Anglický fyzik Michael Faraday, který vyrostl v chudé rodině, se stal jedním z největších vědců v historii lidstva. Jeho vynikající úspěchy byly dosaženy v době, kdy věda byla údělem lidí narozených do privilegovaných rodin. Jednotka elektrické kapacity, farad, je pojmenována po něm.
Faraday (fyzik): krátká biografie
Michael Faraday se narodil 22. září 1791 v britském hlavním městě Londýně. Byl třetím dítětem v rodině Jamese a Margaret Faradayových. Jeho otec byl kovář, který byl ve špatném zdravotním stavu. Před svatbou jeho matka pracovala jako služka. Rodina žila v chudobě.
Do svých 13 let navštěvoval Michael místní školu, kde získal základní vzdělání. Aby pomohl rodině, začal pracovat jako poslíček v knihkupectví. Chlapcova píle na zaměstnavatele udělala dojem. O rok později byl povýšen na knihařského učně.
Knihvazba a věda
Michael Faraday chtěl vědět více o světě; neomezoval se pouze na restaurování knih. Po pilné každodenní práci trávil všechen svůj volný čas čtením knih, které svázal.
Pomalu zjišťoval, že se zajímá o vědu. Obzvláště se mu líbily dvě knihy:
- Encyclopædia Britannica je zdrojem jeho znalostí o elektřině a mnohem více.
- Chemistry Talks – 600 stran přístupné chemie od Jane Marset.
Byl tak zamilovaný, že začal utrácet část svého skromného příjmu za chemikálie a přístroje, aby potvrdil pravdivost toho, co četl.
Při rozšiřování svých vědeckých znalostí se doslechl, že se renomovaný vědec John Tatum chystal přednést sérii veřejných přednášek o přírodní filozofii (fyzice). Aby se člověk mohl zúčastnit přednášek, musel zaplatit poplatek jeden šilink - příliš mnoho pro Michaela Faradaye. Jeho starší bratr, kovář, ohromen rostoucí oddaností svého bratra vědě, mu dal potřebné množství.
Seznamte se s Humphrey Davym
Faraday udělal další krok směrem k vědě, když se William Dance, zákazník knihkupectví, zeptal Michaela, zda by nechtěl získat vstupenky na přednášky v Royal Institution.
Přednášející, Sir Humphry Davy, byl jedním z nejslavnějších světových vědců té doby. Faraday se chopil příležitosti a zúčastnil se čtyř přednášek o jednom z nejnovějších problémů v chemii – stanovení kyselosti. Sledoval experimenty, které Davy prováděl na přednáškách.
Toto byl svět, ve kterém chtěl žít. Faraday si dělal poznámky a pak k nim udělal tolik dodatků, že vytvořil 300stránkový rukopis, který sám svázal a poslal Davymu jako znamení.děkuji.
V této době začal Michael na dvorku knihkupectví provádět složitější experimenty s cílem vytvořit elektrickou baterii z měděných mincí a zinkových kotoučů oddělených vlhkým slaným papírem. Používal ho k rozkladu chemikálií, jako je síran hořečnatý. Humphry Davy byl průkopníkem v této oblasti chemie.
V říjnu 1812 Faradayovo učení skončilo a on začal pracovat jako knihař pro jiného zaměstnavatele, který se mu nelíbil.
Štěstí by nebylo, ale neštěstí pomohlo
A pak tu byla pro Faradaye šťastná událost. V důsledku neúspěšného experimentu byl Humphry Davy zraněn: to dočasně ovlivnilo jeho schopnost psát. Michaelovi se podařilo několik dní uchovávat poznámky pro Davyho, na kterého udělala dojem kniha, kterou mu poslal.
Když skončilo krátké období práce asistenta, Faraday poslal vědci zprávu, v níž ho požádal, aby ho najal jako svého asistenta. Krátce nato byl jeden z Davyho laboratorních asistentů propuštěn za nevhodné chování a Humphrey se zeptal Michaela, zda by nechtěl zaplnit toto volné místo.
Chtěl by pracovat v Královském institutu s jedním z nejslavnějších vědců na světě? Byla to řečnická otázka.
Kariéra v Royal Institution
Faraday nastoupil do úřadu 1. března 1813 ve věku 21 let.
Dostal dobře zaplaceno a dostal pokoj k bydlení v podkroví Královského institutu. Michael byl velmi potěšen a jeho spojení s touto institucí již nenípřerušen na 54 let, během kterých se mu podařilo stát se profesorem chemie.
Faradayovým úkolem bylo připravit vybavení pro experimenty a přednášky v Royal Institution. Nejprve se potýkal s chloridem dusitým, výbušninou, která zranila Davyho. Michael také nakrátko ztratil vědomí během další exploze, a když byl Humphrey znovu zraněn, experimenty s touto sloučeninou byly zastaveny.
Po 7 měsících v Royal Institution vzal Davy Faradaye s sebou na 18měsíční turné po Evropě. Během této doby se Michaelovi podařilo setkat se s velkými vědci jako Andre-Marie Ampère v Paříži a Alessandro Volta v Miláně. Prohlídka svým způsobem nahradila jeho univerzitní vzdělání – Faraday se během této doby hodně naučil.
Po většinu turné byl ale nešťastný, protože kromě vědecké a sekretářské práce musel čekat na Davyho a jeho ženu. Vědcova manželka nepovažovala Faradaye za sobě rovného kvůli jeho původu.
Po návratu do Londýna vše do sebe zapadlo. Královský institut obnovil Michaelovu smlouvu a zvýšil mu odměnu. Davy se dokonce začal zmiňovat o své pomoci ve vědeckých pracích.
V roce 1816, ve věku 24 let, Faraday přednesl svou první přednášku o vlastnostech hmoty. Konalo se v Městské filozofické společnosti. Ve stejné době publikoval svůj první vědecký článek o analýze hydroxidu vápenatého v Science Quarterly.
V roce 1821, ve věku 29 let, byl Faraday povýšen na vedoucího domácnosti a laboratoře Královského institutu. Ve stejnéoženil se Sarah Barnard. Michael a jeho žena žili v ústavu po většinu následujících 46 let, již ne v podkroví, ale v pohodlném prostoru, který kdysi obýval Humphry Davy.
V roce 1824 byla Faradayova biografie (fyzika) poznamenána jeho zvolením do Královské společnosti. Bylo to potvrzení toho, že se stal významným vědcem.
V roce 1825 se ředitelem laboratoře stal fyzik Faraday.
V roce 1833 se stal Fullerovým profesorem chemie na Královském institutu Velké Británie. Faraday zastával tuto pozici po zbytek svého života.
V letech 1848 a 1858 byl požádán, aby vedl Královskou společnost, ale odmítl.
Vědecké úspěchy
Popsat Faradayovy objevy ve fyzice by vyžadovalo více než jednu knihu. Není náhodou, že Albert Einstein měl ve své kanceláři fotografie pouze tří vědců: Isaaca Newtona, Jamese Maxwella a Michaela Faradaye.
Kupodivu, ačkoli se slovo „fyzik“začalo používat ještě za života vědce, on sám to neměl rád a vždy se nazýval filozofem. Faraday byl muž, který objevoval prostřednictvím experimentů, a byl známý tím, že se nikdy nevzdal myšlenek, na které přišel díky vědecké intuici.
Pokud si myslel, že ten nápad stojí za to, pokračoval v experimentech navzdory mnoha neúspěchům, dokud nedosáhl toho, co očekával, nebo dokud nebyl přesvědčen, že matka příroda dokázala, že se mýlí, což bylo extrémně vzácné.
Co tedy Faraday objevil ve fyzice? Zde jsou některé z jeho nejpozoruhodnějšíchúspěchy.
1821: objev elektromagnetické rotace
Byla to předzvěst toho, co nakonec vedlo k vytvoření elektromotoru. Objev byl založen na Oerstedově teorii magnetických vlastností drátu, kterým prochází elektrický proud.
1823: Zkapalňování plynu a chlazení
V roce 1802 John D alton navrhl, že všechny plyny by mohly být zkapalněny při nízkých teplotách nebo vysokých tlacích. Fyzik Faraday to empiricky dokázal. Nejprve přeměnil chlór a čpavek na kapalinu.
Kapalný čpavek byl také zajímavý, protože, jak poznamenal Michael Faraday, fyzika jeho odpařovacího procesu způsobila ochlazení. Princip chlazení pomocí umělého odpařování veřejně předvedl William Cullen v Edinburghu v roce 1756. Vědec pomocí pumpy snižoval tlak v baňce éterem, v důsledku čehož došlo k jeho rychlému odpařování. To způsobilo ochlazení a na vnější straně baňky se vytvořil led z vlhkosti ve vzduchu.
Význam Faradayova objevu spočíval v tom, že mechanická čerpadla dokážou při pokojové teplotě přeměnit plyn na kapalinu. Poté se kapalina odpařila a vše kolem se ochladilo, výsledný plyn se mohl shromáždit a pomocí čerpadla znovu stlačit do kapaliny, přičemž se cyklus opakoval. Takto fungují moderní chladničky a mrazničky.
V roce 1862 na světové výstavě v Londýně Ferdinand Carré předvedl první komerční stroj na výrobu ledu na světě. Vůz používal jako chladicí kapalinu čpavek a toprodukoval led rychlostí 200 kg za hodinu.
1825: Objev benzenu
Benzen se historicky stal jednou z nejdůležitějších látek v chemii, a to jak v praktickém smyslu, to znamená, že se používá k vytváření nových materiálů, tak v teoretickém smyslu k pochopení chemické vazby. Vědec objevil benzen v olejovém zbytku londýnského zařízení na výrobu osvětlovacího plynu.
1831: Faradayův zákon, vzorec, fyzika elektromagnetické indukce
Byl to mimořádně důležitý objev pro budoucnost vědy a techniky. Faradayův zákon (fyzika) říká, že střídavé magnetické pole indukuje v obvodu elektrický proud a generovaná elektromotorická síla je přímo úměrná rychlosti změny magnetického toku. Jedním z jeho možných vstupů je |E|=|dΦ/dt|, kde E je EMF a Ф je magnetický tok.
Například pohybem podkovovitého magnetu podél drátu vzniká elektrický proud, protože pohyb magnetu způsobuje střídavé magnetické pole. Předtím byla jediným zdrojem proudu baterie. Michael Faraday, jehož objevy ve fyzice ukázaly, že pohyb může být přeměněn na elektřinu nebo, vědecky řečeno, kinetická energie může být přeměněna na elektrickou energii, je tak zodpovědný za to, že většina energie v našich domácnostech se dnes vyrábí z tento princip.
Rotace (kinetická energie) se přeměňuje na elektřinu elektromagnetickou indukcí. A rotace se zase získává působením vysoké páry na turbíny.tlak vytvořený energií uhlí, plynu nebo atomu nebo tlak vody ve vodních elektrárnách nebo tlak vzduchu ve větrných elektrárnách.
1834: zákony elektrolýzy
Faraday fyzik významně přispěl k vytvoření nové vědy elektrochemie. Vysvětluje, co se děje na rozhraní mezi elektrodou a ionizovanou látkou. Díky elektrochemii používáme lithium-iontové baterie a akumulátory, které napájejí moderní mobilní techniku. Faradayovy zákony jsou důležité pro naše pochopení elektrodových reakcí.
1836: vynález stíněné kamery
Fyzik Faraday objevil, že když je elektrický vodič nabitý, veškerý přebytečný náboj se hromadí na jeho vnější straně. To znamená, že uvnitř místnosti nebo kovové klece se neobjevuje žádný další poplatek. Například člověk oblečený ve Faradayově obleku, tedy s kovovou podšívkou, není vystaven vnější elektřině. Kromě ochrany osob lze Faradayovu klec použít k provádění elektrických nebo elektrochemických experimentů, které jsou citlivé na vnější rušení. Stíněné kamery mohou také vytvářet mrtvé zóny pro mobilní komunikaci.
1845: objev Faradayova jevu – magneto-optického efektu
Další důležitý experiment v historii vědy byl prvním, který dokázal spojení mezi elektromagnetismem a světlem, které bylo v roce 1864 plně popsáno rovnicemi Jamese Clerka Maxwella. Fyzik Faraday zjistil, že světlo je elektromagnetická vlna: „Kdyžopačné magnetické póly byly na stejné straně, to mělo vliv na polarizovaný paprsek, který tak dokazuje spojení mezi magnetickou silou a světlem…
1845: objev diamagnetismu jako vlastnosti veškeré hmoty
Většina lidí zná feromagnetismus s použitím běžných magnetů jako příkladu. Faraday (fyzik) zjistil, že všechny látky jsou diamagnetické – většinou slabě, ale jsou i silné. Diamagnetismus je opačný než směr aplikovaného magnetického pole. Pokud například umístíte severní pól do blízkosti silně diamagnetické látky, pak se bude odpuzovat. Diamagnetismus v materiálech, vyvolaný velmi silnými moderními magnety, může být použit k dosažení levitace. Dokonce i živé věci, jako jsou žáby, jsou diamagnetické a mohou se vznášet v silném magnetickém poli.
Konec
Michael Faraday, jehož objevy ve fyzice způsobily revoluci ve vědě, zemřel 25. srpna 1867 v Londýně ve věku 75 let. Jeho žena Sarah žila déle. Pár neměl děti. Celý život byl oddaným křesťanem a patřil k malé protestantské sektě zvané Sandemanians.
Ještě za svého života byl Faradayovi nabídnut pohřeb ve Westminsterském opatství spolu s králi a královnami Velké Británie a vědci jako Isaac Newton. Odmítl kvůli skromnějšímu obřadu. Jeho hrob, kde je také pohřbena Sarah, lze nalézt na hřbitově Highgate v Londýně.
