法拉第的故事

法拉第的故事給法拉第的信：『當我讀到您在科學上的重要發現時，我深深地感到遺憾，我過去的歲月實在浪費在太無聊的事情上。』--拿破崙(1820)物理系王道維教授SaintHelenaIsland(資料整理：陳亦宏同學)1791年9月22日，法拉第誕生於倫敦鐵匠之家。法拉第的家，雖然窮，但不苦。他後來寫的信件或手記，從未提過「苦」這個字。「家裡的食物愈來愈少，我的食物是每星期一條小麥麵包，母親用一把銳利的刀，把麵包切成很多小片，我就一天吃兩片。」「我的教育只能提供我最基本的配備：簡單的閱讀、書寫與計算。學校以外的時間，我不是留在家裡，就是在馬路上散步。」一、學徒法拉第小學畢業後，就到雷伯先生的印書店工作。雷伯先生堅持書店工作要愉快，因為愉快是團隊工作的潤滑劑。他訓練店裡學徒的目的是讓他們發現自己的特長。雷伯先生一生只訓練三個學徒，結果一個成為「作家」，一個成為「戲劇家」，法拉第則成為「電機工程之父」--沒有人繼承他的衣缽。雷伯先生的印書店一、學徒法拉第工作時，會跟自己比賽，看能用多快的時間，多有效率的方法，把事情做好。能夠把很沉悶的工作，做得有趣又帶勁，這是一個從事科學實驗的研究者必須具備的本事。法拉第自發性的學習態度，即使在訂書機旁，也能學到一流大學所無法傳授的求學精神。跟自己比賽一、學徒法拉第在白天裝訂了什麼書，晚上就讀那本書。他頭腦的空檔已經被書籍預約滿了。他最常放在身邊的書《悟性的提升》，是以撒華茲寫給當時許多失學卻又想上進的年輕人的。裡頭寫道：『讀書就像吃核果。有人讀一大堆書，只嚼到一大把外殼，而沒有吃到裡面的核仁，結果味如嚼蠟。』找機會讀書一、學徒法拉第向一位藝術家學習繪畫與寫字，向都市哲學學會的同學學習文學寫作，向好友學習文法，以彌補他在正統文學教育的不足。大部分都市哲學學會的同學，都是來自下層社會的窮人，他們唯一的資產是有一顆上進、學習的心。自我學習的機會一、學徒機會是公平的，但經常被努力的人取得。1810年法拉第也參加了一個類似社區大學的科學研習會，學習科學新知法拉第認為理想的求學方法，關鍵在於做筆記。筆記的內容不是老師說話的錄音帶，而是上課內容的消化與自己思路的彙整。法拉第甚至認為，不會做筆記、整理自己思路的人，是求學路途的殘障者。一、學徒筆記自己籌錢作實驗萊頓瓶識馬伯樂當斯是皇家科學院的會員。1810年2月，當斯送一些科學報告，來雷伯的店裏裝訂。眼光銳利的當斯，看到法拉第的工作態度，就知道這是個人才。他在法拉第身邊站了一陣子，也被雷伯看在眼裡。雷伯把當斯請到店的一角，偷偷的給他看法拉第所作的筆記，當斯看了更是嘖嘖稱奇，沒想到裝訂書店裏有這麼一個科學瑰寶。隔天，當斯給法拉第四張票，可以聽化學家戴維四次的演講。法拉第上這四小時的課後，幾乎徹夜未眠地研讀、查資料後，寫成386頁筆記。1812年，法拉第成為正式的書籍裝訂師，並到另一間訂書店落腳。然而，他卻拒絕老闆晚上加班，而要去都市哲學學會聽課。後來法拉第給友人的信中寫道：「我必須退出哲學會的所有課程與討論，因為這些已經完全佔據了我的心思與時間。自從學徒訓練結束後，我在一個完全讓我失望的地方從事我的本行。每天醒來的第一個想法是：是不是今天就要辭職了？我比以前更沒有時間與自由，比以前更沉默了。比起不斷進步的科學列車，我好像愈來愈追不上最後一節車廂，也許我該止步了」轉捩點一、學徒在這關鍵時期，支持法拉第繼續走向科學之路的，是他的家人。法拉第的母親：『你的父親死之前，念念不忘的是，你有沒有快樂地在從事什麼電的實驗...』繼承父親的鐵匠事業、法拉第的哥哥鼓起手臂的肌肉說：『就憑這個，我還有足夠的力量，能搥更多的車輪讓妹妹去上學，讓家裡有更多的麵包吃。』1813年，他將上戴維課的筆記裝訂好後，寄給戴維。將他對科學的熱情交給了未來。轉捩點一、學徒首先他負責製備氯氣，這是一種容易爆炸的危險實驗，法拉第雖謹慎地實驗，還是爆炸了。但他沒有害怕、逃走，或不再進實驗室。他分析原因，再重做一次，終於能安全地掌握實驗。實驗室工作二、皇家科學會與戴維的歐陸之旅與戴維接觸的科學家們，本來也以為法拉第是出自哪所名校，一開始寒暄：「請問，您在哪裡取得博士學位？喔！你沒有。那麼，你是劍橋大學畢業的？也不是。總該是哪所中學畢業的吧？......什麼？只唸小學。那你還站在這裡做什麼，去跟馬伕站一處！」法拉第在1815年1月25日給好友愛伯特的信中，透露他沿途被人欺侮的事。戴維的妻子，把科學家當傭人用，把他呼來喚去、隨意叫罵。日子久了，連本來看中他的戴維也對他冷眼冷語。科學家的偽善歐洲之旅使法拉第發現，科學使人有知識，知識使人自以為是。逐漸地，科學家成為一種階層，講相同的專有名詞，來自相同的名校，抽相同品牌的菸，穿相同款式的皮鞋，連鞋端都要一樣的尖。當學習知識的階層，同時也是壟斷知識的階層時，法拉第要在其中學習，除了求學的欲望之外，也需要有一顆勇敢、強壯的心，才不會被別人的冷嘲熱諷所擊倒！「我離開家，離開我所愛的人，為的是什麼？世界、人類文明、禮俗、書本、語言，這些知識的獲取，我每天卻要付出人格被踐踏的代價。唉！終日被人當傻瓜、無賴看！為什麼這些有知識的人，不去看看那些天生誠實、正直、滿足和快樂的人呢？他們的心沒被玷污、思想純正、擇善棄惡。難道我長期期待學習的知識，末了也不過使我比別人更懂得虛張聲勢而已？知識啊！開我的眼睛，讓我看清知識無法除去人的虛謊與敗壞。文明能遮掩人心低劣、詭辯的慾望嗎？禮俗能隱藏人裡面比外面更黑暗的事實嗎？邪惡的人不也能寫出高尚的論調嗎？語言的學習真能給人更寬廣的視野嗎？不過如此罷了！難道，努力爬上知識巔峰，看到的只是被知識所敗壞和麻木虛空？唉！老友！我不知道我對知識的追求，是不是已經偏離了單純的喜愛和以智慧為樂！」1815年，皇家學院票選法拉第成為專任助理。戴維受採礦業委託，設計一種安全礦燈，法拉第只用三個月的時間，就製造出來。1816年，一名天文學家聲稱發現一種神奇的金屬，是地球上所不具有的，想高價賣出。法拉第仔細地分析後，發現這些樣本，不過是硫、鐵、鎳、砷的混合物。研究成果(略述)二、皇家科學會1818年，敘利亞大馬士革製造的彎刀，既薄又長且輕，十分銳利、竟然可以削斷鐵刃。經法拉第研究後，就發現這是鐵鉑合金，進而研發出更進步的碳鋼合金。他提出：「合金表面被蝕鏤的程度，與合金結構的穩定度有關。」此一看法成為材料工程的重要里程碑。後來法拉第發現政府熱衷於委託合金研究，是為了戰爭，就不再從事合金的研究了。法拉第一生堅持從事科學的人，要有科學道德，不要用科學去做殺人的利器。研究成果(略述)二、皇家科學會電磁轉動1821年，當時科學界還不知道如何將磁力轉成電力。法拉第研究出電磁轉動後，刊登出論文後，受到歐洲科學界注目。榮譽雖來，毀謗也至。『他沒受什麼教育，根本不明白自己在做什麼實驗。』其中最嚴厲的毀謗是『不要臉，他是抄歐勒斯頓的研究實驗』(抄襲別人的研究是學術界極為恥辱的大忌)即使有這麼多傑出的研究，法拉第還是只能擔任研究助理的職位。學歷太低，容易讓人認為他能力與智力不足。當法拉第身心交瘁時，撒拉支持著法拉第，她是法拉第實驗過程的見證者。法拉第一生中，只有一次想放棄科學，就是在這時。撒拉鼓勵丈夫走下去，妨礙他的不是電學，而是人。撒拉對法拉第說：「我寧願你像一個孩子，因單純而受到傷害；也不要像一個小人，因受傷害而處處對人設防。」1823年前，科學家認為只要是氣體，就永遠是氣體。法拉第相信道爾吞的原子論，作實驗證實液態水銀會變成氣態、然後附著在瓶上，以及氯氣能液化。法拉第推翻了科學界錯誤的認知。1824年，法拉第接受政府委託，研究改善玻璃品質。七年多的研究後，發現在玻璃製作過程中加入硼酸鹽，就可以使玻璃變得更清澈。1830年，法拉第研究出中世紀哥德式教堂裡，失傳的彩色玻璃製造技術，就是在玻璃製造過程中添加不同比例的氧化金屬化合物。研究成果(略述)二、皇家科學會二、皇家科學會1831年，在研究出電磁轉動後，經過長達十年的實驗失敗，法拉第做出最著名的研究：發電機。過程中，漫長進行沒有成果的實驗，是耐心的折磨。他寫道：「我是不是在證明一種根本不存在的東西？」發電機的研究報告發表時，震動科學界，並將該天定為電機工業誕生日。1931年，電機工業百年紀念日會場上，愛因斯坦在講台上講道：「我相信法拉第對普世的影響永遠沒有止盡，他在電磁場所留下的觀念，未來的世代還會繼續去探討。」研究成果(略述)二、皇家科學會二、皇家科學會發電機1833年，法拉第把電磁學轉到生物學上，並提出自然界中，無論是閃電、電鰻、電瓶裡的電，本質都相同。他也研究出電壓和電流的關係，但發現1820年時，德國已經有一個沒沒無聞的科學家發表過這個成果，法拉第立刻把研究發現歸給他──就是歐姆。1836年，法拉第提出，一個物體帶的靜電，分布在物體的表面，並以法拉第籠證明之。研究成果二、皇家科學會1840年，法拉第把磁鐵放在佈滿鐵屑的平面上，展現出磁場。1849年，法拉第研究電磁與重力的關係，他提出「電力也可以在真空中作用，因此電力的傳輸不需要以太存在的假設。」1857年，法拉第提出膠體化學──細小顆粒長期懸浮在空氣中或液體中的相態。研究成果二、皇家科學會法拉第退休後，研究水污染，並使得倫敦市議會建立污水道與污水處理廠。他也研究提高燈塔亮度的方法…1859年，法拉第對後來的研究者說：「讓你的想像力向前奔馳吧！用理智的判斷力與精確的原則去規範，再用嚴謹的實驗去拉緊韁繩吧！」研究成果二、皇家科學會法拉第晚年回顧道：「教育的開始與結束，都是謙卑。謙卑是深深地感到自己的不足。這種不足感，不是跟別人比較的，而是我們內心深處真實的貧乏…所以，真正的教育在於自我反省，這種自覺，就是教育的真諦。」論教育法拉第的學術地位高達巔峰之時，有人問他科學研究是不是一份很好的職業？法拉第搖搖頭回答道：「當我離開裝訂業學徒的工作，從事科學知識的探索，我本來以為，從此我將脫離內心的妒忌、苦毒。崇高的工作似乎可以改善人性。哪知崇高的科學工作並沒有改變人性，我依然軟弱、自私，而周圍的人也是一樣。唯一不同的是他們奉科學之名而為之，高舉科學並不能遮掩人性的軟弱。至於我，我只是一個參加一所上帝所開設大自然學校裡的小學生，在科學界愈久，我愈顯回轉成孩子般的單純。」從1825年到1862年，法拉第在皇家學院主持「星期五之夜討論會」，成為最受歡迎的科學教室。「我所能保證的是，每一次的演講，都是一場豐宴。」「每一場的演講，都是發現者親自來講理論怎麼形成，實驗怎麼進行。」(P.184適合口述。)星期五之夜討論會法拉第在讀書會「都市哲學學會」上發表〈論幻想力與判斷力〉：「最好的果子，總是掛在最高的枝頭上，需要最高的梯子才能摘到它。這個樓梯有二根支撐柱：判斷力與想像力。判斷力是學習來的，使人分別是非，能夠瞄準最好的果子在何處。想像力是從感覺來的，使人聯想不同事情的相似性，給人帶來喜悅，欣然接受往上爬的困難。判斷力加上想像力，就是讀書的智力。」「敏銳的心，是經常察覺到周圍大自然的豐富。有人用『唯物』的觀點，去解釋這一切，他們認為在純理性的追求，不需要有『心靈』的層次。唉！人不用『心靈』，怎能體會『唯物』的產物呢？」〈論幻想力與判斷力〉法拉第的指導教授─戴維法拉第科學聲望如日中天時，戴維卻漸走下坡。大科學家安培來到英國，要找的人是法拉第而不是戴維。法拉第自己過去的恩人，如今反成了敵人。皇家學會提案，將法拉第升為皇家會員，可以具有學術地位、自由選擇研究題目的自由。表決中十九票贊成，一票反對──應該是戴維投的。戴維外出旅行，經過阿爾卑斯山時，風雪大起，馬車陷入雪堆中。戴維與弟弟在雪地裡泥濘前進。所有榮華富貴、成就名利毫無助益，生命是那麼赤裸無助。他們倆在一座無人小教堂裡徹夜禱告，隔天風雪全停，戴維立刻返回英國，從此不再涉足宮廷舞會，不再爭科學名氣。戴維五、身邊的人戴維晚年時說：「智慧是什麼？智慧不是根據你知道了多少學問，而是根據你所相信的信仰；智慧不是根據你的成就來判斷，而是回到更基本的，你人生到底用什麼來判斷！」戴維一生的科學成就中，發現十五種化學元素，被稱為「無機化學之父」，但他說：「