電生磁所以磁也生電?

文/胡妙芬 |2020.11.25
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這在當時是最熱門的科學問題之一。許多科學家拚命想證明磁力與電力其實是同一種力。但是大多數人都失敗了,真正成功的第一人是英國紐因頓出身的鐵匠之子麥可.法拉第(Michael Faraday)。圖/陳彥伶
本文摘自 《科學史上最有梗的20堂物理課》 親子天下出版 圖/陳彥伶
在19世紀初期,科學演示是上流社會時髦優雅的社交場合。每次演講都能吸引數百甚至上千人買票入場。門票收入也是當時研究院經費的重要來源。圖/陳彥伶

文/胡妙芬

在人們開始認識到電與磁的內在關聯後,就開啟了19世紀的「電磁時代」。人們原本以為,電磁之間沒有瓜葛,但在1820年,厄斯特(Hans Oersted)竟發現「電會生磁」(詳見國中理化課本「電與磁」單元)!科學家們的大腦很快就浮出下一個問題,既然電會生磁,要是反過來──磁也會生電嗎?

這在當時是最熱門的科學問題之一。許多科學家拚命想證明磁力與電力其實是同一種力。但是大多數人都失敗了,真正成功的第一人是英國紐因頓出身的鐵匠之子麥可.法拉第(Michael Faraday)。

法拉第雖然有著「麥可」這樣的菜市場名,在那個年代卻是與小說家狄更斯(Charles Dickens)同享盛名的歐洲傳奇人物。由於他步入「電」壇的過程實在太勵志了,所以讓我們從他的童年說起,再進入他發現磁生電的科學過程。

夾縫中求生存

麥可.法拉第出生在貧困的鐵匠之家,在四個孩子中排行第三。因為爸爸健康不佳經常無法工作賺錢,所以他很年輕就輟學,開始掙錢養家糊口。13歲的小法拉第,第一份工作是送報紙。當時的報紙與現在不同,是由好幾戶人家輪流傳閱,法拉第的工作就是在前一家人看完報紙後,把報紙送去下一戶人家。因為他勤奮認真,老闆免費收他做裝訂廠的學徒,經過幾年學習,就能正式為人裝訂書籍。

當時的書籍也與現在不同。很多人會買書籍的散冊,然後請工廠幫忙裝訂成自己喜愛的模樣,所以書籍常會留在裝訂廠好幾天。法拉第就趁著午休或晚上空閒時,一本本的把這些昂貴的書讀完,培養出對科學的興趣,尤其是化學和電學。

那時裝訂廠有位老主顧是英國皇家研究院的會員。他疼惜法拉第這年輕人勤奮好學,就送了4張化學家漢弗里.戴維爵士(Sir Humphry Davy)的演講會入場券給法拉第。戴維這位倫敦的大明星在皇家研究院的科學演示場場爆滿,票價雖昂貴,每次仍吸引滿座的上流紳士與名門淑女。

勤奮創造機會

興奮的法拉第當然不會浪費這個大好機會,他不但用耳朵聽、用眼睛看,手還忙個不停寫下演講重點,並把實驗裝置用素描記錄下來,最後用他最拿手的裝訂技術做成一本精美的書。

經過這場科學洗禮,年輕的法拉第整顆心都飛到科學那邊去,不想再當一個裝訂工了。於是他毛遂自薦寫信給皇家研究院的院長,但根本沒有回音。因為那年代的英國社會階級分明,像法拉第這樣的工人連紳士都談不上。然而法拉第不氣餒,直接寫信給戴維,還附上聽講時做的精美筆記,但這封信同樣石沉大海。

直到有一天,戴維做實驗時發生爆炸。他眼睛受傷,急需一位助手幫他記錄實驗,這才想起那個寄來精美筆記的年輕人,緊急把法拉第找來幫幾天的忙。更幸運的是,幾個月後,皇家研究院一位助理不知為何跟同事吵架而被解雇。戴維很快的推薦法拉第接手這個助理職位,薪水是一周25先令*,以及享有暖爐燃料免費,還可以住在研究院頂樓宿舍房間裡的待遇。

就這樣,法拉第好不容易進入科學殿堂,達成以科學為職業的夢想。沒想到才過半年又有變化。戴維打算啟程去歐洲各地拜訪科學家,並到法國受領拿破崙頒發的科學獎章。當時的法國正在和英國打仗,戴維的僕人不願冒險去敵國,戴維只好堅持要法拉第同行;法拉第一路上除了幫忙做實驗,還被戴維夫人當成僕人般羞辱、使喚。當他終於再回到皇家研究院後,如何從只上過幾年學的裝訂工人鹹魚翻身,被認可為真正有能力的科學家呢?關鍵就在1821年,法拉第提出「電磁轉動」,而這正是榮耀與麻煩的共同開端。(待續)

編註

考量通貨膨脹及當地物價指數,相當於現在新台幣1萬3千元。

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