1. 法拉第

地质学家们说，硅是我们地壳成分中仅次于‘氧’的最多的元素，坚硬的岩石、漫天遍地的黄沙、覆盖地球数百米深的土壤层，其中都含有大量的硅。

我们现在知道了，硅是一种半导体。千百年来，‘硅’小姐，以及她的其它的半导体姐妹们，像一个个沉睡的美人，比如，童话故事《睡美人》中的奥罗拉公主那样，静静地躺在黄土和岩石中，等待菲利甫王子来唤醒她。

是英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791-1867），第一个揭开了半导体材料的美丽面纱。法拉第不同于那个年代大多数玩科学的贵族学者，他生于一个贫苦的铁匠家庭，只读过2年小学，后来却成为了一个著名的科学家。法拉第奋发图强的精神，为我们树立了一个自学成才的杰出典范。

据说在爱因斯坦书房的墙壁上，挂了三幅科学家的肖像：牛顿、麦克斯韦、法拉第。

法拉第被生活所迫，13岁就当报童，后来在一个订书匠的铺子里打工，因此也使他有机会读了很多的书。后来，法拉第于茫茫书海中探索出他的科学之路，将人生的小舟驶向那一片他毕生钟爱的水域-电和化学。

法拉第的老师，是汉弗里•戴维（H．Davy，1778—1829）。但这两个人的关系，却包含了许多一言难尽的故事。法拉第于戴维，既是学生和助手，又是雇员和仆人；戴维于法拉第，既是发现千里马的百乐，后来却又因嫉妒，当了几回陷害压制千里马不让跑远的小人！

   戴维也是一位伟大的科学家，是在元素周期表中发现了最多种元素的人。当年，是戴维将法拉第从一个20岁的书籍装订工变成了他的皇家学会实验室的助手，尽管这个工作位置的薪金并不高于订书工，但却为法拉第的科学研究开辟了一条阳关大道。紧接着，戴维带着这个助手加仆人遍游欧洲。一路上，戴维那个自认血统高贵的夫人对法拉第颐指气使，大伤法拉第的自尊心，使他有那种被中国人叫做‘忍受胯下之辱’的感觉。

   再后来，法拉第作出了许多重大发现，特别是有一个戴维失败了的实验，却被法拉第成功地完成了！那是通电导线在磁场中旋转的实验，实际上也就是说，法拉第造出了世界上第一台电动机的雏形！法拉第的成功令戴维忐忑不安，大科学家的虚荣心受到严重挫伤。戴维不能接受洗瓶子的小实验员超过自己的事实，嫉妒之蛇缠住了他的心灵，使他作出了对法拉第的诬陷，指责法拉第剽窃另一个物理学家沃拉斯顿的成果。之后，即使法拉第在科学界的声望已经大大超过了戴维，但在戴维的打压下，只是‘墙内开花墙外香’的状况。法拉第在皇家学院，仍然是一个拿着低薪的小小实验员！大多数科学家，包括沃拉斯顿在内，都为法拉第鸣不平，联名推荐法拉第成为皇家学会会员。在皇家学院会员选举为法拉第投票的时候，戴维再一次地表现小人之举，投了唯一的一张反对票。

   法拉第有高尚的人格，他一直把戴维当作恩师，即使到了耄耋之年，还经常指着戴维的肖像说：“这是一个伟大的人啊！”

   戴维于1829年，50岁时就英年早逝。也许他后来也良心发现？因为在他逝世前几年，疾病缠身之时，他提名推荐法拉第担任他自己担任过的职务：皇家学院实验室主任。另外，据说在戴维临终时，别人问及什么是他一生中最重要的发现时，他没有列举那些周期表里被他发现的元素，而是自豪地说：“我最伟大的发现是发现了法拉第！”

   而法拉第平生最伟大的发现又是什么呢？应该是他1831年发现的电磁感应现象，因为这是发电机的基础，从此开辟了电气时代的新纪元。

   现代的人无法想象，如果没有电，世界将会是什么样子？也不知道在另一个星球上，如果存在另一种高等生物构建的文明社会的话，它们是不是也是使用‘电’这个玩意儿？

   不管是上帝赋予的必然，还是某种偶然，从认识‘摩擦生电’，到电真正登上人类的生产和生活舞台，一连串的科学家的努力功不可没。其中，法拉第的贡献可以说最为显著。

   戴维去世，千里马摆脱了绳索的羁绊，自由自在地驰骋于天地之间。法拉第从１８３１年开始，从事纯粹的科学研究：从各个角度探讨电、磁、物质之间的关系，他日以继夜地工作，做了无数的实验，写下大量的报告，汇集在《电学实验研究》那部巨著中。因为他杰出的贡献，法拉第被后人誉为最伟大的实验科学家。

   科学研究不仅需要时间和精力的投入，还需要勇气，有些科学家甚至付出生命的代价。富兰克林冒着危险，在下雨天放风筝，将雷电从风筝线上引下来，以证明打雷闪电是大气中的‘电’产生的。无独有偶，法拉第则制造过一次人工雷电。法拉第研究静电屏蔽，他做了一个后人称之为‘法拉第笼子’的东西。也就是一个大立方形状的金属架子，上面铺了一层铜网。铜网加上高压电后，劈劈拍拍、火花四起，令人心惊肉跳，法拉第却微笑着站在里面，他以此来证明金属中的电荷聚集在表面上，向大家演示静电屏蔽的作用。

   因为法拉第未受过正规教育，数学只知加减乘除，因而使他在发展电磁理论方面受到限制，将此殊荣留给了麦克斯韦。不过，也可能正因为数学不好，法拉第对物理概念理解得特别透彻、精辟、极富创造力，他用场的概念，挑战牛顿的绝对真空和超距作用，提出‘实物粒子，就是力场的中心奇点’的观念，并认为各种力：电、磁、光、引力等等，都应该可以在场的相互作用、相互转化中统一起来。

   法拉第的年代，早已有了导电的金属与绝缘体的划分，却还不知道‘半导体’为何物，法拉第是在研究金属导电性的时候，偶然观察到硫化银导电的一个异常现象。

   在1833年《电学实验研究》On ConductingPower Generally的有一章中，法拉第写道：“我最近遇到一个非同寻常的现象，这种现象与温度对金属组织的影响是截然相反的。对硫化银来说，电导率随温度上升而上升，关灯后，电导率随温度下降而下降。”

   上文法拉第的记录中用的是‘电导率’，换成电阻来叙述的话，就是说：硫化银的电阻随着温度的上升而降低。而人们知道，大多数金属的电阻是随着温度的升高而升高的，因为温度升高，会使得金属晶格的振动加剧而阻碍自由电子的移动，从而导致电阻的增大。但硫化银的表现却相反。如此看来，硫化银应该代表了某些另一类物质：它们具有一定的导电性（热敏性），但又不同于金属，这就是我们现在所熟知的半导体。

   在法拉第对电磁理论作出的诸多贡献中，这个被他首次发现的物质特性，只是一个很不起眼的小东西。法拉第对此现象感到奇怪，却并未特别在意。半导体睡美人的面纱，被法拉第轻轻地抖动了一下，微不足道的火星尚未闪烁就熄灭了。

   参考资料：

Hirshfeld, Alan W. (2006).The Electric Life of Michael Faraday. Walker and Company. ISBN 978-0-8027-1470-1.

http://www.amazon.com/The-Electric-Life-Michael-Faraday/dp/0802714706

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