в чем заслуги фарадея
Майкл Фарадей
Michael Faraday
Британский ученый. Физик-экспериментатор. Химик. Член Лондонского королевского общества. Открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза. Ввел в науку ряд понятий: катода, анода, ионов, электродов, термин «магнитное поле». Изобрел вольтметр.
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в городе Лондон, Англия. Отец мальчика являлся кузнецом. Окончив начальную школу, с двенадцати лет работал разносчиком газет, а в 1804 году поступил в ученики к переплетчику Рибо, всячески поощрявшему страстное стремление Фарадея к самообразованию. В 1813 году один из заказчиков подарил Фарадею пригласительные билеты на лекции Гемфри Дэви в Королевском институте, сыгравшие решающую роль в судьбе юноши. Обратившись с письмом к Дэви, Фарадей получил место лабораторного ассистента в Королевском институте. Путешествуя вместе с Дэви по Европе, посетил лаборатории Франции и Италии.
После возвращения в Англию научная деятельность Фарадея протекала в стенах Королевского института, где сначала помогал Дэви в химических экспериментах, а затем начал самостоятельные исследования. Фарадей осуществил сжижение хлора и некоторых других газов, получил бензол. В 1821 году впервые наблюдал вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создал первую модель электродвигателя.
В 1823 году Фарадей стал членом-корреспондентом Парижской Академии наук. Через год избран членом Королевского общества, а в 1825 году назначен директором лаборатории в Королевском институте. Через шесть лет получил звание профессора.
Его исследования увенчались открытием в 1831 году явления электромагнитной индукции, которое лежит в основе работы всех генераторов постоянного и переменного тока. В 1833 году Фарадей открыл законы электролиза: законы Фарадея. Ученый стал автором первого трансформатора. Ему принадлежит понятие «диэлектрической проницаемости». В 1836 году путем ряда экспериментов доказал, что заряд тока оказывает воздействие только на оболочку проводника, оставляя объекты внутри нее нетронутыми. В прикладной науке устройство, сделанное на принципе этого явления, называется «клетка Фарадея».
Помимо этого, в 1845 году ученый обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле: эффект Фарадея. В том же году открыл диамагнетизм, а вскоре парамагнетизм. Фарадей ввел в науку ряд понятий: катода, анода, ионов, электролиза, электродов. Впервые употребил термин «магнитное поле».
Широкую известность приобрела его научно-популярная книга «История свечи». Открытия Майкла завоевали признание во всем научном мире. В честь его Британское химическое общество учредило медаль Фарадея: одну из почетнейших научных наград. Правительство неоднократно привлекало ученого, как признанного авторитета в области прикладной физики, к решению насущных технических задач: усовершенствование маяков, защита днищ кораблей от коррозии, экспертиза в судебных делах.
Параллельно Фарадей исследовал наночастицы металла в коллоиде золота и описал их оптические и другие особенности по сравнению с частицами более крупных размеров. Этот опыт может считаться первым вкладом в нанотехнологию. Объяснение замеченным эффектам дала в XX веке квантовая теория.
Майкл Фарадей скончался за рабочим столом 25 августа 1867 года в возрасте 75 лет. Похоронен рядом с женой на Хайгейтском кладбище в Лондоне.
Орден «За заслуги»
Бейкеровская лекция (1829, 1832, 1849, 1851, 1857)
Медаль Копли (1832, 1838)
Королевская медаль (1835, 1846)
Медаль Румфорда (1846)
Медаль Альберта (Королевское общество искусств) (1866)
Учёный-бессребреник Майкл Фарадей
Майкл Фарадей (1791-1867) – известный британский ученый, прославившийся в области экспериментальной физики. Известен своим открытием электромагнитной индукции, которая позднее легла в основу промышленного производства электричества. Фарадей был членом многочисленных научных организаций, в том числе Лондонского королевского общества и Петербургской академии наук. Его по праву считают крупнейшим в истории науки ученым-экспериментатором.
Майкл Фарадей (Michael Faraday)
От бедности к науке
Майкл Фарадей появился на свет 22 сентября 1791 года в рабочей семье. Его отец и старший брат занимались кузнечным делом. Они жили очень скромно в одном из бедных кварталов британской столицы. Хроническая нищета не позволила мальчику получить полноценного образования и с 13 лет вместо занятий в школе он работает разносчиком газет, а затем устраивается в книжную лавку. Тяжелая жизнь только усилила его тягу к знаниям, и юный Майкл с упоением читал любую книгу, которая попадалась ему под руки.
Особое удовлетворение он испытывал от знакомства с научной литературой, прежде всего по физике и химии, а также статьями об электричестве. Работа переплетчиком книг позволила познакомиться с различными опытами, которые пытливый юноша с завидной регулярностью пытался повторить у себя дома. В результате за 7 лет работы в лавке Фарадей научился больше, чем многие сверстники в стенах учебных заведений. Используя свой небольшой заработок, молодой человек приобретал химические препараты, с которыми проводил различные опыты. Семья разделяла увлечения Майкла и старший брат платил по 1 шиллингу за посещение им лекций в философском обществе.
На пути к мечте
Во время этих занятий будущий ученый проявил недюжинный интерес к науке, о чем узнал один из клиентов мастерской. Он помог попасть увлеченному юноше на лекции известнейшего в то время английского химика Гемфи Дэви, чьи высказывания Фарадей тщательно законспектировал. Впоследствии он переплел эти записи и направил их Дэви вместе с письмом. Это был смелый и отчаянный шаг Майкла, который Дэви не оценил. Однако через несколько дней во время проведения очередного эксперимента Гемфи травмировал глаз и ему срочно понадобился помощник. Тут как раз к месту оказалась просьба Фарадея о принятии на работу. Тем более что в это время он уволился из мастерской, так как работа в ней стала отвлекать от научной деятельности.
Ученый пригласил молодого человека ассистентом в Королевский институт. Вскоре Фарадей вместе со своим наставником отправился в поездку по научным центрам Старого Света. Двухгодичное путешествие было очень полезным – начинающий ученый познакомился со многими светилами науки, среди которых были М. Шеврель, Ж.Л. Гей-Люссак и другие. Они отметили большой талант молодого англичанина.
После возвращения на родину Майкл некоторое время поработал вместе с Дэви, а затем занялся самостоятельными исследованиями. К тому времени он успел стать полноценным ученым, опубликовавшим около 40 работ в области химии. В ходе проведенных экспериментов ему удалось провести сжижение хлора, а также получить бензол и аммиак. Фарадей открыл снотворный эффект паров эфира. В то же время он проводит эксперимент по выплавке стали с добавлением никеля, в результате чего были открыты свойства нержавеющей стали.
В 1820 году датский физик Г. Эрстед описал магнитное действие тока и это вызвало большой интерес Фарадея к изучению связи между электрическими и магнитными полями. Через год он создал прототип электродвигателя, наблюдая за вращением магнита вокруг проводника с током. Вскоре вышла его работа «История успехов электромагнетизма», в которой автор констатировал, что электрический ток способен превращаться в магнетизм.
Отношения с Дэви стали портиться и хотя оба за глаза говорили друг другу комплименты, а Гемфри вообще назвал своим лучшим достижением «открытие Фарадея», отчуждение нарастало. В 1824 году Майкла избрали членом Королевского общества, но против этого высказался именно Дэви.
Научные достижения
Изучая взаимосвязь различных видов энергии, Фарадей решил превратить магнетизм в электричество. И эту задачу он выполнил с блеском. Майкл пытался использовать свойства электромагнита в обратном направлении, чтобы с помощью магнита произвести электрический ток. В августе 1831 года ученому удалось обнаружить явление электромагнитной индукции, что помогло ему создать первый на планете электрогенератор. Современные устройства бытового и промышленного назначения стали сложнее на несколько порядков, но они продолжают работать на основании принципов, заложенных гениальным английским физиком. Так функционируют локомотивы и вырабатывают энергию генераторы на электростанциях.
В поддержку открытого закона электромагнитной индукции ученый создал наглядное устройство для трансформации механической энергии в электрическую, названное диск Фарадея. В силу ряда особенностей оно не получило широкого применения, но сыграло важную роль в дальнейших научных изысканиях.
Диск Фарадея — первый электромагнитный генератор. При вращении диска вырабатывается постоянное напряжение
До Фарадея человечеству были известны два проявления электрической энергии – статическое электричество и гальванический ток. Оба из-за своих особенностей не смогли найти широкое практическое применение, чего не скажешь об индукционном электричестве. Оно имеет значительное напряжение, действует постоянно и проявляется в больших количествах.
В отличие от Эдисона, Майкла совершенно не интересовали прикладные возможности его открытий – главное для него было как можно глубже изучить природу. Он принципиально не патентовал свои изобретения и отказывался от выгодных коммерческих предложений.
Переворот в электрохимии
В период 1833-1834 годов Майкл провел серию экспериментов, связанных с электрохимией, в рамках которых изучал прохождение электротока через растворы оснований и кислот. В результате были сформулированы законы электролиза (законы Фарадея), сыгравшие ключевую роль в развитии теории дискретных носителей электрического заряда. В последующие годы Майкл провел серию масштабных исследований электрических явлений в диэлектриках. Сегодня без электролиза невозможно представить работу химической и металлургической промышленности.
Согласно первому закону электролиза количество электрохимического действия определяется количеством электричества в цепи. Второй закон гласит, что количество электричества является обратно пропорциональной величиной относительно атомного веса вещества. Это означает, что для разложения одной молекулы необходимо одинаковое количество электрического тока. Ученый внес существенные коррективы в понятийный аппарат электрохимических явлений – вместо полюсов гальванической пары был утвержден новый термин электрод. Вещество, разлагаемое током, было названо электролитом, а сам процесс – электролизом.
Клетка Фарадея
В 1836 году Майкл опубликовал работу, в которой доказал, что заряд электричества способен оказывать воздействие лишь на саму поверхность полностью замкнутой оболочки-проводника, не причиняя вреда всем, кто находится внутри нее. Ему удалось создать устройство, способное экранировать аппаратуру от электромагнитных излучений, названное клеткой Фарадея. Оно было выполнено из металла, имеющего высокую электропроводность, а сама конструкция заземлялась. Принцип действия устройства довольно прост – при внешнем воздействии электрического поля электроны металла начинают приводиться в движение, в результате чегозаряд противоположных сторон клетки полностью компенсирует влияние внешнего электрического поля.
Чтобы доказать наличие описанного эффекта сам Фарадей публично садился внутрь конструкции и после разрядов тока выходил оттуда живым и невредимым. Еще имя великого англичанина носит цилиндр, с помощью которого можно определить полноту электрического заряда и интенсивность пучка частиц.
В видео показан опыт с клеткой Фарадея (НИЯУ МИФИ).
Болезнь и новые открытия
Долгое умственное напряжение сказалось на самочувствии ученого, который в 1840 году даже вынужден был сделать паузу в научной работе. Его преследовали провалы в памяти, болезнь долго не отступала и перерыв продлился долгих 5 лет. По другой версии ухудшение здоровья могло быть связано с отравлением парами ртути, которая часто использовалась во время экспериментов. В этот период Фарадей некоторое время жил в приморских районах Англии, а затем по совету друзей переехал в Швейцарию. Это способствовало улучшению здоровья и возвращению к активному труду.
В 1845 году он открыл явление, получившее название «эффект Фарадея». Оно относится к обширному классу магнитооптических явлений, которые возникают вследствие распространения линейно поляризованного света через среду, не обладающую естественной оптической активностью и находящуюся в магнитном поле. Это была первая попытка показать объективную связь между оптикой и электромагнетизмом. Ученый был глубоко убежден в наличии тесного единства многих физических и химических явлений, что стало фундаментальной основой его научного мировоззрения.
В 1862 году он выдвинул предположение, утверждавшее наличие влияния магнитного поля на спектральные линии. Но тогда доказать его на практике с помощью специального оборудования не получилось. Гипотеза ученого была доказана только через 35 лет, за что Питер Зееман получил Нобелевскую премию. Британские власти, зная о покладистом характере ученого, часто привлекали его к решению различных технических вопросов. В частности, Фарадей занимался усовершенствованием маяков, пытался найти лучшие способы защиты морских судов от коррозии, а также исследовал и описывал микрочастицы разнообразных металлов. Проведенные опыты заложили основы современных нанотехнологий.
В почтенном возрасте память стала серьезно подводить Фарадея, здоровье также оставляло желать лучшего. В марте 1862 года в своем лабораторном журнале Майкл сделал последнюю запись описанного им опыта, получившего номер 16041. Оставшиеся пять лет жизни ученый провел в личном имении Хэмптон Корт, которое ему предоставила королева Виктория в пожизненное владение. Незадолго до смерти его посетил один из друзей и поинтересовался самочувствием. Фарадей в ответ остроумно ответил: «Я жду». Великий ученый умер 25 августа 1867 года в своем рабочем кресле и захоронен на Хайгейтском кладбище Лондона.
Характер ученого
Прожив большую часть жизни в бедности, Фарадей остался бессребреником. Он никогда не гнался за высокими гонорарами и званиями, отличаясь человеческой добротой и отзывчивостью. Ученый был всегда доброжелательным и выделялся своим природным обаянием. В работе Майкл был чрезвычайно методичен и, обнаружив признаки нового явления, пытался вникнуть в его суть максимально глубоко. Все проведенные эксперименты тщательно продумывались и детально описывались. Фарадей нередко проявлял внутреннюю гордость и самоуважение, не позволяя манипулировать собой, но эти качества никогда не перерастали в апломб, свойственный многим людям.
Интересные факты
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Al Jazeera (Катар): Майкл Фарадей — человек, познавший науку через веру в Бога
«Книга природы, которую мы должны читать, написана перстом Божьим»
Во всей истории науки вы не найдете более любопытного персонажа, чем Майкл Фарадей. Он вырос в бедной семье близ Лондона. Фарадей медленно учился и не закончил школу, потому что не мог произнести некоторые буквы. Позже он продолжил обучение, посетив цикл публичных лекций знаменитого химика и физика, первооткрывателя натрия и калия Гемфри Дэви. Фарадей путешествовал вместе с ним и его женой в качестве слуги. Жена Дэви старалась при каждой возможности напоминать Фарадею о его низком положении.
Можно было бы ожидать, что независимо от того, насколько талантливым был Фарадей, он не достигнет никаких вершин, потому как он не имел глубоких знаний в области физики или математики, богатства и опыта в области научных исследований. Но мы сейчас говорим об одном из величайших ученых XIX века, отце электромагнетизма. Каждый человек на разных ступенях образования непременно сталкивается с именем Майкла Фарадея. Этот великий ученый вывел различные законы и величины, привнес много нового в науку, что изменило представление не только о физике, но и о всей Вселенной. Вы должны знать, что без научных достижений этого человека вы бы не смогли сейчас прочитать эти слова.
По этой причине жизнь Фарадея привлекла внимание многих писателей. Вы найдете его биографию почти в каждой книге по физике. Но самым поразительным периодом в жизни этого человека, без сомнения, были семь лет (от 13 до 20), которые он провел в переплетной мастерской после того, как был вынужден уйти из школы. Мало, кто говорит об этом, но именно там Фарадей занялся самообразованием.
Эта форма обучения отличается от общепринятой системы тем, что позволяет вашей страсти вести вас. Нет необходимости продолжать изучать вещи, которые вам не нравятся только потому, что они включены в школьную программу. Например, студент-физик должен был также изучать языки, литературу и географию. Фарадей же был свободен от всего этого и читал только то, что ему нравилось.
Во время работы в мастерской самой любимой книгой Фарадея была — «Совершенствование разума» Исаака Уоттса, писателя, теолога, поэта, философа-экспериментатора и известного автора христианских гимнов. В своей книге Уоттс дает полезные советы по методике обучения и предлагает наилучший способ извлечь пользу из лекций, чтения, бесед и того, как писать заметки. Таким образом, советы Уоттса способствовали переходу Фарадея от переплетчика к должности лаборанта Гемфри Дэви.
Уоттс советовал своим читателям вести личный дневник, посещать лекции и обмениваться письмами с людьми, с которыми связывают общие интересы. Именно по этой причине молодой Майкл Фарадей стал посещать лекции Гэмфри Дэви, во время которых он подробно записал все, что тот рассказывал. А затем он переплел лекции и послал их Дэви в качестве подарка вместе с письмом, в котором просил взять его на работу. Как только Дэви увидел подарок, то сразу же предложил Фарадею должность ассистента. Так начался путь Фарадея в науке.
Контекст
Quanta: аксионы прольют свет на темную материю и антивещество
Объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике — 2020
Глас был заинтересован в целеустремленных и приверженных делу последователях, которые бы буквально принимали слова Библии. Когда его отлучили от церкви Шотландии, он основал свою собственную церковь, а его идеи распространились по всей Европе. В Великобритании приемником Гласа стал Роберт Сандеман, чьи последователи называли себя сандеманистами. Среди них была семья Фарадеев, воспитанная на этом учении.
Последователей сандеманистской церкви было относительно немного. Христиане относились к ним с некоторым пренебрежением, возможно, поэтому они не уделяли должного внимания миссионерской деятельности. Данный момент сильно повлиял на молодого Фарадея. Он не был заинтересован в спорах, чтобы доказать правильность своего религиозного подхода, и, следовательно, он не использовал науку, чтобы доказать, что его путь к Богу истинный, равно как он не использовал Бога, чтобы подтвердить, что его путь в науке правильный!
Чтобы понять глубину этой идеи и ее влияние на Фарадея, давайте вспомним его знаменитую цитату: «Книга природы, которую мы должны читать, написана перстом Божьим». Фарадей использует здесь метафору о двух книгах, то есть говорит, что Бог открыл нам Себя в явлениях Природы не менее совершенным образом, чем в священных словах Писания.
Но концепция «двух книг» обычно используется в качестве доказательства существования Бога. Что касается Фарадея, он использовал ее для поиска истины среди множества заблуждений, поэтому он вообразил, что научные факты — это слова Бога в «книге Природы». Он однажды сказал, что «фундаментальный факт, также как и элементарный принцип, никогда не подводит нас; они всегда остаются правильными». Его работа заключалась в том, чтобы использовать эксперименты для открытия этих фактов, которые впоследствии внесли большой вклад в науку. Кстати говоря, Фарадей всегда четко разделял экспериментальные факты и теоретические объяснения.
Кроме того, Фарадей опирался на законы природы. Пока факты являются языком природы, законы природы — грамматические правила этого языка, которые связывают слова в предложения. Фарадей однажды написал: «Бог взаимодействует со своим творением с помощью своих законов». По мнению ученого, создание Богом Вселенной включало создание законов, которые поддерживают баланс всех ее компонентов, и поэтому являются фундаментальными законами, которые никогда не меняются.
Джеффри Кантор, профессор истории в Университете Лидса, в своей книге «Майкл Фарадей: сандеманист и ученый» пишет, что понимание Фарадеем последовательности и простоты природы было не только результатом его научной работы, но и ее предпосылкой: оно было неотъемлемой частью метафизических предпосылок, которыми руководствовались его исследования. Он искал объединяющие законы, связывающие силы мира, и очень преуспел в обнаружении этих законов для электричества, магнетизма и света. Метафизические принципы Фарадея иногда действовали как необходимые истины, а иногда как руководящие принципы.
Но все намного глубже. Фарадей разработал модель, основанную, в некоторой степени, на первом законе термодинамики, который гласит, что энергия не создается и не исчезает, она превращается из одной формы в другую. В 1846 году во время лекций он сказал, что Бог вложил определенное количество силы в создание Вселенной, следовательно, он не может ее уменьшать или увеличивать. А люди не могут контролировать творение Бога, будь то сила или законы, которые он создал, чтобы управляю ею.
Фарадей представляет Вселенную как сбалансированную систему, созданную в соответствии с Божественным планом, согласно которому были созданы законы для организации ее работы. Первоначальные законы действуют до сих пор благодаря совершенству Божественного плана. Они же являются простыми законами о сложности природы, которые идеально согласуются друг с другом, потому что служат одной цели и подходят для любого времени и места, так как универсальны по своей сути. По мнению Фарадея, ученые могут лишь наблюдать за природой и собирать факты, пытаясь познать то небольшое количество законов, которые управляют космическими явлениями.
Некоторые люди могут увидеть здесь противоречие с принципами научной методологии, которые требуют полного отсутствия предыдущего опыта перед тем, как перейти к поиску фактов. Обычно мы перегружены гипотезами, независимо от их источника, которые могут подтвердить или опровергнуть результаты наших научных исследований. Как объясняет великий философ Карл Поппер, объективность, рациональность и рост научного знания не обусловлены объективностью и рациональностью самого ученого. Математические доказательства или научные теории могут быть открыты бессознательными попытками, когда ученый руководствуется, например, религией, вместо рационального мышления. Но Поппер, как и Фарадей, согласен с тем, что любую информацию необходимо подвергнуть пристальному рациональному изучению.
В любом случае деятельность Фарадея стала поводом для размышления об одной из самых известных моделей, объясняющих возможные отношения между религией и наукой, — «модели диалога», которая предполагает наличие общей основы между двумя областями в методах, концепциях и гипотезах. Например, религия могла поощрять науку, так как Вселенная является упорядоченным и поддающимся рациональному обоснованию явлением, поэтому можно ожидать, что существуют законы, которые могут быть открыты в результате подобной идеи, что, возможно, и произошло в случае Фарадея.
Йен Барбур, американский физик, чья область научных интересов охватывает отношения науки и религии, считает, что религия может подтолкнуть к чему-то более глубокому. Необходимо учесть, что Божье творение по своей природе ограничено в силе по сравнению со способностями самого Бога, поэтому законы природы не могут быть открыты автоматически. Скорее необходимо приложить определенные усилия для их интерпретации, включая, проведение экспериментов, исследований и работ по построению теорий, тем более, что само получение религиозных знаний может потребовать некоторой логики или создания интеллектуальных моделей.
Несмотря на поддержку, которую этот подход находит, ощущается некое противоречие между наукой и религией, особенно со стороны духовенства. Существуют две причины, по которым данный подход не считается популярным в области философии, изучающей науку и религию, где философы более склонны к политике «невмешательства». Первая заключается в том, что в какой-то момент этот диалог вызовет критическое противоречие между наукой и религией, что, в свою очередь, приведет ко второй причине, которая заключается в том, что наука будет пытаться доказать или опровергнуть существование Бога.
Следует отметить, что идеи Фарадея, основанные на его убеждениях, привели, наряду с положительными результатами, к серьезным научным проблемам. Например, он выступал против ядерной школы, основанной на тех же идеях, а также делал оговорки по поводу определения «энергии», что мешало ему продвинуться в ее понимании. Это было связано с его верой во «Вселенную, полную энергии», и что только одному Богу известно, что это такое. Фарадей, в первую очередь, отвергал механическую философию. Он мало высказывался по вопросу о сотворении Вселенной, а религии было недостаточно, чтобы объяснить количество дней, которые потребовались для сотворения Вселенной.
Статьи по теме
Scientific American выступает против Трампа и за Байдена. Прощай, наука вне политики?
WSJ: как наука в США стала жертвой новой идеологии
Факти: «охота на ведьм» в российской науке
Scientific American: работает ли астрология? Вот что говорит наука
Одним из них был Майкл Фарадей, а другим — Жорж Леметр, бельгийский священник и астрофизик, который пришел к выводу, что Вселенная родилась в результате Большого взрыва, и с тех пор постоянно расширяется. Возможно, вы даже не знаете, что постоянная Хаббла стала «постоянной Хаббла-Леметра» только в 2018 году, когда Международный астрономический союз принял решение о её переименовании, чтобы признать пионерскую роль бельгийского астронома в открытии самой известной константы в космологии.
Леметр, несмотря на то, что был священником, акцентирование внимание на разделении науки и религии. Он часто говорил, что «Библия учит пути спасения, и как только вы осознаете, что Библия не претендует на статус учебника по науке, старый спор между религией и наукой прекратится». Во взглядах Леметра доминировал образ «двух путей к истине». Однажды он сказал: «Мне интересно искать истину в религии, точно так же, как и в науке. Мне всегда казалось, что есть два пути к истине, и я решил пойти по обоим».
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.