剛體動力學

[拼音]：Faladi

[外文]：Michael Faraday (1791～1867)

偉大的英國物理學家、化學家。法拉第出身貧寒，自學成才，工作勤奮，熱心科普工作，是實驗大師。他發現了電磁感應現象、法拉第電解定律和磁致旋光效應，提出了力線和場的概念，主張自然界的各種力相互有關，反對超距作用的觀點。J.C.麥克斯韋電磁場理論是在法拉第工作的基礎上建立的。

青少年時代

1791年9月22日。法拉第出生在薩里郡紐因頓一個貧苦的鐵匠家庭裡。5歲時隨父母到倫敦。在一所普通的日校讀書。13歲時法拉第在書店中當學徒，起初送報，後學裝訂，工餘時間自學化學和電學，並動手做實驗，驗證書上的內容。他在裝訂不列顛百科全書時，偶然看到了《電學》這個條目，更加激發了他對科學的熱情。1810年2月至第二年9月，聽了J.塔特姆所作的十幾次自然哲學講演，並開始參加市哲學學會的學習活動，受到了自然科學的基礎教育。1812年2月至4月，又在皇家研究所聽了H.戴維的4次化學講座，每次他都細心筆錄，清理成稿，而且熱忱地抓住戴維的每個科學觀點，轉述給市哲學學會的同伴。這年10月法拉第學徒滿師，寫信給戴維，表示獻身科學事業的決心，並隨信附上自己記錄、裝訂的《H.戴維爵士講演錄》。1813年3月，經戴維介紹進皇家研究所任實驗室助手。同年10月，隨戴維去歐洲大陸作科學考察旅行。1815年5月回皇家研究所，在戴維指導下從事化學研究。戴維的廣博和深邃的知識，給法拉第以最重要的影響。

早期科學工作

法拉第的第一篇科學論文曾發表於1816年。從1818年起他和J.斯托達特合作，研究合金鋼，首創了金相分析方法。1820年他用取代反應制得六氯乙烷和四氯乙烯。在1820年H.C.奧斯特發現電流能使其周圍的磁針偏轉以後，引起研究電和磁的關係的熱潮。法拉第研究了這方面的問題，並在1821年9月發現通電流的導線能繞磁鐵旋轉，這是他的第一個重要發現。1823年，他發現了氯氣和其他氣體的液化方法。1824年1月，法拉第當選為皇家學會會員，1825年2月任皇家研究所實驗室主任。同年，發現苯，為芳香族化合物的研究和應用開闢了道路；並開始研究光學玻璃的製造技術。

電磁感應的發現和場的概念的誕生

從1831年起，法拉第的科學工作進入一個新階段。早在1824年，他就論證過，既然電對磁有作用，那末磁也應當對電有反作用。經過多次實驗，他終於在1831年8月獲得成功。他在一個圓形軟鐵環兩邊繞上A、B兩組線圈，在A組線圈同伏打電池接通或切斷的瞬間，B組線圈中會感生出電流，法拉第把這叫做“伏打電感應”(見彩圖)。10月又發現，磁鐵和導線的閉合迴路有相對運動時，迴路中會產生感生電流，法拉第稱之為“磁電感應”。伏打電感應孕育了變壓器的誕生，磁電感應預告了發電機的出現。這兩類電磁感應現象的發現為電在未來的大規模應用奠定了基礎。這項工作獲得了皇家學會的科普利獎章。

受電磁感應啟示，法拉第直覺地揣測到磁鐵周圍是一個充滿力線的場，感生電流的產生是由於導體切割力線。1832年3月12日，他在文稿中寫道:“……使我相信，磁的作用是漸進的，是需要時間的，”“有理由假設，電（壓）的感應也是以類似的漸進方式進行的。”這是物理學史上第一次認真地向力的超距作用概念提出的挑戰。

法拉第電解定律和其他電學實驗研究

1833年法拉第任皇家研究所富勒化學講座教授。1832年他發表了《不同來源的電的同一性》一文，用實驗證明:“不管電的來源如何，它的本性都是相同的。”1833～1834年，他發現了兩條電解定律（後來稱為法拉第第一和第二電解定律）。這是電化學的開創性工作，第二定律並且指明瞭電荷具有最小單位。法拉第電解定律是基本電荷存在的有力證據。正如H.von亥姆霍茲所說:“法拉第定律的最令人驚異的結論也許是：如果我們接受元素物質由原子組成的假說，就不可避免地要做出結論：不論正電和負電，都可以分成單元，其行為如同電的原子。”法拉第還制訂了許多電化學術語，並測定了電解1克當量物質所需要的電量為96484庫侖，後來這被稱為法拉第常數。從1834年起，法拉第對伏打電池、靜電、電容和電介質的性質進行了大量實驗研究。1843年，用冰桶實驗證明電荷守恆原理，為了紀念他在靜電學方面的工作，電容的實用單位稱為法拉。

磁致旋光效應和抗磁性現象的發現

1845年8月，法拉第研究電和磁對偏振光的影響，9月用過去研製的重玻璃做實驗，發現原來沒有旋光性的重玻璃在強磁場的作用下產生旋光性，使偏振光的偏振面發生偏轉。這是人類第一次認識到電磁現象和光現象之間的關係。磁致旋光效應後來稱為法拉第效應。

1845年11月，法拉第發現大多數物質具有抗磁性，而認為並不存在什麼磁極。他提出電和磁的作用是以介質為中介來傳遞的，而介質便成為電場和磁場的載體。1846年5月，他發表了《關於光振動的想法》一文。他寫道：“……把輻射看作在力線中所作的一種高階振動……，我的觀點是排除以太，但並不排除振動。”19世紀後半葉，實驗觀測到電磁波的存在，證實了法拉第的大膽預言。當然，法拉第並沒有真正排除以太，他把電磁現象看作是一種連續媒質中的應力和應變的表現。這種假想的連續媒質後來被叫做電磁以太，和所謂的光以太是同一種東西。

晚年研究工作

法拉第工作過度勞累，中年開始健康受到損害，但仍一直堅持工作到晚年。他研究火焰和各種氣體的磁性，研究晶體在磁場中所受的力。藉助力線的概念，他對電磁感應現象進行定量研究，歸納出著名的法拉第電磁感應定律。法拉第晚年的研究工作仍然是為了證實他的一個堅定信念──自然界的各種力相互有關。在1845年他寫道：“我早就相信力的統一性。”1849年和1859年進行多次試驗，試圖發現重力和電的關係。法拉第實驗日記中最後一個的編號是 16041。這個實驗是在1862年3月12日，為的是尋找磁場對光源發射光譜譜線的影響，沒有成功。

法拉第的自然哲學思想及其對物理學發展的影響

法拉第是實驗大師，人們常常稱他是19世紀最偉大的實驗物理學家，不過他自己更喜歡稱自己是自然哲學家。法拉第具有豐富的直覺想象能力。他的關於自然界的各種力相互有關並具有同一來源，空間有場，場中充滿力線，力的作用以場為中心以有限速度傳遞等觀點，與19世紀佔統治地位的牛頓派的觀點針鋒相對，是有革命性的。法拉第的一些失敗了的實驗，在許多年後由別人做成功了，如電光效應在30年後由J.克爾發現，磁場對光源發射光譜譜線的影響在34年後由P.塞曼證實；而引力場和電磁場的統一至今仍是物理學中的重大問題。H.本斯－瓊斯評論他的場論思想說:“將物質非物質化為’力的中心'，又將物質有運動傾向的方向物質化為’物理上實有的力線'。”誠如麥克斯韋所說:“這些觀念是以一種更適合於一門正在形成中的科學的語言表述的。”場概念的提出為建立電磁現象的理論奠定了基礎。20世紀中發展起來的廣義相對論和量子場論，更進一步發展了法拉第的場的理論。

科學普及工作

法拉第熱心科學普及工作。在任皇家研究所實驗室主任後不久，發起舉行星期五晚間討論會和聖誕節少年科學講座。他在 100多次星期五晚間討論會上作過講演，在聖誕節少年科學講座上講演達19年之久。他的科普講座深入淺出，配以豐富的演示實驗，深受歡迎。他在1860～1861年間的演講，被W.克魯克斯彙集成著名的科普讀物《蠟燭的故事》。法拉第還熱心公眾事業，長時期為英國的許多公私機構服務。

法拉第為人質樸，喜歡幫助親友，不善交際、不圖名利。為了專心從事科學研究，他放棄一切有豐厚報酬的商業性工作。英國政府擬封他為爵士，1857年皇家學會擬選他為會長，均被拒絕，因為他願意永遠是普通的法拉第。他1865年退休。1867年8月25日，在維多利亞女王贈給他的寓所中逝世。

法拉第的主要著作有《電學實驗研究》、《化學和物理學實驗研究》、《日記》。