Michael Faraday

Michael Faraday (22. september, 1791 - 25. ágúst, 1867) var enskur vísindamaður sem átti þátt í framförum á sviði rafsegulfræða og rafeindafræða. Helstu uppgötvanir hans eru rafsegulspönnun, mótseglun og rafsundrun.

Þrátt fyrir að Faraday hafi ekki fengið mikla formlega menntun var einn áhrifamesti vísindamaður sögunnar. Það var með rannsóknum sínum á segulsviðinu kringum jafnstraumsleiðara sem Faraday lagði grunninn að hugtakinu rafsegulsvið í eðlisfræði. Faraday uppgötvaði einnig að segulsvið gæti haft áhrif á ljósgeisla og það væri undirliggjandi samband á milli fyrirbæranna. Á sviðaðan hátt uppgötvaði hann lögmál rafsegulspönnunar, mótseglunnar og rafsundrunar. Uppfynningar hans á rafsegulssnúningstækjum lögðu jafnframt grundvöllinn að rafdrifinni hreyfiltækni, og er einna helst vegna hans sem rafmagn varð raunverulegur möguleiki í tækni.

Sem efnafræðingur uppgötvaði Faraday Bensen Royal British Society, og rannsakaði holuefni vetnis í klór og fann upp fyrri útgáfu af Bunsen brennaranum og kerfi af oxunartölum, sem mæla oxunarstig efna. Faraday stóð einnig fyrir því að hugtök eins og forskaut, bakskaut, rafpóll og jón urðu víðþekkt. Faraday varð að lokum fyrsti Fullerian prófessorinn við the Royal Institution of Great Britain þar sem hann var æviráðinn.

Faraday var framúrskarandi tilraunamaður sem setti fram hugmyndir sínar á skýru og einföldu máli. Stærfræðikunnátta hans var hins vegar ekki betri en svo að hann skildi hornafræði og einfalda algebru. James Clerk Maxwell tók verk Faraday auk annarra og setti það upp í stærðfræðijöfnur sem eru nú álitnar grundvöllur allra nútímakenninga í rafsegulfræði. Maxwell skrifaði við notkun Faradays á kraftlínum að Faraday hefði í raun verið góður stærðfræðingur og að aðferðir hans myndu koma stærðfræðingum framtíðarinn til góðra nota. Alþjóðlega mælieiningin fyrir rafrýmd er skýrð Farad eftir honum.

Albert Einstein var með mynd af Faraday á veggnum sínum ásamt myndum af Isaac Newton og James Clerk Maxwell. Eðlisfræðingurinn Ernest Rutherford sagði: Þegar hugað er að magni og umfangi uppgötvana hans er enginn heiður svo mikill að Faraday eigi hann ekki skilið, hann var með þeim fremstu á sviði vísindalegra uppgötvanna.

Æviágrip.

Faraday fæddist í Newington Butts, sem nú er hluti af London hverfinu Southvark, en var þá úthverfi sem tilheyrði Surrey. Fjölskylda hans var ekki vel efnuð. Faðir hans James var meðlimur í kristilega Glassite sértrúarsöfnuðinum. James Faraday flutti með konu sinni og tveimur börnum til London veturinn 1790 frá Outhgill í Westmorland þar sem hann hafði starfað sem lærlingur járnsmiðs. Michael fæddist um haustið sama ár. Hinn ungi Michael Faraday sem var þriðji af fjórum hlaut eingöngu grunnskólamenntun og þurfti því að mennta sig sjálfur. Þegar hann varð fjórtán ára gerðist hann lærlingur hjá George Riebau, sem var bókbindari og bókasali á Blandford götu. Á sínun sjö lærlingsárum las Faraday margar bækur og þar á með The Improvement of the Mind eftir Isaac Watts. Á sínum lærlingsárum fékk Faraday mikinn áhuga á vísindum og sérstaklega á rafmagni, en hann fékk einkum innblástur frá bókinni Conversations on Chemistry eftir Janes Marcet.

Árið 1812 þegar Faraday var tvítugur og var að ljúka lærlingstímabili sínu byrjaði hann að sækja fyrirlestra hjá hinum mikilsmetna efnafræðingi Humphry Davy hjá Royal Institution og Royal Society og John Tatum stofnanda City Philosophical Society. Faraday fékk marga miða á þessa fyrirlestra að gjöf frá William Dance sem var einn af stofnendum Royal Philharmonic Society. Faraday sendi Davy í kjölfarið þrjúhundruð blaðsíðna bók sem byggð var á glósum sem hann hafði tekið á þessum fyrirestrum. Davy svaraði Faraday skjótt og eftir að hafa tapaðð sjóngetu sinni í slysi við vinnslu á köfnunarefnistríklóríði ákvað hann að ráða Faraday sem ritara sinn. Þegar einn aðstoðarmaður Royal Instituon var rekinn var Sir Humphry Davy beðinn um að finna staðgengil og þá skipaði hann Faraday sem Efnifræðiaðstoðarmann Royal institution þann fyrsta mars 1813.

Í stéttarskiptu þjóðfélagi Englands þess tíma var Faraday ekki álitinn hefðarmaður. Þegar Davy ákvað að fara í reisu um heimsálfuna milli 1813 og 1815 vildi þjónn hans ekki fara. Í staðinn fór Faraday sem vísindalegur aðstoðarþjónn Davy's í ferðina og var beðinn um að vera einkaþjónn Davy's þar til staðgengill yrði fundinn í París. Faraday var því þvingaður til að vera bæði þjónn og aðstoðarmaður Davys í ferðinni. Jane Apreece, kona Davy, neitaði að líta á Faraday sem jafningja og gerði Faraday lífið svo leitt að hann íhugaði að fara aftur til Englands og gefast alfarið upp á vísindum. Ferðin veitti honum samt sem áður aðgengi að færustu vísindamönnum Evrópu og ýmsum örvandi hugmyndum.

Faraday kvæntist Sarah Barnard (1800-1879) þann tólfta júlí 1821. Þau hittust hittust vegna fjölskyldna sinna í Sandemanian kirkjunni og Faraday játaði trú sína við Sandemanian söfnuðinn mánuði eftir brúðkaup þeirra. Þau eignuðust engin börn.

Í júní árið 1832 veitti Oxford háskolinn Faraday doktorsgráðu í einkarétti. Á lífsskeiði sínu hafnaði Faraday riddaratign tvisvar og hafnaði því að verða forseti Royal Society. Faraday var kosinn sem erlendur meðlimur við Royal Swedish Academy of Sciences árið 1838 og var einn af átta erlendum meðlimum sem kosnir voru í French Academy of Sciences árið 1844.

Árið 1848 var Faraday gefið hús í Hampton Court í Middlesex, þar sem hann þurfti hvorki að borga fyrir húsið né uppihald. Árið 1858 hætti Faraday störfum og flutti í húsið.

Þegar Faraday var beðinn um aðstoð við gerð efnavopna af Breskum stjórnvöldum vegna Krímsskagastríðsins (1853-1856) neitaði hann vegna siðferðilegra ástæðna.

Faraday lést í húsi sínu í Hampton Court 25. ágúst 1867. Faraday hafði áður neitað greftri í Westminster Abbey, en þar er minnismerki um hann rétt hjá grafhýsi Isaac Newton.

Vísindaleg afrek.

Efnafræði.

Fyrstu verk Faraday á sviði Efnafræði voru gerð þegar hann var aðstoðarmaður Humphry Davy. Faraday tók sérstaklega þátt í rannsóknum á klór. Hann uppgötvaði tvö ný efnasambönd af klór og kolefni. Hann framkvæmdi fyrstu tilraunina á sveimi lofttegunda. Fyrirbæri sem fyrst var uppgötvað af John Dalton og vísindalegt mikilvægi þess síðar leitt í ljós af Thomas Graham og Joseph Loschmidt. Faraday tókst að breyta nokkrum lofttegundum í vökva, rannsaka málmblendi stáls og búa til nokkrar nýjar tegundir af gleri sem ætlað var ljósfræðilegan tilgangi. Eitta sýni þessara nýju þungu glerja öðlaðist í kjölfarið sögulegt mikilvægi. Þegar glerið hafði verið sett á segulsvið gat Faraday ákvarðað snúning á fletinum af skautun ljóssins. Þetta sýni var einnig fyrsta efnið sem fannst sem fældist segulskaut.

Faraday fann upp forvera af því sem seinna varð Bunsen brennarinn sem er notaður um allan heim sem hentugur hitagjafi. Faraday uppgötvaði einnig hrein efni eins og Bensen og breytti lofftegundum í vökvaform t.d. klór. Breyting lofttegunda í vökva sýndi fram á að lofttegundir eru gufur úr vökvum sem hafa mjög lágt suðustig og renndi einnig stoð undir hugtakið sameindaþyrpingu. Árið 1820 skýrði Faraday frá efnsamböndum úr kolefni og klór og gaf út skýrslu um niðurstöður sínar árið eftir. Faraday ákvarðaði einnig samsetningu holuefnis vetnis í klór sem hafði hafði verið uppgötvað af Humphry Davy 1810. Faraday uppgötvaði lika lögmál rafsegulspönnunar og stóð fyrir því að hugtök eins og forskaut, bakskaut, rafpóll og jón urðu víðþekkt, en þessi hugtök er að stórum hluta komin frá William Whewell.

Faraday var fyrstur manna til að skýra frá því sem seinna varð kallað málmöreindir. Árið 1847 uppgötvaði hann að ljósfræðileg einkenni gullörsvifa voru öðruvísi en einkennin hjá þungamálmi. Þetta var sennilega fyrsta rannsóknin á áhrifum skammtastærða og hægt er að telja þetta upphaf nanovísinda.

Rafmagn og segulmagn.

Faraday er best þekktur fyrir rannsóknir sínar á sviði rafmagns og segulmagns. Fyrsta skráða tilraunin hans var bygging á nematurni með sjö smápeningum uppröðuðum saman með sjö diskum af þynntu sinki og sex blöðum með saltvatni. Með þessum turni liðaði hann í sundur magnesíumsúlfat.

Árið 1821, stutti eftir að danski eðlis- og efnafræðingurinn Hans Christian Ørsted uppgötvaði rafsegulmagn reyndu Davy og William Hyde Wollaston að búa til rafmagnsmótor en þeim mistókst. Eftir að Faraday hafði rætt vandamálin við þá byggði hann tvö tæki sem frammkölluðu það sem hann kallaði rafsegulknúinn snúning. Þessar tilraunir og uppfinningar Faraday lögðu grunninn að nútíma rafsegultækni. Í æsingi sínum birti Faraday niðurstöður sínar án þess að gera grein fyrir hlutverkum Wollaston og Davy og versnaði samband hans við Davy í kjölfarið.