做一個”平凡的法拉第”————張鎮麟隨筆○6
2023.07.07 (小暑)

筆者在教物理課程中，每次教到電磁學一定會在課堂上說說高斯(Gauss, 1777～1855，德)和法拉第(M. Faraday, 1791～1867，英)這兩個偉人。高斯是大數學家，學過中學數學的應該都知道他。我相信排名歷代十大數學家，高斯絕對可以列入。高斯數學功力超強，可是法拉第數學極爛，但這無損於法拉第在物理界的崇高地位。法拉第堅苦卓絕，辛勤做實驗，有時候甚至於廢寢忘食，他對實驗的驚人洞察力，使他成為一個「看似平凡的法拉第，創造出不平凡的成就」。如果年青學子看偉人傳記，會有「見賢思齊」「起而效之」的作用，建議一定要看法拉第傳記。

法拉第於1791年9月22日出生在倫敦郊區一個鐵匠家庭，自小家境貧寒，小學尚未畢業，迫於生活，13歲時便在一家書店當學徒，後來成為書籍裝訂工，整天與書打交道。他勤奮好學，利用工餘時間閱讀許多科學讀物，對電和化學有些初步了解，21歲那年，他有機會旁聽了英國化學家戴維(H. Davy, 1778～1829，英)在倫敦皇家學院所作的系列化學演講，他細心記筆記，並將演講內容全部整理出來，開始了解大科學家的治學內容和方法，並對科學研究越來越有濃厚的興趣。

1813年法拉第隨同戴維赴歐洲大陸作科學考察旅行。1815年回國後繼續在皇家學院工作，長達40餘年。1816年法拉第發表了第一篇科學論文。1820年左右法拉第已經成為有成就的化學家。1824年被正式選為英國皇家學會會員。1825年戴維退休後，法拉第成為皇家學會的實驗室主任和教授。那個時代，已發明了照相機，法拉第成為用照相技術記錄實驗的早期科學家之一。

19世紀前半葉是化學的黃金時代。前一代人已使化學從煉金術的深深的迷霧中顯露出端倪，普利斯特里(J. Priestley, 1733～1804，英)和A. 拉瓦節(A. Lavoisier, 1743～1749，法)的工作使化學成為一門獨立的自然科學。其後是戴維和道爾頓(J. Daton, 1766～1844，英)，法拉第又是他們的接班人。再其後還有提出化學元素周期表的D. 門德列夫(MeHAenéeB, 1834～1907，俄國)……等等化學大師。戴維說：「一生最大的發現就是發現法拉第」。

法拉第對物理的最大貢獻就是發現了「電磁感應」現象和提出了「場」的概念。法拉第的思想非常深刻，具有創造性和富有高度的想像能力。他能不用數學語言而洞察出客觀事實的本質，從而彌補了他在數學上的不足。法拉第的成功在於具有勤奮刻苦、堅忍不拔的精神。他認為做實驗就是與自然的直接對話，因此工作起來廢寢忘食，遇到困難百折不撓。在他勤奮實驗的40年間，他堅持記下了3000多頁實驗日記，內容包括幾千幅插圖和大量實驗條目等，其最後一條的編號是No. 16041。這7卷本《日記》(1832～1836年出版)以及三卷本《電學實驗研究》(1839年、1844年和1855年出版)和一卷《化學和物理實驗研究》(1859年出版)是法拉第一生的最重要的著作，記錄了他的成功和失敗，是他留給後人的寶貴遺產。

做為19世紀最偉大的實驗物理學家，法拉第並不滿足於發現科學現象，還力求探索隱藏在現象後面的科學本質：他既十分重視實驗研究，又格外重視理論思維。法拉第是一位虔誠的基督徒，他有一條堅定不移的信念，他相信上帝創造的大自然是統一的、和諧的。在法拉第時代已經發現了五種電，即伏打電池(化學電源)、普通電(摩擦電以及大氣中的電等等)、磁感應電、熱電(溫差電)和動物電。法拉第認為五種不同來源的電有其同一性。法拉第力圖解釋電流的本質。導致他致力於電流通過酸、鹼、鹽溶液的研究，結果在1833年至1834年發現電解定律，開創了「電化學」這一嶄新的科學領域。法拉第所創造的大量化學名詞沿用至今。例如：陽極、陰極、電解質、陽離子、陰離子……等等。1845年法拉第發現光的偏振現象。

1837年法拉第發現電介質對靜電過程的影響，提出了以近距”鄰接”作用為基礎的靜電感應理論。1845年，他又發現了抗磁性。在這些研究工作的基礎上，他形成了”電和磁作用通過中間介質，以一個物體傳到另一個物體”的思想，這種介質就是”場”。場的概念正是來源於法拉第的科學思考。誠如愛因斯坦所說：引入場的概念，是法拉第的最富有獨創性的思想，是牛頓以來最重要的發現。因此，科學界公認法拉第是電磁場學說的創始人。法拉第深邃的物理思想，曾強烈地吸引了年輕的馬克士威。後者認為，法拉第的電磁場理論比當時流行的超距作用電動力學更為合理，他抱著用嚴格的數學語言來表達法拉第理論的決定而闖入了電磁學領域。

法拉第一生淡泊名利、潔身自愛。他從1813年去當戴維助手到1858年共46年一直住在英國皇家研究所的閣樓，直到1857年英國維多利亞女王要封他為「爵士」，法拉第拒絕接受，他說「我的一生都是一個平凡的法拉第」。此時英國女王發現法拉第竟然沒有自己的房子。他自幼生活貧困，進入科學界後一直靠薪水度日，十分清貧。他發明很多，但從不申請專利。他拒絕企業諮詢的優厚報酬和巨額贈款，也拒絕了皇家學會的高官厚祿，不願出任皇家學會會長，後來英國女王贈送法拉第一棟別墅做為法拉第養老之用，法拉第說他沒有維護別墅的費用，英國女王說國家負擔一切費用，法拉第才勉強接受。

法拉第把追求科學真理和獻身科學事業作為他是上帝的使者的最高目標。更可貴的是，法拉第一生關心科學普及教育，願將更多青少年推向科學殿堂。1826年他提議開設「周五科普講座」，直到1862年退休，他共主持過100多場講座，並積極參與皇家學院每年”聖誕節講座”共19年。根據他的講稿匯編出版的《蠟燭的故事》一書，曾被譯為多國文字，廣受青少年喜愛，成了科普讀物的傳世經典。

法拉第不僅是一位卓越的科學家，而且也是一位出色的演說家。圖2是一幅法拉第在皇家學會主辦的科學晚會上發表演說的木刻圖。實際上，也正是過去的這類講座引導他走上了科學之路。這一講座備受重視乃至被製成木刻，是由於當年的王儲威爾斯王子出席了這次講座，而今天它之所以值得紀念卻是因為圖中的演講人是M. 法拉第。

由於生活清苦加上操勞過度，1858年法拉第從皇家學會退休，定居在女王所賜的薩里漢普頓宮，他健康日益衰退並患有失憶症。1867年8月25日法拉第因病去世，享年76歲。他遺囑葬在倫敦郊外平民公墓。英國政府特別在西敏寺大教堂牛頓墓旁豎立法拉第的墓碑，表達對法拉第的崇高敬意。

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