夜空中最亮的星|平民物理学家法拉第——师徒恩怨未了情

来源:湖北科学技术出版社 

欧洲游历回来的法拉第对科学充满了极大的热情和创造力｡虽然他的信心还不足,但他在欧洲已经学到了一流的实验方法和科学研究方法｡因此,等到时机一到,他的创造力就会喷涌而出｡

1816年,法拉第被戴维安排独立研究土壤问题,很快他就写出了论文,在皇家学会的刊物上发表,从此一发不可收拾｡1817年,他在皇家学会的刊物上发表了6篇论文,引起了社会轰动｡而在1818年,他一鼓作气又发表了11篇,其中一篇关于火焰研究的论文,具有完整的实验设计和充分的论证过程,已经达到了一流科研水平｡不久,戴维在法拉第的帮助下,研究了煤矿工人的矿灯,他们发现用铜纱网罩罩住矿灯火焰之后,火焰温度就不会传到矿灯外面,矿井里溢出的瓦斯就不会被点燃爆炸｡根据这一原理,戴维发明了安全矿灯,他在有关的论文集里专门写道:“对此我本人非常感谢法拉第先生,因为在我的实验中,他对我做出了十分有力的帮助｡”这在当时对科学家的助手是很难得的赞赏｡而戴维也表现出了高尚的风度,他放弃了这个发明的专利,为此,他获得了皇家学会的郎福德勋章｡1820年,汉弗莱·戴维当选为英国皇家学会主席｡

Safety lamps were manufactured by a variety of companies from around 1815 until the 1930s, and incorporated elements of their design from Clanny, Stephenson, and Davy. Most of the safety lamps in the collection of the Division of Work and Industry include all three inventor’s contributions towards a safety lamp—a glass enclosure around the flame for more effective lighting, mesh uppers to cool the flame, and metal bonnet to better protect the flame from being extinguished by gusts or drafts in mines.

      从大约1815年到20世纪30年代，安全灯由各种各样的公司制造，并结合了Clanny、Stephenson和Davy的设计元素。工作和工业部门收藏的大多数安全灯包括所有三位发明家对安全灯的贡献——围绕火焰的玻璃外壳，用于更有效的照明，网眼鞋面用于冷却火焰，金属帽用于更好地保护火焰免受矿井中阵风或气流的熄灭。

而1821年的一场学术争议却破坏了师徒之间的和谐气氛｡两年前丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应,在欧洲各国引起了研究热潮,当时皇家学会的沃拉斯顿对此也很感兴趣｡沃拉斯顿是一位和戴维齐名的科学家,曾经发现了元素钯和铑｡前任会长逝世之后,他和戴维同时被提名为继任皇家学会会长的候选人,沃拉斯顿风度过人,谢绝了提名,他的主动退出使得戴维顺利当选｡

沃拉斯顿根据力的相互作用的观点,想到磁铁的运动也应该会使通电直导线滚动｡沃拉斯顿兴冲冲地跑到皇家学会的实验室,向戴维和法拉第演示了自己的想法,但是用各种方法试了几次,导线都不会沿着自己的轴转动,他的实验没有成功,想不到原因的沃拉斯顿和戴维都觉得困惑,就此放弃了｡

而在一旁观看的法拉第却产生了浓厚的兴趣,他花了3个月的时间查阅了关于电磁问题的所有文献,重复了各种实验,他敏锐地看出了奥斯特发现的重要意义,他在笔记中写道:“奥斯特的实验猛然打开了一个科学领域的大门,那里过去是一片漆黑,如今充满了光明｡”

电磁现象

法拉第进一步研究奥斯特实验发现,在通电导线周围放上多个磁针,磁针的旋转方向会有一个规律,看上去它们是在围着通电导线转动,那么通电导线也应该是围着磁极公转才对｡按照这个思路,善于动手的法拉第设计了一个非常精妙的实验:在一个玻璃缸的中央立上一根磁棒,磁棒底部用蜡粘牢在缸底上;在缸里倒上水银,刚好露出一个磁极;把一根粗铜丝扎在一块软木上,让软木浮在水银面上,铜丝的下端通过水银接到伏打电池的一个极上,铜丝的上端则通过一根又软又轻的铜线接到伏打电池的另一个极上｡这样一来,铜线､铜丝､水银和电池就被连通形成了一个闭合的回路,立在水银面上的导线中就会有电流通过｡把电源接通后,软木绕着磁极运动了起来,通电导线果然会绕着磁铁公转｡这个简陋的装置,被称为世界上的第一台单极电动机｡这真是一个非常了不起的成功,法拉第第一个证实了磁对电流也会有力的作用｡

电磁转动实验

当时沃拉斯顿和戴维都不在,法拉第刚结婚,打算带新婚的妻子去海边度假,就让同事帮自己把实验报告发表出来｡没想到等他回来,皇家学会已经掀起了一场轩然大波,有人发表文章,指责法拉第剽窃沃拉斯顿的研究成果｡一向自律的法拉第感到自己的荣誉与人格受到了怀疑和玷污,他马上找到沃拉斯顿解释,沃拉斯顿对争名夺利的事倒是毫不在意,他饶有兴味地观看了法拉第的演示,马上向法拉第表示祝贺,并坦率地向大家表明:虽然自己和法拉第都是在从事电和磁的工作,但两人是从不同的角度进行研究,因此,法拉第并不能从他那里剽窃什么｡其实,最有资格评判的人是戴维,戴维爵士是沃拉斯顿实验的目击者和知情者,又是第三者和科学权威,只要他说句公道话,事情马上就可以澄清了｡然而令人感到不解的是,戴维一直保持沉默｡

谜底2年后才被揭开,1823年的《哲学纪事》杂志4月号的一篇关于戴维3月份在皇家学会宣读论文的报道中,有一段意味深长的文字:“沃拉斯顿博士在皇家学会实验室所做的实验,戴维爵士是亲眼见到的,仅仅是因为仪器出了点儿故障,实验失败了,否则沃拉斯顿博士就将成为电磁转动现象的发现者｡”这把两年前的争议又翻了出来,根本不提法拉第实验与沃拉斯顿实验的区别,表面上似乎在赞赏沃拉斯顿的功绩,实则给人的明确的信息就是法拉第“剽窃”沃拉斯顿的成果｡更指出这种说法的来源竟然就是戴维｡这份杂志的影响是十分广泛的,尽管5月号登出说明,以此承认4月号的报道不准确,但风波再也无法轻易平息了｡

当时法拉第已经在皇家学会工作了10年,成了蜚声国际的科学家,甚至被选为法国科学院通讯院士,但在皇家学会的职务却依旧只是戴维的助手,没有独立进行科学研究的权利｡甚至明显是法拉第独立发现的电磁转动,也会被戴维认为他“不打招呼就闯入了名人的地盘”,因此有“剽窃”嫌疑｡大家终于明白,在戴维看来,法拉第只是一个助手,是一个领导的顺从者,除此之外,要想尊重他什么,那是难以做到的｡因此,法拉第表现出的独立从事研究的才华,使戴维明显地感到懊恼,并且不适当地产生了嫉妒心理｡

当时的英国,正是资本主义蓬勃发展的时期,封建等级观念正在被打破｡这次,皇家学会的科学家们决意要为法拉第打抱不平,29位皇家学会会员联名提议法拉第当皇家学会会员候选人,带头签名的就是沃拉斯顿,这让戴维勃然大怒｡按道理,他没理由反对法拉第当皇家学会会员,他十分了解法拉第的才能,这十年来他也一直对法拉第所取得的成就引以为豪｡众人的眼中他也一直是法拉第的老师､恩人,法拉第的荣誉同时也归于他｡

但是,固执专横的戴维不允许法拉第挑战自己的权威,他坚持认为法拉第资历太浅,没有受过教育,不诚实｡他先是要求法拉第和他的支持者撤销申请,被拒绝后,他又试图联合其他会员来撤销法拉第的候选人资格｡在沃拉斯顿的支持下,法拉第发表了一篇回顾关于电磁转动问题的研究的全部历史的文章,打消了关于他“剽窃”的疑团,原来反对法拉第进入皇家学会的沃拉斯顿的支持者全都改变了态度,戴维成了孤家寡人,没有能够取消法拉第的候选人资格｡但戴维还是采取拖延的办法,硬是拖了半年,直到1824年1月8日才进行投票｡结果法拉第在只有一张反对票的情况下当选了｡不言而喻,大家都知道这张反对票是谁投的｡就这样,这位对法拉第帮助最大的恩师,在嫉妒心和虚荣心的驱使下丧失了理智,在同事､朋友和学生面前,做出了一生中最疯狂可悲的举动｡

风波慢慢平息之后,戴维终于冷静了下来｡1825年,法拉第接替患病的戴维担任皇家学会实验室主任,再一次出人意料的是,这一次的提名人是戴维｡当时将近50岁的戴维眼疾恶化,终于意识到法拉第是皇家学会最优秀的科学家并且是自己最合适的接班人｡

1826年戴维辞去了皇家学会会长的职务,去欧洲大陆遍访名医,再也没有能够回到英国,他1829年在日内瓦去世时,年仅51岁｡在日内瓦的一次友人拜访中,面对别人的恭维,戴维说了一句著名的话:“我这一生中作出的最大贡献就是发现了法拉第｡”

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