勿忘童真：米高．法拉第 (Michael Faraday)

米高．法拉第 (22.9.1791 – 25.8.1867) 是我最尊敬的科學家之一。

 

 

 

[左、法拉第，約 1861 年。右、法拉第繪畫的電磁感生實驗圖，約 1821 年。Michael Faraday, Experimental Researches in Electricity, Vol. 2, Plate 4]

19 世紀的英國是個階級分明的社會。法拉第因為家境貧窮，沒有錢讀書，要去書店做書本釘裝學徒，賺錢生活和養家。不過法拉第並沒有氣餒，這經驗反而使他有機會接觸各種書籍。他每天一邊釘裝書本，一邊讀書。法拉第最有興趣的是科學，他大部分的科學知識都是這樣不屈不朽地自學的。

當時的倫敦聖誕科學講座由漢弗里．戴維，第一代從男爵 (Sir Humphry Davy, 1st Baronet) 主持，喜愛科學的法拉第當然不會錯過，跑去做聽眾。當其他人都在看戴維表演的時候，法拉第卻認真地做筆記，回家可以溫習。他更把筆記整理好，再自行釘裝，送了給戴維，希望能夠在戴維的實驗室工作。

可是，戴維看不起這個窮小子，沒有給他工作。

幾年後，戴維因為一次實驗室意外弄傷了眼睛，因此聘請法拉第當實驗室助理。雖然法拉第的工作更像一個僕人，但他依然全心全意做好戴維要他做的事，同時把他接觸到的知識全部學習，一滴不漏。法拉第十分高興，因為他終於能夠做科學研究了。

因為這樣，大自然的光照亮人類科學。最終，法拉第發現了電磁感生 (electromagnetic induction)，即是著名的法拉第定律：改變的磁場能感生電流。法拉第用磁鐵感生出一個電流，使浸在水銀中的電線迴轉運動，就是現代摩打與發電機的原理。法拉第在實驗中造出世上第一個摩打，然而他並不知道在百多年後的今天，他的研究對世界貢獻有多大。

法拉第和他尊敬著的導師決裂。圖片來自 PBS 科學紀錄片 Einstein’s Big Idea (2005) 之中法拉第的故事。

戴維曾經有一段時間非常看不起出身低微的法拉第，妒忌法拉第的成就超越自己。他用自己的權力打壓法拉第，阻撓他進入皇家學會 (Royal Society)。因為法拉第出色的研究成果，他於 1824 年獲選為皇家學會院士。然而，法拉第始終感激著這個給他機會做科學研究的老師，並一生都非常尊敬他。有傳戴維在臨終前，也終於說出身為科學家引以自豪的說話：

我這一生最大的發現，就是法拉第。

法拉第從未受過高等教育，嚴格來說戴維只是他的僱主而非老師。法拉第的數學知識非常有限，只懂得基本三角與代數的他，憑過人的洞察力、對科學的熱誠、堅毅的研究態度，發現了電、磁、光三種概念的關係。在法拉第晚年時，數學物理學家馬克士威 (James Clerk Maxwell) 以高等數學歸納出電磁學的所有定理。馬克士威方程有一個結果：光是電磁波，證明法拉第的電磁理論是正確的。

現代物理之中電容的單位，就是以法拉第命名 (Farad, F)。法拉第發展出力線 (line of force) 概念，用來描述和計算力場的大小及方向。馬克士威非常欣賞力線概念，形容法拉第為「一個能夠啟發後世、非常高等的數學家」：

[The lines of force show Faraday] to have been in reality a mathematician of a very high order – one from whom the mathematicians of the future may derive valuable and fertile methods.

法拉第在實驗室裡做實驗。

戴維死後，倫敦聖誕科學講座一直由法拉第主講。法拉第希望他的講座能夠吸引和啟發更多像他當年一樣的小伙子，所以他在講座裡做的實驗都是有趣味和有啟發性的前沿發現，深受小朋友喜愛。

有一年，法拉第在他著名的倫敦聖誕科學講座示範他的電磁實驗。實驗完結後，觀眾之中有一位女士問他：「法拉第先生，請問這樣做有什麼用途？」

法拉第很禮貌地回答：「我的女士，請問一個初生嬰兒有什麼用途呢？」

My Lady, of what use is a newborn baby?

人類文明進步和科技突破，往往來自意想不到的科學發現。法拉第教會了我，在科學的背後，是孩童們純粹的好奇心。法拉第知道，某天某講座裡某座位上，將會坐著另一個法拉第。

法拉第生平介紹影片：

 

封面圖片：法拉第的聖誕科學講座，吸引了很多小朋友的目光。