مایکل فارادی
مایکل فارادی (به انگلیسی: Michael Faraday) (۲۲ سپتامبر ۱۷۹۱ - ۲۲ اوت ۱۸۶۷)، شیمی‌دان و فیزیک‌دان تجربی بود که بیشتر به سبب نوآوری‌هایش در الکترومغناطیس و الکتروشیمی مشهور است. کشف بنزن و قوانین مربوط به القای الکترومغناطیسی و تهیه کلر مایع از مهم‌ترین دستاوردهای او برشمرده می‌شوند.
| مایکل فارادی | |
|---|---|
 | |
| زادهٔ | ۲۲ سپتامبر ۱۷۹۱ جنوب لندن، انگلستان |
| درگذشت | ۲۲ اوت ۱۸۶۷ (۷۵ سالگی) لندن، انگلستان |
| ملیت | انگلیسی |
| شناخته‌شده برای | قانون میدان فارادی الکتروشیمی اثر فارادی قفس فارادی قوانین الکترولیز فارادی فنجان فارادی |
| جایزه(ها) | مدال کاپلی(۱۸۳۲و۱۸۳۸) مدال پادشاهی(۱۸۳۵و۱۸۴۶) نشان رامفورد(۱۸۴۶) مدال آلبرت(۱۸۶۶) |
| پیشینه علمی | |
| رشته(های) فعالیت | شیمی و فیزیک تجربی |
| تأثیر گرفته از | همفری دیوی ویلیام توماس برند |
| دین | مسیحی |
| امضاء | |
 | |
فارادی به بررسی میدان مغناطیسی اطراف یک رسانا که از آن جریان مستقیم می‌گذرد پرداخت و نخستین مفاهیم میدان الکترومغناطیسی را در فیزیک بنیان نهاد. وی القای الکترومغناطیسی و برق‌کافت (الکترولیز) را کشف کرد. او همچنین ثابت کرد که میدان مغناطیسی بر پرتو نور اثر می‌گذارد و رابطه‌ای اساسی بین این دو برقرار است.[1][2] اختراعات او در زمینه دستگاه‌های چرخان الکترومغناطیسی، فناوری موتور الکتریکی را پی ریخت، و در اثر تلاش‌های او بود که الکتریسیته در فناوری کاربرد یافت.
با اینکه فارادی تحصیلات رسمی اندکی داشت و تنها کمی ریاضیات، مانند حساب دیفرانسیل و انتگرال، می‌دانست، یکی از اثرگذارترین دانشمندان تاریخ بود. برخی از مورخان علم[3] او را بزرگ‌ترین تجربه‌گر در تاریخ علم می‌دانند.[4] فاراد که واحد ظرفیت الکتریکی در سیستم SI است به افتخار او نامیده شد، و نیز ثابت فارادی، که بار الکتریکی یک مول الکترون است (حدود ۹۶٬۴۸۵ کولن). بر پایهٔ قانون القای فارادی، اگر میدان مغناطیسی با زمان تغییر کند، نیروی محرکه الکتریکی تولید می‌کند.
فارادی نخستین و معروف‌ترین استاد فولِریَن شیمی (Fullerian Professor of Chemistry) در انستیتوی سلطنتی بریتانیای کبیر بود؛ مقامی که همه عمر در اختیار داشت.
فارادی، دین‌دار و یکی از اعضای کلیسای ساندمانیان (Sandemanian Church)، یکی از فرقه‌های مسیحیت که در ۱۷۳۰ پایه‌گذاری شد و به ایمان و پایبندی کاملی نیاز دارد، بود. زندگی‌نامه‌نویسان خاطرنشان کرده‌اند که «حس عمیقی از یگانگی خدا و یکپارچگی طبیعت در زندگی و کارهای فارادی نفوذ داشت»[5]
مراحل نخستین زندگی
مایکل فارادی در نزدیکی الفنت و کستل، لندن به دنیا آمد. خانواده وی فقیر بود. پدرش جیمز، عضو ساندمانیان، یکی از فرقه‌های مسیحیت بود. جیمز در ۱۷۹۰ از Outhgill در Westmorland به لندن آمد جایی که او در آنجا آهنگر دهکده بود. مایکل فارادی جوان، یکی از چهار فرزند، فقط کمی در مدرسه درس خواند، و مجبور شد که تحصیل را پیش خود ادامه دهد.[7] در چهارده سالگی او کارآموز یک صحافی و فروشگاه کتاب به نام George Riebau شد و در هفت سال کارآموزی، کتاب‌های زیادی از جمله کتاب بهبود ذهن (The Improvement of the Mind) نوشته آیزاک واتس را خواند و مشتاقانه، اصول و پیشنهادهای آن را در زندگی به کار بست. او به علم و به‌ویژه الکتریسیته نیز علاقه‌مند شد. مخصوصاً از کتاب گفتگویی در شیمی (Conversations in Chemistry) نوشته جین مارست بسیار الهام گرفت.[8]
در بیست سالگی در ۱۸۱۲ و در پایان کارآموزی، او در سخنرانی‌های دانشمند سرشناس شیمی، هِمفری دِیوی، رئیس انجمن رویال، شرکت کرد. او سپس یک کتاب ۳۰۰ صفحه‌ای بر اساس سخنرانی‌های دیوی برایش فرستاد. پاسخ دیوی سریع، مهربانانه و دلچسب بود. وقتی دیوی بینایی خود را در اثر نیتروژن تری کلرید از دست داد، فارادی را به عنوان منشی استخدام کرد. در آن دوران فارادی شناخته‌شده نبود و گفته شده که همسر دیوی با او برخورد خوبی نداشت. به هر حال دیری نپایید که فارادی از دیوی پیش افتاد. فارادی در ریاضی مشکل داشت و جز اندکی از آن بلد نبود، بنابراین برایش سخت بود که از آنچه در آزمایشگاهش، دربارهٔ پدیده عجیب الکترومغناطیس می‌دید، تصویری نظری بسازد، گرچه سرانجام توانست.[9]
فارادی با سارا برنارد (Sarah Barnard) (۱۸۷۹–۱۸۰۰) در ۲ ژوئن ۱۸۲۱ ازدواج کرد اما فرزندی نداشت.[10] آن‌ها در ساندمانیان باهم آشنا شدند. حامی و مشاور او جان مدجک فولر بود که کرسی استادی فولرین شیمی را در مؤسسه رویال برپا کرد. فارادی نخستین و معروف‌ترین دارندهٔ این مقام بود که تا پایان عمر در آن ماند. او در خانه‌اش در همپتون کورت در ۲۵ اوت ۱۸۶۷ درگذشت.
دستاوردهای علمی
شیمی
آزمایش فارادی که به آن برق‌کافت (الکترولیز) می‌گویند، به کشف الکترون انجامید. او با عبور دادن جریان برق از یک ترکیب شیمیایی فلزدار (کلرید قلع) پی برد که یک واکنش شیمیایی در آن رخ می‌دهد.
الکتریسیته و مغناطیس
بزرگ‌ترین کار فارادی در الکتریسیته و مغناطیس بود. نخستین آزمایش او، ساختن پیل ولتایی با استفاده از هفت نیم‌پنی (سکه برنزی پادشاهی متحده) که با هفت ورقه از فلز روی و شش قطعه کاغذ که با آب نمک مرطوب شده، در کنار هم قرار می‌گرفتند، بود. او با آن، نمک فرنگی اصل (سولفات منیزی یا sulphate of magnesia) را تجزیه کرد. (نخستین نامه به Abbott در ۱۲ ژوئیه ۱۸۱۲)
در ۱۸۲۱، کمی بعد از اینکه شیمی‌دان و فیزیک‌دان دانمارکی، هانس کریستین اورستد، الکترومغناطیس را کشف کرد، همفری دیوی و دانشمند بریتانیایی ویلیام هاید وُلاستون (William Hyde Wollaston) تلاش کردند تا یک موتور الکتریکی طراحی کنند، اما نتوانستند.[2] فارادی پس از گفتگو با این دو، تصمیم به ساخت دو وسیله برای تولید آنچه که او چرخش الکترومغناطیسی (حرکت چرخشی پیوسته در اثر نیروی مغناطیسی اطراف یک سیم) می‌نامید، گرفت. اگر یک سیم غوطه‌ور در حمام جیوه با یک آهنربا که در وسط حمام جیوه قرار دارد، به الکتریسیته تولیدشدهٔ یک باتری شیمیایی وصل می‌شد، در اطراف آهنربا می‌چرخید. این وسیله، موتور هم‌قطب (Homopolar motor) نامیده می‌شود. این کشف و آزمایشها، فناوری الکترومغناطیس نوین را بنا نهاد. فارادی نتایج تحقیقات خود را منتشر کرد بدون این که از والستون و دیوی در آغاز کتاب یاد کند و این به ستیزه‌ای انجامید که باعث شد فارادی چند سال از تحقیق در الکترومغناطیس کناره گیرد.
فارادی در ۱۸۳۱، آزمایش‌هایش را، که در آن القای الکترومغناطیسی را کشف کرد، آغاز کرد. او پی برد که اگر یک آهنربا را از وسط یک حلقه سیمی عبور دهد، جریان الکتریکی در سیم پدید می‌آید. جوزف هانری نیز چند سال بعد به‌طور مشابهی خودالقایی را کشف کرد و هر دوی اینها بعد از کار فرانچسکو زانتِدِسکی (Francesco Zantedeschi) از سال ۱۸۲۹ تا ۱۸۳۰ در ایتالیا بود.[12]
او در آزمایش‌هایش همچنین نشان داد که جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی تولید می‌کند. سپس فارادی از آن برای ساخت مولد (دینامو)، شکل قدیمی ژنراتورهای توان الکتریکی، استفاده کرد. او نشان داد که در اطراف رسانای جریان‌دار، میدان مغناطیسی تولید می‌شود، اگرچه کارش را روی آن به‌پایان نرساند. آزمایش فارادی در القای الکترومغناطیسی، برای نخستین بار به صورت ریاضی با قانون القای فارادی (که بعدها یکی از معادلات ماکسول شد) بیان شد.
فارادی برای سرگرمی، به شیمی نیز می‌پرداخت و مواد شیمیایی مانند بنزن را کشف و سیستم اعداد اکسیداسیون و میعان گازها را پیش نهاد. او همچنین الکترولیز را کشف کرد و اصطلاحاتی مانند آند، کاتد، الکترود و یون را به کار برد و رواج داد.
دیامغناطیس
در ۱۸۴۵ او پدیدهٔ دیامغناطیسم و نیز آنچه که امروزه اثر فارادی می‌نامیم را کشف کرد؛ صفحهٔ پلاریزاسیون نوری که پلاریزاسیون خطی دارد را می‌توان با یک میدان مغناطیسی هم‌راستای انتشار نور، چرخاند. او در دفترچه‌اش نوشت که من بالاخره در توصیف یک منحنی مغناطیسی، یا خطوط نیرو، و در مغناطیس کردن شعاع نور موفق شدم. این نشان داد که میدان مغناطیسی و نور به هم مربوط هستند.
قفس فارادی
در کار روی الکتریسیته ساکن، فارادی نشان داد که در یک هادی باردار، بار الکتریکی، تنها روی سطح هادی قرار می‌گیرد و هیچ اثری بر داخل هادی نمی‌گذارد. این اثر حفاظتی در آنچه که آن را «قفس فارادی» می‌نامیم بکار رفته‌است.
استخدام دولتی
او سخنرانی‌هایی دربارهٔ شیمی و فیزیک شعله‌ها در مؤسسه رویال کرد که به نام تاریخ طبیعی شمع بود. این سخنرانی‌ها، سرآغاز سخنرانی‌های کریسمس (Christmas lectures) برای جوانان بود که هنوز هم همه‌ساله آنجا برگزار می‌شود. فارادی در طراحی آزمایشها معروف بود، اما ریاضی‌اش چندان خوب نبود. او آنقدر کم‌توقع و سخاوتمند بود که مقام ریاست انجمن رویال (مقام پیشین داوی) را منحل کرد. واحد ظرفیت خازنی، به افتخار او، فاراد نام‌گذاری شده‌است. تصویر او روی اسکناس ۲۰ پوندی انگلیس چاپ شد.
اواخر زندگی
مایکل فارادی در پیری
مایکل فارادی
آرامگاه مایکل فارادی در گورستان هایگیت
مجسمه مایکل فارادی در قصر Savoy در لندن اثری از John Henry Foley
جستارهای وابسته
کتاب‌های یگر
Book by Michael Faraday Faraday,Michael.Chemical Manipulation:Being Instructions to Student in Chemistry,on the Methods of Performing Expriments of Demonstration or of Reaserch,with Accuracy and Success. Ed.J.K.Mitchell. Philadelphia: Careyand Lea,1831
منابع
- Michael Faraday بایگانی‌شده در ۵ ژوئن ۲۰۱۳ توسط Wayback Machine entry at the 1911 Encyclopaedia Britannica hosted by LovetoKnow Retrieved January 2007.
- Institution of Engineering and Technology, London بایگانی‌شده در ۳ ژوئیه ۲۰۰۷ توسط Wayback Machine Archives, Michael Faraday
- Russell, Colin (2000), Michael Faraday: Physics and Faith, New York: Oxford University Press
- "best experimentalist in the history of science." Quoting Dr Peter Ford, from the University of Bath’s Department of Physics. Accessed January 2007.
- Baggott, Jim (2 September 1991), The myth of Michael Faraday: Michael Faraday was not just one of Britain's greatest experimenters. A closer look at the man and his work reveals that he was also a clever theoretician Retrieved on 2008-09-06.
- See National Portrait gallery NPG 269
- "Michael Faraday." History of Science and Technology. Houghton Mifflin Company, 2004. Answers.com 4 June 2007
- John H. Lienhard (1992), "Jane Marcet's Books", NPR television network (The Engines of Our Ingenuity ed.), KUHF-FM Houston, p. episode No.744 Retrieved on 2007-10-02.
- هاوکینگ، استیون. طرح بزرگ. انتشارات مازیار. صص. ۸۱.
- BFrank A. J. L. James, ‘Faraday, Michael (1791–1867)’, Oxford Dictionary of National Biography, انتشارات دانشگاه آکسفورد، Sept 2004; online edn, Jan 2008 accessed 3 March 2009
- Faraday, Michael (1844), "2", Experimental Researches in Electricity See plate 4.
- Brother Potamian (1913), [[:s:en:Catholic] "Encyclopedia (1913)/Francesco Zantedeschi"] Check
|پیوند=value (help), Wikisource Retrieved on 2007-06-16. - Detail of an engraving by Henry Adlard, based on an earlier photograph by Maull & Polyblank ca. 1857. See National Portrait Gallery, UK