Engleski fizičar Michael Faraday, koji je odrastao u siromašnoj porodici, postao je jedan od najvećih naučnika u istoriji čovječanstva. Njegova izvanredna dostignuća ostvarena su u vrijeme kada je nauka bila sudbina ljudi rođenih u privilegovanim porodicama. Jedinica za električni kapacitet, farad, nazvana je po njemu.
Faraday (fizičar): kratka biografija
Michael Faraday rođen je 22. septembra 1791. godine u britanskoj prijestolnici Londonu. Bio je treće dijete u porodici Jamesa i Margaret Faraday. Njegov otac je bio kovač koji je bio lošeg zdravlja. Prije braka, njegova majka je radila kao sobarica. Porodica je živjela u siromaštvu.
Do svoje 13. godine, Michael je pohađao lokalnu školu u kojoj je stekao osnovno obrazovanje. Kako bi pomogao porodici, počeo je da radi kao glasnik u knjižari. Dječakova marljivost impresionirala je njegovog poslodavca. Godinu dana kasnije, unaprijeđen je u pripravnika knjigovezca.
Uvezivanje knjiga i nauka
Michael Faraday je želio da sazna više o svijetu; nije bio ograničen samo na restauraciju knjiga. Nakon marljivog svakodnevnog rada, sve svoje slobodno vrijeme provodio je čitajući knjige koje je povezao.
Polagano je otkrio da ga zanima nauka. Posebno su mu se svidjele dvije knjige:
- Enciklopedija Britannica je izvor njegovog znanja o elektricitetu i još mnogo toga.
- Chemistry Talks - 600 stranica pristupačne hemije Jane Marset.
Bio je toliko zaljubljen da je počeo da troši dio svog skromnog prihoda na hemikalije i aparate kako bi potvrdio istinitost onoga što je pročitao.
Dok je proširivao svoja naučna znanja, čuo je da će poznati naučnik John Tatum održati seriju javnih predavanja o prirodnoj filozofiji (fizici). Za prisustvovanje predavanjima trebalo je platiti jedan šiling - previše za Michaela Faradaya. Njegov stariji brat, kovač, impresioniran sve većom privrženošću svog brata nauci, dao mu je neophodnu količinu.
Upoznajte Humphreyja Davyja
Faraday je napravio još jedan korak ka nauci kada je William Dance, kupac knjižare, pitao Michaela da li bi želio nabaviti karte za predavanja u Kraljevskom institutu.
Predavač, Sir Humphry Davy, bio je jedan od najpoznatijih svjetskih naučnika tog vremena. Faraday je iskoristio priliku i prisustvovao četiri predavanja o jednom od najnovijih problema u hemiji - određivanju kiselosti. Gledao je eksperimente koje je Davy izvodio na predavanjima.
Ovo je bio svijet u kojem je želio živjeti. Faraday je vodio bilješke, a zatim je napravio toliko dodataka u bilješke da je napravio rukopis od 300 stranica, koji je sam povezao i poslao Davyju kao znakhvala.
U to vrijeme, u dvorištu knjižare, Michael je počeo provoditi složenije eksperimente kako bi napravio električnu bateriju od bakrenih novčića i cink diskova odvojenih mokrim slanim papirom. Koristio ga je da razgradi hemikalije poput magnezijum sulfata. Humphry Davy je bio pionir u ovoj oblasti hemije.
U oktobru 1812. godine, Faradejevo šegrtovanje je završilo i on je počeo da radi kao knjigovezac za drugog poslodavca koji mu je bio neukusan.
Ne bi bilo sreće, ali je nesreća pomogla
A onda se dogodio sretan događaj za Faradaya. Kao rezultat neuspješnog eksperimenta, Humphry Davy je ozlijeđen: to je privremeno utjecalo na njegovu sposobnost pisanja. Michael je uspio nekoliko dana voditi bilješke za Davyja, koji je bio impresioniran knjigom koju mu je poslao.
Kada je kratak period rada kao asistenta završio, Faraday je poslao poruku naučniku tražeći od njega da ga zaposli kao svog asistenta. Ubrzo nakon toga, jedan od Davyjevih laboratorijskih asistenata je otpušten zbog nedoličnog ponašanja, a Humphrey je pitao Michaela da li bi želio popuniti upražnjeno mjesto.
Da li bi voleo da radi na Kraljevskom institutu sa jednim od najpoznatijih naučnika na svetu? Bilo je to retoričko pitanje.
Karijera u Kraljevskoj instituciji
Faraday je preuzeo dužnost 1. marta 1813. godine u dobi od 21 godine.
Bio je dobro plaćen i dobio mu je sobu za život u potkrovlju Kraljevskog instituta. Michael je bio vrlo zadovoljan i njegova povezanost s ovom institucijom više nijeprekinut na 54 godine, tokom kojih je uspio da postane profesor hemije.
Faradayev posao je bio da pripremi opremu za eksperimente i predavanja u Kraljevskoj instituciji. U početku se bavio dušičnim trihloridom, eksplozivom koji je ranio Davyja. Majkl je takođe nakratko izgubio svest tokom sledeće eksplozije, a kada je Humphrey ponovo povređen, eksperimenti sa ovim jedinjenjem su prekinuti.
Nakon 7 mjeseci u Kraljevskoj instituciji, Davy je poveo Faradaya sa sobom na 18-mjesečnu turneju po Evropi. Za to vrijeme, Michael je uspio upoznati velike naučnike kao što su Andre-Marie Ampere u Parizu i Alessandro Volta u Milanu. Na neki način, turneja je zamijenila njegovo univerzitetsko obrazovanje - Faraday je mnogo naučio za to vrijeme.
Veći dio turneje, međutim, bio je nezadovoljan, jer je pored naučnog i sekretarskog posla morao čekati Davyja i njegovu ženu. Naučnikova žena nije smatrala Faradaya ravnim zbog njegovog porijekla.
Po povratku u London, sve je sjelo na svoje mjesto. Kraljevski institut je obnovio Michaelov ugovor i povećao mu naknadu. Davy je čak počeo da spominje njegovu pomoć u naučnim radovima.
1816. godine, u dobi od 24 godine, Faraday je održao svoje prvo predavanje o svojstvima materije. Održano je u Gradskom filozofskom društvu. Istovremeno je objavio svoj prvi naučni članak o analizi kalcijum hidroksida u časopisu Science Quarterly.
Godine 1821, u dobi od 29 godina, Faraday je unapređen u voditelja domaćinstva i laboratorije Kraljevskog instituta. U istomoženio se Sarom Barnard. Michael i njegova supruga živjeli su u institutu većinu sljedećih 46 godina, ne više u potkrovlju, već u udobnom prostoru koji je nekada zauzimao Humphry Davy.
Godine 1824, biografija Faradaya (fizika) obilježena je njegovim izborom u Kraljevsko društvo. Ovo je bilo priznanje da je postao značajan naučnik.
1825. godine, fizičar Faraday postao je direktor laboratorije.
Godine 1833. postao je Fullerov profesor hemije na Kraljevskoj instituciji Velike Britanije. Faraday je bio na ovoj poziciji do kraja života.
1848. i 1858. zamoljen je da bude na čelu Kraljevskog društva, ali je odbio.
Naučna dostignuća
Bilo bi potrebno više od jedne knjige da se opiše Faradayeva otkrića u fizici. Nije slučajno što je Albert Ajnštajn u svojoj kancelariji držao fotografije samo trojice naučnika: Isaka Njutna, Džejmsa Maksvela i Majkla Faradaja.
Čudno, iako je riječ "fizičar" počela da se koristi za života naučnika, njemu se samom to nije svidjelo, i uvijek je sebe nazivao filozofom. Faraday je bio čovjek koji je otkrio eksperimentima, a bio je poznat po tome što nikada nije odustajao od ideja do kojih je došao kroz naučnu intuiciju.
Ako je mislio da je ideja vrijedna toga, nastavio je eksperimentirati uprkos mnogim neuspjesima sve dok nije postigao ono što je očekivao ili dok nije bio uvjeren da je majka priroda dokazala da nije u pravu, što je bilo izuzetno rijetko.
Pa šta je Faraday otkrio u fizici? Evo nekih od njegovih najznačajnijihdostignuća.
1821: otkriće elektromagnetne rotacije
Bio je to predznak onoga što će na kraju dovesti do stvaranja električnog motora. Otkriće je zasnovano na Oerstedovoj teoriji o magnetnim svojstvima žice koja vodi električnu struju.
1823: Ukapljivanje plina i hlađenje
Godine 1802, John D alton je sugerirao da se svi plinovi mogu ukaditi na niskim temperaturama ili visokim pritiscima. Fizičar Faraday je to empirijski dokazao. Prvo je pretvorio hlor i amonijak u tečnost.
Tečni amonijak je takođe bio zanimljiv jer je, kako je primetio Majkl Faradej, fizika njegovog procesa isparavanja izazvala hlađenje. Princip hlađenja veštačkim isparavanjem javno je demonstrirao William Cullen u Edinburgu 1756. Naučnik je pomoću pumpe snizio pritisak u tikvici sa etrom, usled čega je on brzo ispario. To je izazvalo hlađenje i led se stvorio na vanjskoj strani tikvice od vlage u zraku.
Važnost Faradejevog otkrića je da mehaničke pumpe mogu pretvoriti plin u tekućinu na sobnoj temperaturi. Zatim je tečnost isparila, hladeći sve okolo, a nastali gas se mogao prikupiti i ponovo komprimovati u tečnost pomoću pumpe, ponavljajući ciklus. Ovako funkcionišu moderni frižideri i zamrzivači.
Godine 1862, na Svjetskoj izložbi u Londonu, Ferdinand Carré demonstrirao je prvu svjetsku komercijalnu mašinu za pravljenje leda. Auto je koristio amonijak kao rashladnu tečnost, i toproizvodi led brzinom od 200 kg na sat.
1825: Otkriće benzena
Istorijski gledano, benzen je postao jedna od najvažnijih supstanci u hemiji, kako u praktičnom smislu, odnosno koristi se za stvaranje novih materijala, tako iu teoretskom, za razumevanje hemijske veze. Naučnik je otkrio benzol u uljnom ostatku londonskog postrojenja za proizvodnju rasvjetnog plina.
1831: Faradejev zakon, formula, fizika elektromagnetne indukcije
Ovo je bilo izuzetno važno otkriće za budućnost nauke i tehnologije. Faradejev zakon (fizika) kaže da naizmjenično magnetsko polje inducira električnu struju u kolu, a generirana elektromotorna sila je direktno proporcionalna brzini promjene magnetnog fluksa. Jedan od njegovih mogućih unosa je |E|=|dΦ/dt|, gdje je E EMF, a F magnetni fluks.
Na primjer, pomicanje magneta potkovice duž žice proizvodi električnu struju, jer kretanje magneta uzrokuje naizmjenično magnetno polje. Prije toga, jedini izvor struje bila je baterija. Michael Faraday, čija su otkrića u fizici pokazala da se kretanje može pretvoriti u električnu energiju, odnosno, naučnim riječima, kinetička energija može biti pretvorena u električnu energiju, stoga je odgovoran za činjenicu da se većina energije u našim domovima danas proizvodi iz ovaj princip.
Rotacija (kinetička energija) se pretvara u električnu energiju pomoću elektromagnetne indukcije. A rotacija se, zauzvrat, postiže djelovanjem visoke pare na turbine.pritisak koji stvara energija uglja, gasa ili atoma, ili pritisak vode u hidroelektranama, ili pritisak vazduha u vetroelektranama.
1834: zakoni elektrolize
Fizičar Faraday dao je veliki doprinos stvaranju nove nauke o elektrohemiji. Objašnjava šta se dešava na granici između elektrode i jonizovane supstance. Zahvaljujući elektrohemiji, koristimo litijum-jonske baterije i akumulatore koji napajaju modernu mobilnu tehnologiju. Faradejevi zakoni su važni za naše razumijevanje reakcija elektroda.
1836: izum zaštićene kamere
Fizičar Faraday je otkrio da kada se električni provodnik nabije, sav višak naboja se akumulira na njegovoj vanjskoj strani. To znači da se u prostoriji ili kavezu od metala ne pojavljuje dodatna naknada. Na primjer, osoba obučena u Faraday odijelo, odnosno s metalnom postavom, nije izložena vanjskom elektricitetu. Osim zaštite ljudi, Faradayev kavez se može koristiti za izvođenje električnih ili elektrohemijskih eksperimenata koji su osjetljivi na vanjske smetnje. Zaštićene kamere također mogu stvoriti mrtve zone za mobilnu komunikaciju.
1845: otkriće Faradejevog efekta - magneto-optičkog efekta
Još jedan važan eksperiment u istoriji nauke bio je prvi koji je dokazao vezu između elektromagnetizma i svetlosti, što je 1864. godine u potpunosti opisano jednačinama Džejmsa Klerka Maksvela. Fizičar Faraday je ustanovio da je svjetlost elektromagnetni talas: „Kadasuprotni magnetni polovi bili su na istoj strani, to je uticalo na polarizovani snop, što dokazuje vezu između magnetne sile i svetlosti…
1845: otkriće dijamagnetizma kao svojstva sve materije
Većina ljudi je upoznata sa feromagnetizmom koristeći obične magnete kao primjer. Faraday (fizičar) je otkrio da su sve supstance dijamagnetne - uglavnom slabo, ali ima i jakih. Dijamagnetizam je suprotan smjeru primijenjenog magnetskog polja. Na primjer, ako postavite sjeverni pol u blizinu jako dijamagnetne tvari, tada će se odbiti. Dijamagnetizam u materijalima, izazvan vrlo jakim modernim magnetima, može se koristiti za postizanje levitacije. Čak su i živa bića poput žaba dijamagnetna i mogu plutati u jakom magnetnom polju.
Kraj
Michael Faraday, čija su otkrića u fizici revolucionirala nauku, umro je 25. avgusta 1867. u Londonu u 75. godini. Njegova supruga Sara živjela je duže. Par nije imao djece. Cijeli je život bio pobožni kršćanin i pripadao je maloj protestantskoj sekti zvanoj Sandemani.
Čak i za života, Faradeju je ponuđena sahrana u Vestminsterskoj opatiji, zajedno sa kraljevima i kraljicama Velike Britanije i naučnicima poput Isaka Njutna. Odbio je skromniju ceremoniju. Njegov grob, gdje je Sarah također pokopana, može se naći na groblju Highgate u Londonu.
