一种直觉，但反映了他对自然规律的一种信念。

当时，世界上探索这件事的科学家不只法拉第一个人。德高望重的电学家安培，也在思考这个问题。

安培为了这个伟大的理想不断地工作着，开始他用一根不通电的导线去靠近一跟通电的导线，希望在那根电线里感应出电流来，但是没有成功，认为自己使用的磁铁太小，就到瑞士去订购了一个大的，因为法国还不会造那么大的磁铁。在归来的途中马车翻了，安培被摔伤了，更重要的是磁铁也摔坏了。

这个不大的打击，对于安培来说却有些承受不了。回到法国，伤好之后，安培便终止了自己这项实验而转向电的理论研究。戴维从朋友的来信中知道了安培的遭遇，并把信交给法拉第。安培的失败没有使法拉第动摇，反而觉得自己的责任更加重大。于是写信向安培请教。他对安培的智慧一直怀有敬意，也相信安培的思想中蕴藏着有价值的东西，还没有完全挖掘出来。

安培毫无保留地把自己的研究成果转告给法拉第，并鼓励他继续干下去。这使法拉第深受感动。

1823 年，32 岁的法拉第，由于他在化学方面的成就，已经由一名助理实验员成为皇家学会的会见了，这几乎是最高的荣誉和学术地位。不少公司和厂家用重金聘请法拉第，他可以得到上千磅的酬金。这时皇家学院正处于经济拮据的窘境，法拉第的妻子经常为衣食发愁。但是，法拉第毅然放弃发财的路而选择了在荆棘之路上的探索，他为了集中精力进行电磁研究，还辞去了学院的大部分职务，妻子理解他，宁愿过清贫的生活。

起初，法拉第的实验只是仿照安培的做法，安培的磁生电的实验完全是对静电感应的模仿，因为静电感应时，只要把带电体靠近绝缘导体。在导体的另一端，就能感应出电荷。法拉第把两根导线靠在一起，在一根导线里通上电流，希望在另一根导线上感应出电流来，但是，实验结果是失败。后来，他又用一个强大的磁铁靠近接有电流计的导线，但是，导线里也没有像法拉第想象那样出现电流。这样的实验许多人都做过，结果都是失败，唯有法拉第没有被失败吓倒。

法拉第认为，失败的主要原因是自己对电和磁的本质知道得太少，他听说阿拉果把铁屑撒在通电导线周围，能形成环形图案。这些图案必定包含着什么秘密。法拉第决定从这神秘的磁力图案开始研究。

法拉第拿来一张白纸，纸下面放一块条形磁铁，把细铁屑撒在白纸上，轻轻地弹动这张纸，铁屑立即排列成从磁极出发的许多条美丽的曲线，这件事 600 多年前佩雷格里努斯就做过，但是理解它的只有法拉第。

法拉第给这些曲线起了一个名字叫磁力线，法拉第是一个使科学概念精确化的大师。法拉第每天都摆弄这些磁铁和铁屑，研究磁力线的性质，他画出了条形磁铁，马蹄形磁铁。甚至形状像地球的球形磁铁的磁力线。他发现了磁力线的许多性质。

法拉第发现，磁力线像一些链条一样把电流和电流，磁铁和电流之间联系在一起。如果能从这些拉拉扯扯的线团里理出一些头绪来，磁生电的愿望就会实现了。

法拉第发现，磁力线在通过通电螺旋管时，非常顺从，就像梳理好的一束秀发。于是法拉第把两个螺旋管绕在一个铁环上，像图中那样，一个是右侧的 A 线圈，另一个是左侧的 B 线圈，此时他想，如果给其中的一个线圈通电，磁力线一定会穿过一个螺旋管后，再穿过另一个螺旋管，从而把两个线圈联系在一起。

法拉第把线圈 A 和有 10 个电池的电池组相接，B 线圈和电流计连接，当他合上电键时，他看到电流计的指针振动了一下，又回到零的位置，当切断电源时，电流指针又受到扰动。

在一次演讲中，法拉第向人们讲述什么是磁力线，他把一个条形磁铁插入与电流计相连的线圈之中，就在这个时候，法拉第看到电流计指针的摆动，当把磁铁从线圈里抽出来的时候，指针向相反方向摆动。法拉第让磁铁不动，把线圈突然套在磁铁上，电流计的指针也在摆动，把线圈从磁铁上抽出来，指针又向相反方向摆动。如果磁铁和线圈全不动，则不管磁铁是不是在线圈里，均不产生电流。

法拉第在演示磁力线的瞬间，自己切实地看到了，只有当线圈切割磁铁周围的磁力线时，才能有感应电流产生。这正是他十年所追求的结果，只要

线圈不断地切割磁力线，感应电流就会不断的产生出来。

这是他经过十年奋斗得到的结果！磁生电的理想终于实现了！这不仅对法拉第，对整个人类来说也是一个莫大的喜讯！

讲座结束以后，法拉第回到家里，立即做了一个更精确的实验，实验过程都记录在 1831 年 10 月 17 日的日记上。