Ο Άγγλος φυσικός Michael Faraday, ο οποίος μεγάλωσε σε μια φτωχή οικογένεια, έγινε ένας από τους μεγαλύτερους επιστήμονες στην ιστορία της ανθρωπότητας. Τα εξαιρετικά του επιτεύγματα έγιναν σε μια εποχή που η επιστήμη ήταν ο αριθμός των ανθρώπων που γεννήθηκαν σε προνομιούχες οικογένειες. Η μονάδα ηλεκτρικής χωρητικότητας, το φαράντ, πήρε το όνομά του.
Faraday (φυσικός): σύντομη βιογραφία
Ο Michael Faraday γεννήθηκε στις 22 Σεπτεμβρίου 1791 στη βρετανική πρωτεύουσα Λονδίνο. Ήταν το τρίτο παιδί στην οικογένεια του James και της Margaret Faraday. Ο πατέρας του ήταν σιδεράς που ήταν σε κακή υγεία. Πριν από το γάμο, η μητέρα του εργαζόταν ως υπηρέτρια. Η οικογένεια ζούσε στη φτώχεια.
Μέχρι την ηλικία των 13 ετών, ο Michael φοίτησε σε ένα τοπικό σχολείο όπου έλαβε την πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Για να βοηθήσει την οικογένεια, άρχισε να εργάζεται ως αγγελιοφόρος σε ένα βιβλιοπωλείο. Η επιμέλεια του αγοριού εντυπωσίασε τον εργοδότη του. Ένα χρόνο αργότερα, προήχθη σε μαθητευόμενο βιβλιοδεσίτη.
Βιβλιοδεσία και επιστήμη
Ο Michael Faraday ήθελε να μάθει περισσότερα για τον κόσμο. δεν περιορίστηκε στην αποκατάσταση βιβλίων. Μετά από επιμελή καθημερινή δουλειά, περνούσε όλο τον ελεύθερο χρόνο του διαβάζοντας βιβλία που έδεσε.
Σιγά-σιγά, ανακάλυψε ότι τον ενδιέφερε η επιστήμη. Του άρεσαν ιδιαίτερα δύο βιβλία:
- Η Encyclopædia Britannica είναι η πηγή των γνώσεών του για τον ηλεκτρισμό και πολλά άλλα.
- Chemistry Talks - 600 σελίδες προσβάσιμης χημείας από την Jane Marset.
Ήταν τόσο ερωτευμένος που άρχισε να ξοδεύει μέρος του πενιχρού εισοδήματός του σε χημικά και συσκευές για να επιβεβαιώσει την αλήθεια αυτών που διάβασε.
Καθώς επέκτεινε τις επιστημονικές του γνώσεις, άκουσε ότι ο διάσημος επιστήμονας John Tatum επρόκειτο να δώσει μια σειρά από δημόσιες διαλέξεις για τη φυσική φιλοσοφία (φυσική). Για να παρακολουθήσει κανείς τις διαλέξεις, έπρεπε να πληρώσει μια αμοιβή ενός σελίνι - πάρα πολύ για τον Michael Faraday. Ο μεγαλύτερος αδερφός του, ένας σιδεράς, εντυπωσιασμένος από την αυξανόμενη αφοσίωση του αδελφού του στην επιστήμη, του έδωσε το απαραίτητο ποσό.
Γνωρίστε τον Humphrey Davy
Ο Faraday έκανε ένα ακόμη βήμα προς την επιστήμη όταν ο William Dance, ένας πελάτης βιβλιοπωλείου, ρώτησε τον Michael αν θα ήθελε να πάρει εισιτήρια για διαλέξεις στο Βασιλικό Ίδρυμα.
Ο λέκτορας, ο Sir Humphry Davy, ήταν ένας από τους πιο διάσημους επιστήμονες στον κόσμο της εποχής. Ο Faraday άδραξε την ευκαιρία και παρακολούθησε τέσσερις διαλέξεις για ένα από τα νεότερα προβλήματα στη χημεία - τον προσδιορισμό της οξύτητας. Παρακολούθησε τα πειράματα που έκανε ο Ντέιβι σε διαλέξεις.
Αυτός ήταν ο κόσμος στον οποίο ήθελε να ζήσει. Ο Faraday κρατούσε σημειώσεις και στη συνέχεια έκανε τόσες προσθήκες στις σημειώσεις που δημιούργησε ένα χειρόγραφο 300 σελίδων, το οποίο ο ίδιος έδεσε και έστειλε στον Davy ως σημάδιευχαριστώ.
Αυτή τη στιγμή, στην πίσω αυλή ενός βιβλιοπωλείου, ο Michael άρχισε να διεξάγει πιο περίπλοκα πειράματα για να δημιουργήσει μια ηλεκτρική μπαταρία από χάλκινα νομίσματα και δίσκους ψευδαργύρου που χωρίζονταν με υγρό αλατόχαρτο. Το χρησιμοποίησε για να διασπάσει χημικές ουσίες όπως το θειικό μαγνήσιο. Ο Humphry Davy ήταν πρωτοπόρος σε αυτόν τον τομέα της χημείας.
Τον Οκτώβριο του 1812, η μαθητεία του Faraday τελείωσε και άρχισε να εργάζεται ως βιβλιοδέτης σε έναν άλλον εργοδότη που τον βρήκε δυσάρεστο.
Δεν θα υπήρχε ευτυχία, αλλά η ατυχία βοήθησε
Και μετά υπήρξε ένα χαρούμενο γεγονός για τον Faraday. Ως αποτέλεσμα ενός ανεπιτυχούς πειράματος, ο Humphry Davy τραυματίστηκε: αυτό επηρέασε προσωρινά την ικανότητά του να γράφει. Ο Μάικλ κατάφερε να κρατήσει σημειώσεις για αρκετές μέρες για τον Ντέιβι, ο οποίος εντυπωσιάστηκε από το βιβλίο που του έστειλε.
Όταν τελείωσε η σύντομη περίοδος εργασίας ως βοηθός, ο Faraday έστειλε ένα σημείωμα στον επιστήμονα ζητώντας του να τον προσλάβει ως βοηθό του. Λίγο αργότερα, ένας από τους βοηθούς εργαστηρίου του Ντέιβι απολύθηκε για ανάρμοστη συμπεριφορά και ο Χάμφρεϊ ρώτησε τον Μάικλ αν θα ήθελε να καλύψει την κενή θέση.
Θα ήθελε να εργαστεί στο Βασιλικό Ινστιτούτο με έναν από τους πιο διάσημους επιστήμονες στον κόσμο; Ήταν μια ρητορική ερώτηση.
Καδιοδρομία στο Βασιλικό Ίδρυμα
Faraday ανέλαβε καθήκοντα την 1η Μαρτίου 1813, σε ηλικία 21 ετών.
Απλώθηκε καλά και του έδωσαν ένα δωμάτιο για να ζήσει στη σοφίτα του Βασιλικού Ινστιτούτου. Ο Michael ήταν πολύ ευχαριστημένος και η σχέση του με αυτό το ίδρυμα δεν είναι πλέονδιέκοψε για 54 χρόνια, κατά τη διάρκεια των οποίων κατάφερε να γίνει καθηγητής χημείας.
Η δουλειά του Faraday ήταν να προετοιμάζει εξοπλισμό για πειράματα και διαλέξεις στο Βασιλικό Ίδρυμα. Στην αρχή, ασχολήθηκε με το τριχλωριούχο άζωτο, ένα εκρηκτικό που τραυμάτισε τον Ντέιβι. Ο Μάικλ έχασε επίσης για λίγο τις αισθήσεις του κατά την επόμενη έκρηξη και όταν ο Χάμφρεϊ τραυματίστηκε ξανά, τα πειράματα με αυτήν την ένωση σταμάτησαν.
Μετά από 7 μήνες στο Βασιλικό Ίδρυμα, ο Ντέιβι πήρε μαζί του τον Φάραντεϊ σε μια περιοδεία 18 μηνών στην Ευρώπη. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο Michael κατάφερε να γνωρίσει σπουδαίους επιστήμονες όπως ο Andre-Marie Ampère στο Παρίσι και ο Alessandro Volta στο Μιλάνο. Κατά κάποιο τρόπο, η περιοδεία αντικατέστησε την πανεπιστημιακή του εκπαίδευση - ο Faraday έμαθε πολλά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Στο μεγαλύτερο μέρος της περιοδείας, ωστόσο, ήταν δυσαρεστημένος, καθώς εκτός από την επιστημονική και γραμματειακή εργασία, έπρεπε να περιμένει τον Ντέιβι και τη σύζυγό του. Η σύζυγος του επιστήμονα δεν θεωρούσε τον Faraday ίσο λόγω της καταγωγής του.
Μετά την επιστροφή στο Λονδίνο, όλα μπήκαν στη θέση τους. Το Βασιλικό Ινστιτούτο ανανέωσε το συμβόλαιο του Μιχαήλ και αύξησε την αμοιβή του. Ο Ντέιβι άρχισε να αναφέρει τη βοήθειά του σε επιστημονικές εργασίες.
Το 1816, σε ηλικία 24 ετών, ο Faraday έδωσε την πρώτη του διάλεξη για τις ιδιότητες της ύλης. Πραγματοποιήθηκε στη Φιλοσοφική Εταιρεία Πόλης. Παράλληλα, δημοσίευσε το πρώτο του επιστημονικό άρθρο για την ανάλυση του υδροξειδίου του ασβεστίου στο Science Quarterly.
Το 1821, σε ηλικία 29 ετών, ο Faraday προήχθη σε αρχηγό του νοικοκυριού και στο εργαστήριο του Βασιλικού Ινστιτούτου. Στο ίδιοπαντρεύτηκε τη Σάρα Μπάρναρντ. Ο Michael και η σύζυγός του έζησαν στο ινστιτούτο για τα περισσότερα από τα επόμενα 46 χρόνια, όχι πλέον στη σοφίτα, αλλά στον άνετο χώρο που κάποτε καταλάμβανε ο Humphry Davy.
Το 1824, η βιογραφία του Faraday (φυσική) σημαδεύτηκε από την εκλογή του στη Βασιλική Εταιρεία. Αυτό ήταν μια αναγνώριση ότι είχε γίνει ένας αξιόλογος επιστήμονας.
Το 1825, ο φυσικός Faraday έγινε διευθυντής του εργαστηρίου.
Το 1833 έγινε καθηγητής χημείας του Fuller στο Βασιλικό Ίδρυμα της Μεγάλης Βρετανίας. Ο Faraday κράτησε αυτή τη θέση για το υπόλοιπο της ζωής του.
Το 1848 και το 1858 του ζητήθηκε να ηγηθεί της Βασιλικής Εταιρείας, αλλά αρνήθηκε.
Επιστημονικά επιτεύγματα
Θα χρειάζονταν περισσότερα από ένα βιβλία για να περιγραφούν οι ανακαλύψεις του Faraday στη φυσική. Δεν είναι τυχαίο ότι ο Άλμπερτ Αϊνστάιν κρατούσε στο γραφείο του φωτογραφίες μόνο τριών επιστημόνων: του Ισαάκ Νεύτωνα, του Τζέιμς Μάξγουελ και του Μάικλ Φάραντεϊ.
Περίεργα, αν και η λέξη "φυσικός" άρχισε να χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της ζωής του επιστήμονα, δεν του άρεσε στον ίδιο και ο ίδιος αποκαλούσε πάντα τον εαυτό του φιλόσοφο. Ο Faraday ήταν ένας άνθρωπος που έκανε ανακαλύψεις μέσω πειραμάτων και ήταν γνωστός ότι δεν εγκατέλειψε ποτέ τις ιδέες που είχε μέσα από την επιστημονική διαίσθηση.
Αν πίστευε ότι η ιδέα άξιζε τον κόπο, συνέχισε να πειραματίζεται παρά τις πολλές αποτυχίες μέχρι να πετύχει αυτό που περίμενε ή μέχρι να πειστεί ότι η Μητέρα Φύση του απέδειξε ότι έκανε λάθος, κάτι που ήταν εξαιρετικά σπάνιο.
Τι ανακάλυψε λοιπόν ο Faraday στη φυσική; Εδώ είναι μερικά από τα πιο αξιόλογα τουεπιτεύγματα.
1821: ανακάλυψη της ηλεκτρομαγνητικής περιστροφής
Ήταν ο προάγγελος του τι θα οδηγούσε τελικά στη δημιουργία του ηλεκτροκινητήρα. Η ανακάλυψη βασίστηκε στη θεωρία του Oersted για τις μαγνητικές ιδιότητες ενός σύρματος που μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα.
1823: Υγροποίηση αερίου και ψύξη
Το 1802, ο John D alton πρότεινε ότι όλα τα αέρια θα μπορούσαν να υγροποιηθούν σε χαμηλές θερμοκρασίες ή υψηλές πιέσεις. Ο φυσικός Faraday το απέδειξε εμπειρικά. Πρώτα μετέτρεψε το χλώριο και την αμμωνία σε υγρό.
Η υγρή αμμωνία ήταν επίσης ενδιαφέρουσα επειδή, όπως σημείωσε ο Michael Faraday, η φυσική της διαδικασίας εξάτμισης προκάλεσε ψύξη. Η αρχή της ψύξης μέσω τεχνητής εξάτμισης αποδείχθηκε δημόσια από τον William Cullen στο Εδιμβούργο το 1756. Ο επιστήμονας, χρησιμοποιώντας μια αντλία, μείωσε την πίεση στη φιάλη με αιθέρα, με αποτέλεσμα να εξατμιστεί γρήγορα. Αυτό προκάλεσε ψύξη και σχηματίστηκε πάγος στο εξωτερικό της φιάλης από την υγρασία στον αέρα.
Η σημασία της ανακάλυψης του Faraday ήταν ότι οι μηχανικές αντλίες μπορούσαν να μετατρέψουν ένα αέριο σε υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Στη συνέχεια, το υγρό εξατμίστηκε, ψύχοντας τα πάντα γύρω, το αέριο που προέκυψε μπορούσε να συλλεχθεί και να συμπιεστεί σε υγρό ξανά μέσω μιας αντλίας, επαναλαμβάνοντας τον κύκλο. Έτσι λειτουργούν τα σύγχρονα ψυγεία και καταψύκτες.
Το 1862, στην Παγκόσμια Έκθεση στο Λονδίνο, ο Ferdinand Carré παρουσίασε την πρώτη εμπορική μηχανή παραγωγής πάγου στον κόσμο. Το αυτοκίνητο χρησιμοποιούσε αμμωνία ως ψυκτικό υγρό, και αυτόπαρήγαγε πάγο με ρυθμό 200 kg την ώρα.
1825: Ανακάλυψη βενζολίου
Ιστορικά, το βενζόλιο έχει γίνει μια από τις πιο σημαντικές ουσίες στη χημεία, τόσο από πρακτική άποψη, δηλαδή χρησιμοποιείται για τη δημιουργία νέων υλικών, όσο και από θεωρητική άποψη, για την κατανόηση του χημικού δεσμού. Ένας επιστήμονας ανακάλυψε βενζόλιο στα ελαιώδη υπολείμματα μιας εγκατάστασης παραγωγής αερίου φωτισμού στο Λονδίνο.
1831: Νόμος του Faraday, τύπος, φυσική ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
Αυτή ήταν μια εξαιρετικά σημαντική ανακάλυψη για το μέλλον της επιστήμης και της τεχνολογίας. Ο νόμος του Faraday (φυσική) δηλώνει ότι ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα κύκλωμα και η παραγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη είναι ευθέως ανάλογη με τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής. Μία από τις πιθανές καταχωρίσεις του είναι |E|=|dΦ/dt|, όπου E είναι το EMF και Φ είναι η μαγνητική ροή.
Για παράδειγμα, η μετακίνηση ενός πετάλου μαγνήτη κατά μήκος ενός καλωδίου παράγει ηλεκτρικό ρεύμα, καθώς η κίνηση του μαγνήτη προκαλεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Πριν από αυτό, η μόνη πηγή ρεύματος ήταν η μπαταρία. Ο Michael Faraday, του οποίου οι ανακαλύψεις στη φυσική έδειξαν ότι η κίνηση θα μπορούσε να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια ή, με πιο επιστημονικούς όρους, η κινητική ενέργεια θα μπορούσε να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια, είναι επομένως υπεύθυνος για το γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας στα σπίτια μας σήμερα παράγεται από αυτή η αρχή.
Η περιστροφή (κινητική ενέργεια) μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Και η περιστροφή, με τη σειρά της, επιτυγχάνεται από τη δράση υψηλού ατμού στους στρόβιλους.πίεση που δημιουργείται από την ενέργεια του άνθρακα, του αερίου ή του ατόμου ή την πίεση του νερού σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς ή την πίεση του αέρα στα αιολικά πάρκα.
1834: νόμοι της ηλεκτρόλυσης
Ο Φαραντέι ο φυσικός συνέβαλε σημαντικά στη δημιουργία της νέας επιστήμης της ηλεκτροχημείας. Εξηγεί τι συμβαίνει στη διεπιφάνεια μεταξύ του ηλεκτροδίου και της ιονισμένης ουσίας. Χάρη στην ηλεκτροχημεία, χρησιμοποιούμε μπαταρίες ιόντων λιθίου και συσσωρευτές που τροφοδοτούν τη σύγχρονη τεχνολογία κινητής τηλεφωνίας. Οι νόμοι του Faraday είναι σημαντικοί για την κατανόηση των αντιδράσεων των ηλεκτροδίων.
1836: εφεύρεση της θωρακισμένης κάμερας
Ο φυσικός Faraday ανακάλυψε ότι όταν ένας ηλεκτρικός αγωγός φορτίζεται, όλο το πλεονάζον φορτίο συσσωρεύεται στην εξωτερική του πλευρά. Αυτό σημαίνει ότι μέσα σε ένα δωμάτιο ή ένα μεταλλικό κλουβί δεν εμφανίζεται καμία πρόσθετη χρέωση. Για παράδειγμα, ένα άτομο ντυμένο με κοστούμι Faraday, δηλαδή με μεταλλική επένδυση, δεν εκτίθεται σε εξωτερικό ηλεκτρισμό. Εκτός από την προστασία των ανθρώπων, ο κλωβός Faraday μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διεξαγωγή ηλεκτρικών ή ηλεκτροχημικών πειραμάτων που είναι ευαίσθητα σε εξωτερικές παρεμβολές. Οι θωρακισμένες κάμερες μπορούν επίσης να δημιουργήσουν νεκρές ζώνες για κινητές επικοινωνίες.
1845: ανακάλυψη του φαινομένου Faraday - το μαγνητο-οπτικό φαινόμενο
Ένα άλλο σημαντικό πείραμα στην ιστορία της επιστήμης ήταν το πρώτο που απέδειξε τη σύνδεση μεταξύ ηλεκτρομαγνητισμού και φωτός, η οποία το 1864 περιγράφηκε πλήρως από τις εξισώσεις του James Clerk Maxwell. Ο φυσικός Faraday διαπίστωσε ότι το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα: «ΌτανΟι αντίθετοι μαγνητικοί πόλοι ήταν στην ίδια πλευρά, αυτό είχε επίδραση στην πολωμένη δέσμη, η οποία αποδεικνύει τη σύνδεση μεταξύ μαγνητικής δύναμης και φωτός…
1845: ανακάλυψη του διαμαγνητισμού ως ιδιότητας όλης της ύλης
Οι περισσότεροι άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με τον σιδηρομαγνητισμό χρησιμοποιώντας συνηθισμένους μαγνήτες ως παράδειγμα. Ο Faraday (φυσικός) ανακάλυψε ότι όλες οι ουσίες είναι διαμαγνητικές - ασθενώς ως επί το πλείστον, αλλά υπάρχουν και ισχυρές. Ο διαμαγνητισμός είναι αντίθετος προς την κατεύθυνση του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου. Για παράδειγμα, αν τοποθετήσετε τον βόρειο πόλο κοντά σε μια ισχυρά διαμαγνητική ουσία, τότε θα απωθήσει. Ο διαμαγνητισμός στα υλικά, που προκαλείται από πολύ ισχυρούς σύγχρονους μαγνήτες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη αιώρησης. Ακόμη και ζωντανά πράγματα όπως οι βάτραχοι είναι διαμαγνητικά και μπορούν να επιπλέουν σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο.
Τέλος
Ο Michael Faraday, του οποίου οι ανακαλύψεις στη φυσική έφεραν επανάσταση στην επιστήμη, πέθανε στις 25 Αυγούστου 1867 στο Λονδίνο σε ηλικία 75 ετών. Η σύζυγός του Σάρα έζησε περισσότερο. Το ζευγάρι δεν είχε παιδιά. Ήταν πιστός Χριστιανός σε όλη του τη ζωή και ανήκε σε μια μικρή προτεσταντική αίρεση που ονομαζόταν Sandemanians.
Ακόμη και κατά τη διάρκεια της ζωής του, προσφέρθηκε στον Faraday να ταφεί στο Αβαείο του Westminster, μαζί με τους βασιλιάδες και τις βασίλισσες της Μεγάλης Βρετανίας και επιστήμονες όπως ο Isaac Newton. Αρνήθηκε για μια πιο σεμνή τελετή. Ο τάφος του, όπου είναι θαμμένη και η Σάρα, βρίσκεται στο νεκροταφείο Highgate στο Λονδίνο.
