这位科学家的数学很烂

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这位科学家的数学很烂

原创 围城里的猫 MathSpark 2024-03-06 08:00 陕西

一个来自贫民窟的男孩改变了科学世界，尽管缺乏正规教育，但他凭借好奇心和毅力克服困难。



在现代社会电力以无数种方式为我们的生活提供动力，从照亮我们家园的灯光到将我们与世界连接起来的设备。这些便利的旅程，植根于过去，像迈克尔·法拉第这样的先驱者为我们今天享受的舒适铺平了道路。


法拉第

法拉第的早年生活与后来定义他的科学发现的世界相去甚远。由于接受正规教育的机会有限，他所凭借使他永不满足的好奇心和对知识的不懈追求，驱使他超越环境的限制探索科学世界。

黑暗中的火花

19 世纪初，伦敦是一座对比鲜明的城市。虽然它是进步和工业创新的中心，但它也是许多居民每天面临贫困的地方。出生于1791年的迈克尔·法拉第就是从小就面临这些恶劣条件的人之一。

法拉第的家人在泰晤士河南岸的一个贫困社区长大，入不敷出。他的父亲是一名铁匠，几乎无法养家糊口，这使得法拉第的早年生活一直在与贫困作斗争。教育是法拉第和其他许多与他处境相同的人无法承受的奢侈品。学校稀缺，工人阶级所能获得的教育质量充其量也只是最低限度。

法拉第的正规教育仅限于他在学校获得的基本阅读和写作技能，这是当时贫困儿童接受基础教育的常见来源。然而，法拉第缺乏正规教育，但他用对知识的渴望和对周围世界与生俱来的好奇心弥补了这一点。13 岁时，法拉第开始担任装订工的学徒。这份工作虽然要求很高，而且远离他后来所生活的科学世界，但却为他提供了一个独特的机会。经过他手中的书籍为新思想和发现打开了窗户。法拉第如饥似渴地阅读，吸收了广泛学科的信息。这种自我导向的教育为他日后的成就奠定了基础。

在他接触到的书籍中，有一本给他留下了特别深刻的印象。它强调了观察和批判性思维的重要性，这些原则将指导法拉第的科学探究方法。受到发明家和科学家故事的启发，他梦想着过一种不同的生活，超越出身卑微的局限。当法拉第了解到亚历山德罗·伏打发明的伏打电池时，他对科学的热情进一步被点燃。产生连续电流的概念让他着迷，并让他走上了科学探索的道路。

尽管法拉第缺乏正规的科学教育，但他决心要留下自己的印记。在他的好奇心和一些认识到他潜力的关键人物的鼓励下，他从装订车间到科学发现前沿的旅程即将开始。

法拉第在科学上的突破

当迈克尔·法拉第有机会参加英国皇家学会著名化学家汉弗莱·戴维爵士的讲座时，他的生活发生了重大转变。这一事件在宏伟的计划中看似微不足道，却标志着法拉第在科学界崛起的开始。这次讲座涵盖了化学和电学方面的最新发现，激发了法拉第的想象力，并坚定了他追求科学事业的决心。


汉弗莱·戴维爵士。

尽管法拉第充满热情和决心，他的道路仍然艰难。科学研究的世界是一个封闭的圈子，没有正规教育或人脉很难进入。他并没有被吓倒，他仔细地抄写了戴维斯演讲的笔记并将其发送给英国皇家学会，希望获得认可甚至就业。他的努力最初遭到了沉默，这种反应可能让许多人感到沮丧。然而，法拉第的坚持在一次幸运地邂逅后得到了回报。

法拉第工作的装订店的顾客威廉·丹斯认识到了他的潜力，并向他介绍了汉弗莱·戴维爵士。在一次不幸的实验室事故导致戴维的视力暂时受损后，法拉第获得了一个临时职位来协助这位著名科学家。尽管这个角色很不起眼，但这正是法拉第所需要的。他以勤奋和热情对待这份工作，很快就证明了自己超越琐碎工作的价值。

法拉第最初在皇家研究所的职责远非光鲜亮丽。他最初是一名洗瓶工，处于机构等级制度的最底层。然而，他敏锐的观察能力和不懈的职业道德并没有被忽视。戴维从伤病中恢复过来并认识到法拉第的潜力，任命他为实验室助理。这一角色为法拉第提供了科学实验和研究方面宝贵的实践经验。与戴维一起工作，法拉第接触了当时的尖端科学。他协助进行了从化学分析到研究不同气体特性的实验。这段学徒时期对于法拉第实验技能和科学思维的形成至关重要。

电动梦想

迈克尔·法拉第在皇家研究所的任期标志着一系列实验的开始，这些实验为现代电磁理论奠定了基础。他的第一个重大贡献是发明了电动机，这是一种将电能转化为机械运动的装置。这一突破源于法拉第对亚历山德罗·沃尔塔等先前科学家的工作的迷恋以及他自己对磁场和电的细致实验。

法拉第严重依赖观察和动手实验，由于他有限的数学训练和刻意选择理解他所研究的现象，这种方法是必要的。在他的一项具有里程碑意义的实验中，法拉第使用一碗水银、一块磁铁和一根载流导线来证明电流可以在磁铁周围产生圆周运动。该实验展示了电动机背后的原理，为电和磁之间的直接关系提供了第一个证据。

在此初步成功的基础上，法拉第继续探索磁场和电流之间的相互作用。他坚持不懈的实验导致了电磁感应的发现，即变化的磁场可以在导体中感应出电流的原理。这一发现为发电提供了基础，从根本上改变了人们对电力的理解和使用方式。法拉第在电磁感应方面的工作是革命性的，但它也是进一步探索的起点。他假设了其他形式的电磁相互作用的可能性，为未来科学家揭示电磁现象的全谱奠定了基础。他的实验非常详细并被仔细记录，这对于那些继续他的工作的人来说是宝贵的资源。

超越方程式的遗产

迈克尔·法拉第对科学的贡献远远超出了他的直接发现。他的工作为物理学和工程学的重大进步奠定了基础，影响了一代又一代的科学家和发明家。尽管法拉第缺乏正式的数学训练，但他对电磁现象的直观理解和他创新的实验技术为其他人提供了丰富的基础。

法拉第工作的重要性在他的时代就得到了认可，但其全部影响是通过他的追随者的努力才得以实现的。苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尤其受到法拉第实验的影响。麦克斯韦的数学天才使他能够将法拉第的观察结果形式化为一组方程，描述电场和磁场的行为及其相互关系。麦克斯韦方程组提供了一个支撑所有经典电磁学的理论框架，将电、磁和光统一到一个理论框架中。


詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。

法拉第的发明和发现具有改变日常生活的实际应用。例如，电动机成为无数设备和机器的关键部件，实现了任务自动化和新技术的开发。同样，电磁感应原理是现代发电和配电系统的核心，从水力发电大坝的涡轮机到调节电网电压水平的变压器。随着法拉第的工作融入现代技术的结构，他的科学方法继续鼓舞人心。他的遗产在为我们的世界提供了无数的电动力。

天才背后的人

迈克尔·法拉第对科学的影响是有据可查的，除了这些伟大的发现，他还有着简单，奉献和正直的个人生活。法拉第实验室外的生活反映了他所珍视的价值观，让我们得以一窥这位历史上最有影响力的科学家之一的性格。

法拉第出生于一个工人阶级家庭，尽管他在科学界崭露头角，但从来没有忘记他从哪里来。他的早期经历塑造了他的世界观，向他灌输了一种谦逊感，以及对教育和努力工作所能提供的机会的深刻认识。法拉第的谦逊一直是他一生的一个决定性特征，影响着他与科学精英和公众的互动。



1821 年，法拉第与莎拉·巴纳德结婚，他们婚姻的特点是相互尊重和支持。莎拉在法拉第的生活中发挥了至关重要的作用，在他应对科学生涯的挑战时提供了情感和实际的支持。尽管他们的婚姻中没有孩子，但这对夫妇有着深厚的感情，莎拉经常协助法拉第工作，并在他紧张的日程中保证他的幸福。

法拉第的个人诚信在他的职业生涯中也很明显。他以科学研究中的道德行为而闻名，强调准确性、诚实和公开分享知识的重要性。法拉第对教育的承诺超出了他自己的学习范围。他热衷于科学传播，举办旨在让包括儿童在内的更广泛受众接触科学的讲座。他的圣诞讲座最初是作为一种教育年轻人科学的方式，后来成为一种延续至今的传统。

尽管法拉第的科学成就获得了认可和赞誉，但他仍然脚踏实地。他拒绝了授予他的爵士头衔和其他荣誉，因为他认为这些荣誉可能会分散他的工作注意力或与他的个人价值观相冲突。他拒绝封爵的决定尤其证明了他坚持“朴素的法拉第先生”的信念，这反映了他的身份植根于简单，并且专注于他的科学追求而不是个人荣耀。法拉第晚年继续他的研究，尽管由于健康状况恶化而放慢了研究速度。然而，他对了解自然世界的热情从未减弱。他的遗产还在于他树立了一个正直的人的榜样，致力于追求知识和改善人类。



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