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【水煮物理】(22):学“电磁三侠”、闯物理江湖精选
已有 5555 次阅读2010-12-5 13:13|个人分类:水煮物理|系统分类:科普集锦|关键词:物理,水煮物理,电磁学,法拉第,爱迪生,麦克斯韦
把三个人凑一块儿总会发生一些很神奇的事情,话说“三个臭皮匠赛过诸葛亮”,又有“三人行必有我师”等等。洋人里有“三个火枪手”,中华则有才子李靖、佳人红拂和侠者虬髯客并为“风尘三侠”,一代传奇,流芳数百年。北侠郭靖有云:“侠之大者,为国为民”。而物理学作为超越国界的基础自然科学,其中之大侠则泽荫全人类甚至跨越时空乃至影响无穷久远。这里我们要说的“电磁三侠”即是:实验物理大侠法拉第、应用物理大侠爱迪生和理论物理大侠麦克斯韦,他们的实验、发明和理论深深地影响着人类的生产和生活,直到今天我们
仍然怀着无限感恩和无比敬仰的眼光去阅读他们的事迹。
实验物理大侠法拉第(Michael Faraday,1791~1867)。一个贫苦的英国铁匠孩子,最高学历为小学二年级,凭借自身的勤奋和天才的动手能力和思考能力成为著名的物理学家和化学家,在电磁感应、电磁磁场关系、苯的发现和研究等诸多方面用简单而又精巧的实验揭示了自然伟大的奥秘。他提出的“力场”概念被物理学广泛接受并推广,至今仍然是物理学中最为基本也是最为重要的概念。
法拉第的童年时代是贫穷凄苦的,他随着父亲搬到伦敦,试图在这个大城市里寻找生活的希望。九岁的法拉第就已经是一个文具店里的学徒,十二岁的法拉第是一个街头的小报童,十四岁的法拉第又成为了书店的图书装订工。童工的生涯并没有让法拉第消沉,相反,他利用书店的资源博览群书,对自然科学产生了浓厚的兴趣,尤其是《大英百科全书》里的电学部分知识深深吸引着他。他甚至自己动手做静电起电机等简单的物理和化学实验,组
织年轻人成立一个科学学****小组,互相讨论交流思想。十九岁的他开始市参加哲学学会的活动并频繁听自然哲学讲演。改变法拉第命运的是几次皇家研究所戴维爵士的化学讲演,戴维渊博的知识和精彩的讲演让他倾倒,他甚至把精心记录的笔记整理装订成一本书册名曰《戴维爵士演讲录》,并附上一份自荐信作为圣诞礼物一起寄给了戴维。戴维显然为如此真诚的粉丝而万分感动,恰巧眼睛因化学事故受伤的他正需要一名得力助手,于是22岁的法拉第开始给戴维打工。戴维带着法拉第到欧洲的诸个国家考察并结识当时许多著名的科学家,那个时候法拉第的身份是一个仆人。随着眼界的拓展和知识的丰富,法拉第开始大胆的科学实验,并很快取得了许多化学成果,如创立金相分析方法、用取代反应制备六***乙烷和四***乙烯、发现***气等气体的液化方法等。更为重要的是他对电化学的实验研究,并总结出了法拉第电解定律:电解释放出来的物质总量和通过的电流总量成正比,和那种物质的化学当量成正比。当然最出名的还是他对电磁学的研究。1821年法拉第从奥斯特发现的电流使得磁针偏转现象出发,制作了电动机的雏形——固定的磁铁让通电的线圈转动起来;1831年法拉第发现了电磁感
应现象——磁铁穿过闭合回路时会产生电流;1845年法拉第发现了“磁光效应”——偏振光通过磁场后其偏振作用会发生变化;1837年法拉第首次引入“力场”的概念,他认为电和磁周围都存在“场”,场的强度和方向可以用“力线”的方向和密度来表示,处在场中的电荷或者磁将会因此受到相互作用。他用铁屑撒在磁铁周围,非常形象地“看”到了磁场的分布,而著名的“冰桶实验”则证明了电荷守恒定律。“场”概念后来被物理学家发扬光大,成为描述自然界相互作用的基本概念,是近代物理学的基础,这也是法拉第一生当中最为重要的科学贡献。1825年法拉第接替戴维任皇家研究所国家实验室主任,他的科学导师戴维曾说他对科学最重大的贡献就是发现了法拉第。
伟大的科学家法拉第又是一个平凡的普通人。他经常做公众科普演讲和组织科学讨论会,19年里
不间断地坚持青少年通俗科学讲座并把讲稿编成了一本著名的科普读物《蜡烛的故事》。他热心于公众科学事业,为人质朴、谦虚谨慎且不图名利,以至于外人来皇家学院做实验时会误认他是看门的老头。在法拉第的实验记录本里,几乎没有任何数学公式,而有的是他实验过程的一张张图表,直观形象地显示了物理图像。他不愿意为拿高额的报酬,也不愿意接受皇家学会会长的提名,他认为这会因此而影响他的科研工作。他想做的,只是一个普通平凡的公民,可以自由畅游科学的海洋。1867年8月25日法拉第在他书房里安详地去世,他被葬在普通人的公墓里,墓碑上只有他的名字和出生年月。物理学界为了纪念法拉第,选取电容单位命名为法拉第,让后世永远铭记这位平民科学大家。
法拉第的故事告诉我们:1、做好科学研究,出生不是问题,学历也不是问题,贫穷更不是问题,关键是要持久拥有一颗对科学无比执着热爱的心!2、优秀的导师很重要,他能把你引领到科学