Anglický fyzik Michael Faraday, ktorý vyrastal v chudobnej rodine, sa stal jedným z najväčších vedcov v histórii ľudstva. Jeho vynikajúce úspechy boli dosiahnuté v čase, keď veda bola údelom ľudí narodených v privilegovaných rodinách. Jednotka elektrickej kapacity, farad, je pomenovaná po ňom.
Faraday (fyzik): krátky životopis
Michael Faraday sa narodil 22. septembra 1791 v britskom hlavnom meste Londýn. Bol tretím dieťaťom v rodine Jamesa a Margaret Faradayových. Jeho otec bol kováč, ktorý bol v zlom zdravotnom stave. Pred svadbou jeho matka pracovala ako slúžka. Rodina žila v chudobe.
Do svojich 13 rokov navštevoval Michael miestnu školu, kde získal základné vzdelanie. Aby pomohol rodine, začal pracovať ako posol v kníhkupectve. Chlapcova pracovitosť zapôsobila na jeho zamestnávateľa. O rok neskôr bol povýšený na knihárskeho učňa.
Knihviazačstvo a veda
Michael Faraday chcel vedieť viac o svete; neobmedzoval sa len na reštaurovanie kníh. Po usilovnej každodennej práci trávil všetok svoj voľný čas čítaním kníh, ktoré zviazal.
Pomaly zistil, že ho zaujíma veda. Obzvlášť sa mu páčili dve knihy:
- Encyclopædia Britannica je zdrojom jeho vedomostí o elektrine a oveľa viac.
- Chemistry Talks – 600 strán prístupnej chémie od Jane Marset.
Bol tak zaľúbený, že časť svojho skromného príjmu začal míňať na chemikálie a prístroje, aby potvrdil pravdivosť toho, čo čítal.
Počas rozširovania svojich vedeckých vedomostí sa dopočul, že renomovaný vedec John Tatum sa chystá predniesť sériu verejných prednášok o prírodnej filozofii (fyzike). Aby ste sa mohli zúčastniť prednášok, museli ste zaplatiť poplatok jeden šiling - príliš veľa pre Michaela Faradaya. Jeho starší brat, kováč, zapôsobený rastúcou oddanosťou svojho brata vede, mu dal potrebné množstvo.
Zoznámte sa s Humphrey Davym
Faraday urobil ďalší krok smerom k vede, keď sa William Dance, zákazník kníhkupectva, spýtal Michaela, či by nechcel získať lístky na prednášky v Royal Institution.
Prednášajúci, Sir Humphry Davy, bol jedným z najznámejších svetových vedcov tej doby. Faraday sa chopil šance a zúčastnil sa štyroch prednášok o jednom z najnovších problémov chémie – o stanovení kyslosti. Sledoval experimenty, ktoré Davy robil na prednáškach.
Toto bol svet, v ktorom chcel žiť. Faraday si robil poznámky a potom k nim urobil toľko dodatkov, že vytvoril 300-stranový rukopis, ktorý sám zviazal a poslal Davymu ako znakďakujem.
V tom čase začal Michael na dvore kníhkupectva vykonávať zložitejšie experimenty na vytvorenie elektrickej batérie z medených mincí a zinkových kotúčov oddelených vlhkým slaným papierom. Používal ho na rozklad chemikálií ako síran horečnatý. Humphry Davy bol priekopníkom v tejto oblasti chémie.
V októbri 1812 skončilo Faradayovo učňovské obdobie a začal pracovať ako kníhviazač pre iného zamestnávateľa, ktorý sa mu nepáčil.
Šťastie by nebolo, ale nešťastie pomohlo
A potom tu bola pre Faradaya šťastná udalosť. V dôsledku neúspešného experimentu bol Humphry Davy zranený: to dočasne ovplyvnilo jeho schopnosť písať. Michaelovi sa podarilo niekoľko dní uchovávať poznámky pre Davyho, na ktorého zapôsobila kniha, ktorú mu poslal.
Keď sa skončilo krátke obdobie práce asistenta, Faraday poslal vedcovi odkaz, v ktorom ho požiadal, aby ho zamestnal ako svojho asistenta. Krátko nato bol jeden z Davyho laboratórnych asistentov prepustený za nevhodné správanie a Humphrey sa Michaela spýtal, či by nechcel zaplniť toto voľné miesto.
Chcel by pracovať v Kráľovskom inštitúte s jedným z najznámejších vedcov na svete? Bola to rečnícka otázka.
Kariéra v Royal Institution
Faraday nastúpil do úradu 1. marca 1813 vo veku 21 rokov.
Dostal dobre zaplatené a dostal izbu na bývanie v podkroví Kráľovského inštitútu. Michael bol veľmi spokojný a jeho spojenie s touto inštitúciou už nie jeprerušený na 54 rokov, počas ktorých sa stihol stať profesorom chémie.
Faradayovou úlohou bolo pripraviť vybavenie na experimenty a prednášky v Royal Institution. Najprv sa zaoberal chloridom dusnatým, výbušninou, ktorá zranila Davyho. Michael tiež nakrátko stratil vedomie počas ďalšej explózie a keď bol Humphrey opäť zranený, experimenty s touto zlúčeninou boli zastavené.
Po 7 mesiacoch v Royal Institution vzal Davy Faradaya so sebou na 18-mesačné turné po Európe. Počas tejto doby sa Michaelovi podarilo stretnúť s veľkými vedcami ako Andre-Marie Ampère v Paríži a Alessandro Volta v Miláne. Prehliadka istým spôsobom nahradila jeho univerzitné vzdelanie – Faraday sa počas tejto doby veľa naučil.
Väčšinu turné bol však nešťastný, keďže okrem vedeckej a sekretárskej práce musel čakať na Davyho a jeho manželku. Vedcova manželka nepovažovala Faradaya za rovnocenného kvôli jeho pôvodu.
Po návrate do Londýna všetko do seba zapadlo. Kráľovský inštitút obnovil Michaelovu zmluvu a zvýšil mu odmenu. Davy dokonca začal spomínať svoju pomoc vo vedeckých prácach.
V roku 1816, vo veku 24 rokov, mal Faraday svoju prvú prednášku o vlastnostiach hmoty. Konalo sa v Mestskej filozofickej spoločnosti. Zároveň publikoval svoj prvý vedecký článok o analýze hydroxidu vápenatého v časopise Science Quarterly.
V roku 1821, vo veku 29 rokov, bol Faraday povýšený na vedúceho domácnosti a laboratória Kráľovského inštitútu. V rovnakomoženil sa so Sarah Barnardovou. Michael a jeho manželka žili v inštitúte väčšinu nasledujúcich 46 rokov, už nie v podkroví, ale v pohodlnom priestore, ktorý kedysi obýval Humphry Davy.
V roku 1824 bol Faradayov životopis (fyzika) poznačený jeho zvolením do Kráľovskej spoločnosti. Bolo to uznanie, že sa stal významným vedcom.
V roku 1825 sa fyzik Faraday stal riaditeľom laboratória.
V roku 1833 sa stal Fullerovým profesorom chémie na Kráľovskom inštitúte Veľkej Británie. Faraday zastával túto pozíciu po zvyšok svojho života.
V rokoch 1848 a 1858 bol požiadaný, aby viedol Kráľovskú spoločnosť, ale odmietol.
Vedecké úspechy
Na opis Faradayových objavov vo fyzike by bolo treba viac ako jednu knihu. Nie je náhoda, že Albert Einstein mal vo svojej kancelárii fotografie iba troch vedcov: Isaaca Newtona, Jamesa Maxwella a Michaela Faradaya.
Napodiv, hoci sa slovo „fyzik“začalo používať ešte počas života vedca, on sám to nemal rád a vždy sa označoval za filozofa. Faraday bol muž, ktorý objavoval prostredníctvom experimentov, a bol známy tým, že sa nikdy nevzdal nápadov, na ktoré prišiel vďaka vedeckej intuícii.
Ak si myslel, že ten nápad stojí za to, experimentoval aj napriek mnohým zlyhaniam, kým nedosiahol to, čo očakával, alebo kým nebol presvedčený, že matka príroda dokázala, že sa mýlil, čo bolo mimoriadne zriedkavé.
Čo teda Faraday objavil vo fyzike? Tu sú niektoré z jeho najpozoruhodnejšíchúspechy.
1821: objav elektromagnetickej rotácie
Bola to predzvesť toho, čo nakoniec viedlo k vytvoreniu elektromotora. Objav bol založený na Oerstedovej teórii magnetických vlastností drôtu prenášajúceho elektrický prúd.
1823: Skvapalňovanie plynu a chladenie
V roku 1802 John D alton navrhol, že všetky plyny môžu byť skvapalnené pri nízkych teplotách alebo vysokom tlaku. Fyzik Faraday to empiricky dokázal. Najprv premenil chlór a amoniak na kvapalinu.
Kvapalný amoniak bol tiež zaujímavý, pretože, ako poznamenal Michael Faraday, fyzika procesu jeho odparovania spôsobila ochladenie. Princíp chladenia pomocou umelého odparovania verejne predviedol William Cullen v Edinburghu v roku 1756. Vedec pomocou pumpy znížil tlak v banke s éterom, v dôsledku čoho sa rýchlo vyparil. To spôsobilo ochladenie a na vonkajšej strane banky sa vytvoril ľad z vlhkosti vo vzduchu.
Význam Faradayovho objavu spočíval v tom, že mechanické čerpadlá dokázali premeniť plyn na kvapalinu pri izbovej teplote. Potom sa kvapalina odparila, ochladilo všetko naokolo, výsledný plyn sa mohol zhromaždiť a pomocou čerpadla opäť stlačiť do kvapaliny, pričom sa cyklus opakoval. Takto fungujú moderné chladničky a mrazničky.
V roku 1862 na svetovej výstave v Londýne Ferdinand Carré predviedol prvý komerčný stroj na výrobu ľadu na svete. Auto používalo ako chladiacu kvapalinu čpavok a toprodukoval ľad rýchlosťou 200 kg za hodinu.
1825: Objav benzénu
Benzén sa historicky stal jednou z najdôležitejších látok v chémii, a to v praktickom zmysle, to znamená, že sa používa na vytváranie nových materiálov, a v teoretickom zmysle na pochopenie chemickej väzby. Vedec objavil benzén v olejovom zvyšku zariadenia na výrobu svetelného plynu v Londýne.
1831: Faradayov zákon, vzorec, fyzika elektromagnetickej indukcie
Bol to mimoriadne dôležitý objav pre budúcnosť vedy a techniky. Faradayov zákon (fyzika) hovorí, že striedavé magnetické pole indukuje elektrický prúd v obvode a generovaná elektromotorická sila je priamo úmerná rýchlosti zmeny magnetického toku. Jedným z jeho možných záznamov je |E|=|dΦ/dt|, kde E je EMF a Ф je magnetický tok.
Napríklad pohybom podkovičkového magnetu po drôte vzniká elektrický prúd, pretože pohyb magnetu spôsobuje striedavé magnetické pole. Predtým bola jediným zdrojom prúdu batéria. Michael Faraday, ktorého objavy vo fyzike ukázali, že pohyb sa dá premeniť na elektrinu alebo, vedecky povedané, kinetická energia sa dá premeniť na elektrickú energiu, je teda zodpovedný za to, že väčšina energie v našich domácnostiach sa dnes vyrába z tento princíp.
Rotácia (kinetická energia) sa premieňa na elektrinu elektromagnetickou indukciou. A rotácia sa zase získava pôsobením vysokej pary na turbíny.tlak vytvorený energiou uhlia, plynu alebo atómu, alebo tlak vody vo vodných elektrárňach, alebo tlak vzduchu vo veterných elektrárňach.
1834: zákony elektrolýzy
Faraday, fyzik, významne prispel k vytvoreniu novej vedy elektrochémie. Vysvetľuje, čo sa deje na rozhraní medzi elektródou a ionizovanou látkou. Vďaka elektrochémii používame lítium-iónové batérie a akumulátory, ktoré poháňajú modernú mobilnú techniku. Faradayove zákony sú dôležité pre naše pochopenie elektródových reakcií.
1836: vynález tienenej kamery
Fyzik Faraday zistil, že keď je elektrický vodič nabitý, všetok nadbytočný náboj sa hromadí na jeho vonkajšej strane. To znamená, že vo vnútri miestnosti alebo kovovej klietky sa neobjaví žiadny dodatočný poplatok. Napríklad človek oblečený vo Faradayovom obleku, teda s kovovou podšívkou, nie je vystavený vonkajšej elektrine. Okrem ochrany ľudí možno Faradayovu klietku použiť na vykonávanie elektrických alebo elektrochemických experimentov, ktoré sú citlivé na vonkajšie rušenie. Tienené kamery môžu tiež vytvárať mŕtve zóny pre mobilnú komunikáciu.
1845: objav Faradayovho efektu – magneto-optického efektu
Ďalším dôležitým experimentom v dejinách vedy bol prvý, ktorý dokázal spojenie medzi elektromagnetizmom a svetlom, ktoré v roku 1864 úplne popísali rovnice Jamesa Clerka Maxwella. Fyzik Faraday zistil, že svetlo je elektromagnetická vlna: „Keďopačné magnetické póly boli na tej istej strane, to malo vplyv na polarizovaný lúč, ktorý tak dokazuje spojenie medzi magnetickou silou a svetlom…
1845: objav diamagnetizmu ako vlastnosti všetkej hmoty
Väčšina ľudí pozná feromagnetizmus s použitím bežných magnetov ako príkladu. Faraday (fyzik) zistil, že všetky látky sú diamagnetické – väčšinou slabo, ale sú aj silné. Diamagnetizmus je opačný ako smer aplikovaného magnetického poľa. Napríklad, ak umiestnite severný pól blízko silne diamagnetickej látky, potom sa bude odpudzovať. Diamagnetizmus v materiáloch, vyvolaný veľmi silnými modernými magnetmi, môže byť použitý na dosiahnutie levitácie. Dokonca aj živé veci ako žaby sú diamagnetické a môžu sa vznášať v silnom magnetickom poli.
End
Michael Faraday, ktorého objavy vo fyzike spôsobili revolúciu vo vede, zomrel 25. augusta 1867 v Londýne vo veku 75 rokov. Jeho manželka Sarah žila dlhšie. Pár nemal deti. Celý život bol oddaným kresťanom a patril k malej protestantskej sekte zvanej Sandemanians.
Ešte počas svojho života bol Faraday ponúknutý na pohreb vo Westminsterskom opátstve spolu s kráľmi a kráľovnami Veľkej Británie a vedcami ako Isaac Newton. Odmietol kvôli skromnejšiemu obradu. Jeho hrob, kde je pochovaná aj Sarah, možno nájsť na cintoríne Highgate v Londýne.
