有很多人寄信給法拉第,
其中有一封很特別,是一個犯人寫的:
「當我讀到您在科學上的重要發現時,
我深深地感到遺憾,
我過去的的歲月實在浪費在太無聊的事情上。」
--這封信寄自太平洋上的一個孤島—聖赫勒拿島。
寄信的人是一個犯人,名叫拿破崙。
法拉第生平簡介
法拉第是一個貧困的鐵匠之子,十三歲就到裝釘廠當學徒,他所有的學識完全是憑藉自修苦讀而來的。
法拉第對電學和化學有濃厚的興趣,後來獲得化學家戴維的賞識而成為他的助手,開始從事研究工作。在經過無數次的實驗後,他證實了磁力可以轉換為電力,創出有名的「電磁感應定律」。
接著他就製造了科學史上的第一部自動發電機。不久他又發明了電動馬達和變壓器,並發現從凝集的煤氣中提煉汽油的方法。他在電磁方面的成就,為日後無線電、電視、「X」光,以及原子物理的研究奠下基礎。
法拉第去世後,人們為了紀念他,就把電學上的電容量單位,取名為「法拉」,以示永遠的懷念。
女皇付租金
法拉第在英國皇家學院的頂樓小屋裡,已經住了42年,雖那時他已經是舉世聞名的科學家,但是仍然一貧如洗,沒有自己的房子。
退休當天,他和妻子,兩個老夫婦提著皮箱下樓,想到出了皇家學院大門,就要露宿街頭,心裡有些茫然。
沒想到出了大門,眼前出現的是整齊的英國皇家儀隊,和維多利亞女皇。
女皇對著這位貧窮但卻是當代最偉大的科學家說:「請搬到我所準備的皇家別墅吧!」法拉第拒絕了,因為他付不出房租,女皇說:「不用付租金。」法拉第說:「但是房子太大,我付不出維修費用。」女皇笑著說:「別擔心!我來付好了。」
法拉第最偉大的地方,就是他不曉得自己有多偉大。一個真正受到後人尊敬的科學家,除了科學上的貢獻外;更需具備有高尚的人格、情操,法拉第正是如此。
這位第一部馬達和發電機的發明者,同時在電磁、電機、化學、合金、土木工程等方面有重大貢獻的科學家,一輩子都在貧窮、被誤解、無子、喪失記憶的打擊中,卻活出快樂、堅強,甚至還不斷幫助許許多多的人,值得我們一起來看看他傳奇的一生……。
愛讀書的釘書匠
法拉第在1791年出生於英國,父親是一位鐵匠,健康情形很不好,收入僅夠一家的溫飽。法拉第的父母是以溫善勤儉聞名鄉里,教子有方,從來不因家中貧困而氣餒。他們很想把法拉第送進學校讀書,卻又沒有錢供應這項費用。
當時英國的階級地位非常明顯,人們一出生就註定他的社會階級;法拉第的父親是做工的人,所以法拉第也必須去做一名學徒。然而困苦的環境,沒有使法拉第一家人痛苦,反而使他們更緊密。在他們的心中,貧窮是上帝給的祝福,而不是詛咒。
小學畢業後,法拉第就到 雷伯 先生的書店學習釘書,成為一名釘書匠。他常常利用客人還沒來拿訂好的書之前,趕快閱讀那本書,有時候裝訂剩的書,他也會留一本下來閱讀。這些書的範圍包括了:藝術、科學、礦物、植物、地下水道、橋樑建造、甚至於論愛爾蘭豬的關節炎等,各式各樣奇怪的內容。其中一本以薩 華茲 博士所著的《悟性的提升》提到的五個讀書方法,對法拉第影響很大,成為他一直奉行的治學方法:
第一、作個人的筆記
第二、持續的上課
第三、有讀書的同伴
第四、成立讀書會
第五、學習仔細觀察和精確的用字
386頁的筆記
七年的釘書匠生涯,使得法拉第研讀了許多關於科學方面的知識,尤其是在電學、化學方面,他常節省零用錢,去買一些廉價的儀器,照著書中的說明去做實驗,沒有一本關於科學的書能逃過他的注意。同時他也到「都市哲學會」聽課。
都市哲學會成立的目的,在於提昇社區失學學生的知識水準。這些課程和實驗,完全佔據了法拉第心思,但是現實生活的需要,讓他不得不當一個訂書工人;興趣與現實的衝突,不斷在法拉第的心中糾葛。
1810年,英國皇家學會最負盛名的科學家—戴維,做連續四場的演講,講題是「自然哲學」,也就是現在所謂的「科學」,當時法拉第也去聽演講,並且做了完整的筆記。
法拉第在厭倦了他的職業之後,寫了一封信給戴維,內容不外是對戴維的崇敬,以及希望幫他介紹工作,同時他還附上386頁的筆記,做為他專心聽講的證據(這份筆記現在仍保存在皇家學院)。
當今最偉大的科學家,怎麼會肯花時間為一個窮苦的釘書匠回信呢?但是戴維卻回信了,而且經由他的介紹,法拉第得以擔任皇家學會的實驗室助手,從此展開他的研究歷程。
開始展露才華
戴維是當時知名的科學家,他發現了鈣、鎂、鈉、鉀等15種元素,被後世稱為「無機化學之父」,戴維晚年時卻說:「我一生最大的發現,是發現了法拉第。」的確,沒有戴維,就沒有法拉第。
但是,戴維 和他的 夫人,對法拉第並不友善,在到歐洲考察科學期間,法拉第被要求隨行侍候,作戴維 和他 夫人的僕人。這位夫人為了顯示她的高貴和權威,經常蓄意侮辱他,不准他和他們同桌吃飯,法拉第只得逆來順受,委屈求全。
有一次,有人請戴維發明一種礦工用的安全燈,這是一項艱鉅重要的工作,因為這關係到數千名工人的生命,法拉第立即研究這個問題,並且提供戴維許多聰明的建議。
第二年,安全燈就在地層底下亮起光明,這使得戴維不得不對法拉第另眼相看,可是法拉第卻宣稱這種安全燈並非「絕對安全」,愛慕虛榮和名譽的戴維大為惱火,造成二人交惡的開端。
法拉第也做化學實驗,他相信氣體也可以變為液體。他寫了篇論文給皇家學會,戴維看到那篇文章,並加上一些註解,表示這個論文的實驗有某些部分,他曾經參加過意見。
法拉第當然沒有異議,於是這篇論文便在會中宣讀了,但是戴維卻無法容忍,一個釘書匠又是男僕的法拉第,居然會得到那麼大的榮耀,戴維一直認為自己是英國最偉大的科學家,他不願意有人搶了他的風釆。
因此,當有人提議讓法拉第成為皇家學會會員的時候,戴維便堅決反對。而投票的結果,僅只一票反對,其他人都贊成,於是法拉第順利的成為皇家會會員,使他有更多的機會和參與科學家們研究。
科學上的重要貢獻
當時受到厄斯特與安培在電學上的發現的影響,許多科學家開始從事電磁的實驗,包括戴維、歐勒斯頓等人。法拉第於1821年開始研究電流與磁鐵的相互作用,最後終於發現馬達的原理,確立現在製造馬達的基礎。
但是,問題來了,法拉第的發現一公佈之後,毀謗也跟著來了,「只有小學畢業,不知道自己在作什麼」、「狗運亨通的傢伙」、「不要臉,抄襲歐勒斯頓的研究」,這些傷害在法拉第其他的科學發現時,也經常出現,但是,法拉第並沒有退卻,反而使他更加努力。
同時他體悟到,一個默默無聞的研究者,需要的是鼓勵而不是打壓。所以後來他幫助許多年輕的科學家,像是:馬克斯威爾(後來成為舉世聞名的電磁學大師)、凱爾文(絕對溫度、熱力學三定律)、焦耳等人,都直接受到法拉第的協助和影響,而有了重大的科學貢獻。
1831年由於法拉第持續的研究,對於電磁感應有了重大發現,因而製作出人類第一台的發電機。法拉第放棄任何金錢的報酬,把這一項發明公諸於世,為人類開發了一個永不枯竭的金礦。
1833年他提出電解法則,後來的科學家為紀念他在物理學上偉大的貢獻,就以他的姓氏「法拉第」做為計算電容量的單位名稱。
1844年發現光在磁場中的偏振現象,稱為「法拉第效應」。他最先提出「光和電波性質相同」的理論。另外,他還有許多的發明:汽量電壓計、碳氫化合物的石油精、光學玻璃、凝膠化學等。
這些發明與發現,讓以往的毀謗不攻自破,同時證實了法拉第的實力,不愧為當代最偉大的「實驗科學家」。
妻子是他思想的枕頭
法拉第27歲的那一年,遇到一位銀匠的女兒—撒拉,繼而結為夫婦。撒拉可以說是一位十全十美的賢妻,對法拉第一生淡泊,從事科學研究,從不懷疑。
在她的腦中,沒有嫉妒、沒有貪心。法拉第拒絕了許多次致富的機會,她都表示贊同,法拉第收入微薄,卻很慷慨,她沒有任何怨言。
她曾經說:「雖然科學對他來說,是如此的扣人心弦和興奮,而且時常剝奪了他的睡眠,但是我卻滿足於做他思想的枕頭。」法拉第夫婦終身無子,兩人互相扶持,直到老年時,法拉第都還寫情詩給撒拉。
法拉第也是一位虔誠的基督徒,經常在倫敦桑地馬尼安教會證道,還2次被選為教會長老。他經常幫助窮苦、生病的人,甚至忘記自己也十分貧窮。有一次演講,會中有維多利亞女皇、皇室成員、教授、學者,法拉第講完後,聽眾報以熱烈掌聲,但是法拉第一直沒有出來致謝,原來他早已從後門溜走,因為他還要去為一位即將彌留的老太太讀聖經,陪他走完人生最後一段路。
耶誕節的演溝
1825年到1862年之間,法拉第在皇家學院主持「星期五夜晚討論會」,討論的活動是非正式的,成員從碼頭工人到貴族、教授,各階層人士都有,大家在星期五的晚上傾聽科學的發現者講述,如何形成理論、如何進行實驗。在這裡所有人一律平等,先來的先坐位子,晚來的只好坐走廊,女王來了也是一樣。
從1826年的聖誕節開始,法拉第開始為兒童講授自然科學。法拉第和他的妻子撒拉結褵四十年,但是卻沒有一子一女承歡膝下,所以他特別喜歡為孩子們講解自然景物的奧祕。
例如天空中為什麼有雲?雷聲為什麼總是在閃電之後出現?河水為何總是向下流…等,這一類令小孩子感到奇妙的事。
由於施行日期訂在每年的最後一週和第二年的第一週,所以被稱為「耶誕節的演講」。因為理論與實驗並行,所以上課的效果非常好,受到孩子們的喜歡。
用科學來侍奉上帝
雖然法拉第一生中的研究成果豐富,但是經常是在斷斷續續中完成,因為他患有頭痛和失憶症的毛病,嚴重時甚至忘記自己正在做哪個實驗?而他的發明、發現又經常被污衊、毀謗。他在這些打擊中,卻能活出自己的快樂和堅強,還不斷幫助許多人,這種人才是真正值得我們尊敬。
1867年8月25日,法拉第坐在椅子上,安靜地走完他的一生;撒拉在喪禮上唸出法拉第最後的遺言:「我的一生,是用科學來侍奉我的上帝」。我們相信,科學和上帝都將因法拉第而彰顯。
上圖是法拉第在西元1831年8月29日所寫的研究手稿,上面有他畫的感應環草圖。由此可知法拉第很仔細記錄他的科學研究。
1. 上圖是法拉第發現電磁感應的裝置,稱為法拉第感應環。
2. 內部是軟鐵環,外面纏繞著銅線圈,每層線圈之間還以麻線及棉布絕緣,並且A線圈和B線圈不相接觸。
3. 法拉第發現"A線圈通電時B線圈感應出電流,A線圈斷電時B線圈感應出電流但方向和通電時相反"。
4. 為最早的變壓器,不過當時無交流電,因此沒有發揮變壓的功能。
省思時間
(一)你能像法拉第一樣放下身邊的事只為了去陪、去安慰一位在病床上即將走完一生的老婦人嗎?
(二)你能在困難的環境中,像法拉第一樣樂觀的面對嗎?
(三)你有如法拉第般求學的精神嗎?
(四)你成名後是否會像法拉第一樣謙卑?
法拉第說…
「挫折是偽裝的祝福」
「平凡是我生命的目的」
「寧做平民,不做貴族」
「盡最大努力,不要指望一定成功」
「我的一生,是用科學來侍奉我的上帝」
「一旦科學插上幻想的翅膀,它就能贏得勝利」
「科學應該為大家所了解,而且要從孩子開始。」
「如果我們不真正的了解一個人,就全力去論斷一個人。」
「拼命去爭取成功,但絕對不要期望從別人的失敗中獲取成功。」
「讀書是一種藝術,要不斷地去接受挑戰,接受批評,才能逐漸成長茁壯。」
「所有美妙的事物都是真實的(Nothing Is Too Wonderful to Be True)。」
「求學除了慾望外,也需要有一顆勇敢強壯的心,才不會被別人的冷嘲熱諷所擊倒!」
「就是最成功的科學家,他在十個希望和初步的結論中,能夠真正實現的也不到一個。」
「論斷是人類的卑鄙天性,缺乏對別人真正的認識,就給人下斷語是一種無理的控告。」
「個人學習中最好的部分,都從錯誤中學得的,而且知道自己的每個認知,都有失敗的機率存在」
「人都會有偏差與錯誤,當科學理論被視為解決問題的絕對真理時,即將給人類帶來莫大的禍害。」
「讓你的想像力向前奔馳吧!用理智的判斷力與精確的原則去規範,再用嚴謹的實驗去拉緊韁繩吧!」
「我們整個文明的精華、知識的傳遞、最高的娛樂,做事的能力,就是維繫在這些美麗原理的思索裡。」
「學習的第一步是知道自己的不足。不足可能在於發現自己所下的判斷何以如此地匆促、不合邏輯、不夠周全。」
「人改變的關鍵在於發現自己的軟弱,發現自己的墮落。軟弱與墮落並不是對人格的侮辱,而是一種成長的認知。」
「望你們年青的一代,也能像蠟燭為人照明那樣,有一分熱,發一分光,忠誠而忠踏實地為人類偉大的事業貢獻自己的力量」
「人生有苦難,有重擔,人性有邪惡,有欺凌,但是到後來這些都對我有益處,苦難竟是化了妝的祝福。人生在一連串不完美中,最後總是完美。」
參考資料
電學之父 --- 法拉第的故事 台大教授 張文亮著。文經出版社。
http://www.bud.org.tw/museum/s_star09.htm
http://home.kimo.com.tw/godredri/index8.htm
http://www.lssh.tp.edu.tw/~lib/share/benediction.htm
http://kks.hkcampus.net/~kks-kg/eshome/scivote/s7.htm
http://hep1.phys.ntu.edu.tw/~listeve/lm/physics/phys-word-old.htm
http://content.edu.tw/junior/phy_chem/ty_lk/std/content/magn/cph12/fara-exp.htm
http://over.tngs.tn.edu.tw/forums/91/91-kh-m/2204.htm?zone=kh&ename=rssh&cname=%A5%AB%A5%DF%B7%E7%B2%BB%B0%AA%A4%A4&fnum=2204&laddle=9111