Angļu fiziķis Maikls Faradejs, kurš uzauga nabadzīgā ģimenē, kļuva par vienu no izcilākajiem zinātniekiem cilvēces vēsturē. Viņa izcilie sasniegumi tika gūti laikā, kad zinātne bija daudz cilvēku, kas dzimuši priviliģētās ģimenēs. Elektriskās kapacitātes mērvienība farads ir nosaukta viņa vārdā.
Faraday (fiziķis): īsa biogrāfija
Maikls Faradejs dzimis 1791. gada 22. septembrī Lielbritānijas galvaspilsētā Londonā. Viņš bija trešais bērns Džeimsa un Mārgaretas Faradeju ģimenē. Viņa tēvs bija kalējs, kuram bija slikta veselība. Pirms laulībām viņa māte strādāja par kalponi. Ģimene dzīvoja nabadzībā.
Līdz 13 gadu vecumam Maikls mācījās vietējā skolā, kur ieguva pamatizglītību. Lai palīdzētu ģimenei, viņš sāka strādāt par sūtni grāmatnīcā. Puiša centība pārsteidza viņa darba devēju. Gadu vēlāk viņš tika paaugstināts par grāmatsējēja mācekli.
Grāmatu iesiešana un zinātne
Maikls Faradejs vēlējās uzzināt vairāk par pasauli; viņš neaprobežojās tikai ar grāmatu restaurāciju. Pēc rūpīga ikdienas darba viņš visu savu brīvo laiku pavadīja, lasot iesietās grāmatas.
Lēnām viņš atklāja, ka viņu interesē zinātne. Viņam īpaši patika divas grāmatas:
- Encyclopædia Britannica ir viņa zināšanu avots par elektrību un daudz ko citu.
- Ķīmijas sarunas - 600 lappuses ar pieejamu ķīmiju, ko sagatavojusi Džeina Marseta.
Viņš bija tik aizrāvies, ka sāka tērēt daļu no saviem niecīgajiem ienākumiem ķimikāliju un aparātu iegādei, lai apstiprinātu lasītā patiesumu.
Paplašinot savas zinātniskās zināšanas, viņš dzirdēja, ka slavenais zinātnieks Džons Teitums gatavojas nolasīt virkni publisku lekciju par dabas filozofiju (fiziku). Lai apmeklētu lekcijas, bija jāmaksā viena šiliņa honorārs - pārāk daudz Maiklam Faradejam. Viņa vecākais brālis, kalējs, iespaidots par brāļa pieaugošo uzticību zinātnei, iedeva viņam nepieciešamo summu.
Iepazīstieties ar Hamfriju Deiviju
Faraday spēra vēl vienu soli zinātnes virzienā, kad grāmatnīcas klients Viljams Dejs jautāja Maiklam, vai viņš nevēlētos iegūt biļetes uz lekcijām Karaliskajā institūtā.
Lektors sers Hamfrijs Deivijs bija viens no tā laika slavenākajiem zinātniekiem pasaulē. Faradejs izmantoja iespēju un apmeklēja četras lekcijas par vienu no jaunākajām ķīmijas problēmām - skābuma noteikšanu. Viņš skatījās eksperimentus, ko Deivis veica lekcijās.
Šajā pasaulē viņš vēlējās dzīvot. Faradejs veica piezīmes un pēc tam veica tik daudz papildinājumu piezīmēs, ka sagatavoja 300 lappušu garu manuskriptu, ko viņš pats iesēja un nosūtīja Dāvijam kā zīmi.paldies.
Šajā laikā grāmatnīcas pagalmā Maikls sāka veikt sarežģītākus eksperimentus, lai izveidotu elektrisku akumulatoru no vara monētām un cinka diskiem, kas atdalīti ar mitru sālspapīru. Viņš to izmantoja, lai sadalītu ķīmiskas vielas, piemēram, magnija sulfātu. Hamfrijs Deivijs bija pionieris šajā ķīmijas jomā.
1812. gada oktobrī Faradeja māceklis beidzās, un viņš sāka strādāt par grāmatsējēju pie cita darba devēja, kurš viņam šķita nepatīkams.
Laimes nebūtu, bet nelaime palīdzēja
Un tad Faradejam bija priecīgs notikums. Neveiksmīga eksperimenta rezultātā Hamfrijs Deivijs tika ievainots: tas īslaicīgi ietekmēja viņa spēju rakstīt. Maiklam izdevās vairākas dienas saglabāt piezīmes Deivijam, kuru iespaidoja viņa viņam nosūtītā grāmata.
Kad īsais asistenta darba periods beidzās, Faradejs nosūtīja zinātniekam zīmīti, aicinot viņu pieņemt darbā par savu palīgu. Drīz pēc tam viens no Deivija laboratorijas asistentiem tika atlaists par nepareizu uzvedību, un Hamfrijs jautāja Maiklam, vai viņš nevēlētos aizpildīt šo vakanci.
Vai viņš vēlētos strādāt Karaliskajā institūtā kopā ar vienu no slavenākajiem zinātniekiem pasaulē? Tas bija retorisks jautājums.
Karjera Karaliskajā iestādē
Faraday stājās amatā 1813. gada 1. martā, 21 gada vecumā.
Viņš bija labi atalgots, un viņam tika piešķirta istaba dzīvošanai Karaliskā institūta bēniņos. Maikls bija ļoti apmierināts, un viņa vairs nav saistīta ar šo iestādipārtraukta uz 54 gadiem, kuru laikā viņam izdevās kļūt par ķīmijas profesoru.
Faraday uzdevums bija sagatavot aprīkojumu eksperimentiem un lekcijām Karaliskajā institūcijā. Sākumā viņš tika galā ar slāpekļa trihlorīdu, sprāgstvielu, kas ievainoja Deiviju. Maikls arī uz īsu brīdi zaudēja samaņu nākamā sprādziena laikā, un, kad Hamfrijs atkal tika ievainots, eksperimenti ar šo savienojumu tika pārtraukti.
Pēc 7 mēnešiem Karaliskajā institūcijā Deivijs paņēma Faradeju sev līdzi 18 mēnešu tūrē pa Eiropu. Šajā laikā Maiklam izdevās satikt tādus izcilus zinātniekus kā Andre-Marie Ampère Parīzē un Alesandro Volta Milānā. Savā ziņā tūre aizstāja viņa universitātes izglītību - Faradejs šajā laikā daudz iemācījās.
Tomēr lielāko daļu ceļojuma viņš bija neapmierināts, jo papildus zinātniskajam un sekretāra darbam viņam bija jāgaida Deivijs un viņa sieva. Zinātnieka sieva neuzskatīja Faradeju par līdzvērtīgu viņa izcelsmes dēļ.
Pēc atgriešanās Londonā viss nostājās savās vietās. Karaliskais institūts atjaunoja Mihaela līgumu un palielināja viņa atalgojumu. Deivijs pat sāka pieminēt savu palīdzību zinātniskos rakstos.
1816. gadā, 24 gadu vecumā, Faradejs nolasīja savu pirmo lekciju par matērijas īpašībām. Tas notika Pilsētas filozofiskajā biedrībā. Tajā pašā laikā viņš publicēja savu pirmo zinātnisko rakstu par kalcija hidroksīda analīzi Science Quarterly.
1821. gadā 29 gadu vecumā Faradeju paaugstināja par Karaliskā institūta mājsaimniecības un laboratorijas vadītāju. Tajā pašāviņš apprecējās ar Sāru Bārnardu. Maikls un viņa sieva dzīvoja institūtā lielāko daļu nākamo 46 gadu, vairs ne bēniņos, bet gan ērtajā telpā, ko kādreiz ieņēma Hamfrijs Deivijs.
1824. gadā Faradeja (fizika) biogrāfiju iezīmēja viņa ievēlēšana Karaliskajā biedrībā. Tas bija apliecinājums tam, ka viņš ir kļuvis par ievērojamu zinātnieku.
1825. gadā fiziķis Faradejs kļuva par laboratorijas direktoru.
1833. gadā viņš kļuva par Fullera ķīmijas profesoru Lielbritānijas Karaliskajā institūtā. Faradejs ieņēma šo amatu līdz mūža galam.
1848. un 1858. gadā viņu lūdza vadīt Karalisko biedrību, taču viņš atteicās.
Zinātniskie sasniegumi
Būtu vajadzīgas vairāk nekā viena grāmata, lai aprakstītu Faradeja atklājumus fizikā. Tā nav nejaušība, ka Alberts Einšteins savā birojā glabāja tikai trīs zinātnieku fotogrāfijas: Īzaka Ņūtona, Džeimsa Maksvela un Maikla Faradeja.
Savādi, lai gan vārdu "fiziķis" sāka lietot zinātnieka dzīves laikā, viņam pašam tas nepatika, un viņš sevi vienmēr sauca par filozofu. Faradejs bija cilvēks, kurš atklāja eksperimentus, un viņš bija pazīstams ar to, ka nekad neatteicās no idejām, kuras viņš radīja, izmantojot zinātnisku intuīciju.
Ja viņš uzskatīja, ka ideja ir tā vērta, viņš turpināja eksperimentēt, neskatoties uz daudzām neveiksmēm, līdz sasniedza gaidīto vai līdz pārliecinājās, ka māte daba ir pierādījusi, ka viņam nav taisnība, un tas bija ārkārtīgi reti.
Tātad, ko Faradejs atklāja fizikā? Šeit ir daži no viņa ievērojamākajiemsasniegumi.
1821: elektromagnētiskās rotācijas atklāšana
Tas bija priekšvēstnesis tam, kas galu galā novedīs pie elektromotora izveides. Atklājums tika balstīts uz Orsteda teoriju par elektrisko strāvu nesoša vada magnētiskajām īpašībām.
1823: Gāzes sašķidrināšana un saldēšana
1802. gadā Džons D altons ierosināja, ka visas gāzes var sašķidrināt zemā temperatūrā vai augstā spiedienā. Fiziķis Faradejs to empīriski pierādīja. Vispirms viņš hloru un amonjaku pārvērta šķidrumā.
Šķidrais amonjaks bija arī interesants, jo, kā atzīmēja Maikls Faradejs, tā iztvaikošanas procesa fizika izraisīja atdzišanu. Dzesēšanas principu ar mākslīgo iztvaicēšanu publiski demonstrēja Viljams Kalens Edinburgā 1756. gadā. Zinātnieks, izmantojot sūkni, pazemināja spiedienu kolbā ar ēteri, kā rezultātā tas ātri iztvaiko. Tas izraisīja atdzišanu, un no gaisa mitruma kolbas ārpusē izveidojās ledus.
Faraday atklājuma nozīme bija tāda, ka mehāniskie sūkņi varēja pārvērst gāzi šķidrumā istabas temperatūrā. Tad šķidrums iztvaikoja, atdzesējot visu apkārtējo, iegūto gāzi varēja savākt un ar sūkņa palīdzību atkal saspiest šķidrumā, atkārtojot ciklu. Šādi darbojas mūsdienu ledusskapji un saldētavas.
1862. gadā Pasaules izstādē Londonā Ferdinands Kerē demonstrēja pasaulē pirmo komerciālo ledus gatavošanas iekārtu. Automašīna izmantoja amonjaku kā dzesēšanas šķidrumu, un tāradīja ledu ar ātrumu 200 kg stundā.
1825: benzola atklāšana
Vēsturiski benzols ir kļuvis par vienu no svarīgākajām vielām ķīmijā gan praktiskā nozīmē, tas ir, to izmanto jaunu materiālu radīšanai, gan teorētiskā nozīmē, lai izprastu ķīmisko saiti. Zinātnieks ir atklājis benzolu eļļainos atlikumos Londonas apgaismes gāzes ražotnē.
1831: Faradeja likums, formula, elektromagnētiskās indukcijas fizika
Šis bija ārkārtīgi svarīgs atklājums zinātnes un tehnoloģiju nākotnei. Faradeja likums (fizika) nosaka, ka mainīgs magnētiskais lauks inducē elektrisko strāvu ķēdē, un radītais elektromotora spēks ir tieši proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam. Viens no viņa iespējamajiem ierakstiem ir |E|=|dΦ/dt|, kur E ir EML un Ф ir magnētiskā plūsma.
Piemēram, pārvietojot pakava magnētu pa vadu, rodas elektriskā strāva, jo magnēta kustība izraisa mainīgu magnētisko lauku. Pirms tam vienīgais strāvas avots bija akumulators. Maikls Faradejs, kura atklājumi fizikā parādīja, ka kustību var pārvērst elektrībā vai, zinātniskāk sakot, kinētisko enerģiju var pārvērst elektriskajā enerģijā, tādējādi ir atbildīgs par to, ka lielākā daļa enerģijas mūsu mājās mūsdienās tiek ražota no šis princips.
Rotācija (kinētiskā enerģija) tiek pārveidota par elektroenerģiju elektromagnētiskās indukcijas rezultātā. Un rotāciju, savukārt, iegūst, iedarbojoties uz turbīnām ar lielu tvaiku.spiediens, ko rada ogļu, gāzes vai atoma enerģija, vai ūdens spiediens hidroelektrostacijās, vai gaisa spiediens vēja stacijās.
1834: elektrolīzes likumi
Fiziķis Faradejs sniedza lielu ieguldījumu jaunas elektroķīmijas zinātnes izveidē. Tas izskaidro, kas notiek saskarnē starp elektrodu un jonizēto vielu. Pateicoties elektroķīmijai, mēs izmantojam litija jonu baterijas un akumulatorus, kas darbina modernās mobilās tehnoloģijas. Faradeja likumi ir svarīgi mūsu izpratnei par elektrodu reakcijām.
1836: ekranētās kameras izgudrojums
Fiziķis Faradejs atklāja, ka tad, kad elektrības vadītājs ir uzlādēts, viss liekais lādiņš uzkrājas tā ārējā pusē. Tas nozīmē, ka telpā vai būrī, kas izgatavots no metāla, papildu maksa neparādās. Piemēram, cilvēks, kas ģērbies Faradeja uzvalkā, tas ir, ar metāla oderi, nav pakļauts ārējai elektrībai. Papildus cilvēku aizsardzībai Faradeja būru var izmantot, lai veiktu elektriskus vai elektroķīmiskus eksperimentus, kas ir jutīgi pret ārējiem traucējumiem. Ekranētas kameras var arī izveidot nedzīvas zonas mobilajiem sakariem.
1845: Faradeja efekta atklāšana - magnetooptiskais efekts
Cits nozīmīgs eksperiments zinātnes vēsturē bija pirmais, kas pierādīja saikni starp elektromagnētismu un gaismu, ko 1864. gadā pilnībā aprakstīja Džeimsa Klerka Maksvela vienādojumi. Fiziķis Faradejs konstatēja, ka gaisma ir elektromagnētisks vilnis: “Kadpretējie magnētiskie poli atradās vienā pusē, tas ietekmēja polarizēto staru kūli, kas tādējādi pierāda saistību starp magnētisko spēku un gaismu…
1845: Diamagnētisma kā visas matērijas īpašības atklāšana
Lielākā daļa cilvēku ir pazīstami ar feromagnētismu, kā piemēru izmantojot parastos magnētus. Faradejs (fiziķis) atklāja, ka visas vielas ir diamagnētiskas - lielākoties vāji, bet ir arī spēcīgas. Diamagnētisms ir pretējs pielietotā magnētiskā lauka virzienam. Piemēram, ja jūs novietojat ziemeļpolu pie stipri diamagnētiskas vielas, tad tas atgrūdīs. Lai panāktu levitāciju, var izmantot diamagnētismu materiālos, ko izraisa ļoti spēcīgi mūsdienu magnēti. Pat dzīvas būtnes, piemēram, vardes, ir diamagnētiskas un var peldēt spēcīgā magnētiskajā laukā.
Beigas
Maikls Faradejs, kura atklājumi fizikā radīja revolūciju zinātnē, nomira 1867. gada 25. augustā Londonā 75 gadu vecumā. Viņa sieva Sāra dzīvoja ilgāk. Pārim nebija bērnu. Viņš visu mūžu bija ticīgs kristietis un piederēja nelielai protestantu sektai, ko sauca par sandemaniešiem.
Pat viņa dzīves laikā Faradejam tika piedāvāts apbedījums Vestminsteras abatijā kopā ar Lielbritānijas karaļiem un karalienēm un tādiem zinātniekiem kā Īzaks Ņūtons. Viņš atteicās no pieticīgākas ceremonijas. Viņa kaps, kurā apglabāta arī Sāra, atrodas Haigeitas kapsētā Londonā.
