Ма́йкл Фарадэ́й (, , — , ) — англійскі фізік-эксперыментатар і хімік Вялікобрытаніі XIX стагоддзя. Член Лонданскага каралеўскага таварыства (1824) і мноства іншых навуковых арганізацый, у тым ліку замежны ганаровы член Пецярбургскай акадэміі навук (1830).
Адкрыў электрамагнітную індукцыю, якая ляжыць у аснове сучаснага прамысловай вытворчасці электрычнасці і многіх яго ўжыванняў. Стварыў першую мадэль электрарухавіка. Сярод іншых яго адкрыццяў — першы трансфарматар, хімічнае дзеянне току, , дзеянне магнітнага поля на свет, дыямагнетызм. Першым прадказаў электрамагнітныя хвалі. Фарадей ўвёў у навуковы ўжытак тэрміны іон, катод, анод, электраліт, дыэлектрык, , і інш.
Фарадэй — заснавальнік вучэння аб электрамагнітным полі, якое затым матэматычна аформіў і развіў Максвел. Асноўны ідэйны ўклад Фарадэя ў фізіку электрамагнітных з’яў заключаўся ў адмове ад Ньютанавага прынцыпу далёкаддзеяння і ва ўвядзенні паняцці фізічнага поля — бесперапыннай вобласці прасторы, запар запоўненай , якая ўзаемадзейнічае з рэчывам.
Біяграфія
Раннія гады
Майкл Фарадэй нарадзіўся 22 верасня 1791 года ў пасёлку Ньюінгтан-Батс каля Лондана (цяпер Вялікі Лондан), у сям’і каваля. Сям’я — бацька Джэймс (1761—1810), маці Маргарэт (1764—1838), браты Роберт і Майкл, сёстры Элізабэт і Маргарэт — жыла дружна, але ў нястачы, таму ўжо ў 13 гадоў Майкл, пакінуўшы школу, пачаў працаваць рассыльным у лонданскай кнігарні, які належыць французу-эмігранту Рыбо. Пасля выпрабавальнага тэрміну ён стаў (там жа) вучнем пераплётчыка.
Фарадэй так і не здолеў атрымаць сістэматычную адукацыю, але рана праявіў дапытлівасць і запал да чытання. У краме было нямала навуковых кніг; у пазнейшых успамінах Фарадэй асабліва адзначыў кнігі па электрычнасці і хіміі, прычым па ходзе чытання ён адразу пачаў праводзіць простыя самастойныя вопыты. Бацька і старэйшы брат Роберт у меру сваіх магчымасцей заахвочвалі цягу Майкла да ведаў, падтрымлівалі яго матэрыяльна і дапамаглі вырабіць простую крыніцу электрычнасці — «Лейдэнскі слоік». Падтрымка брата працягвалася і пасля раптоўнай смерці бацькі ў 1810 годзе.
Важным этапам у жыцці Фарадэя сталі наведванні Гарадскога філасофскага таварыства (1810—1811 гаоды), дзе 19-гадовы Майкл па вечарах слухаў навукова-папулярныя лекцыі па фізіцы і астраноміі, удзельнічаў у дыспутах. Некаторыя навукоўцы, якія наведвалі кнігарню, адзначылі здольнага юнака; у 1812 годзе адзін з наведвальнікаў, музыкант Уільям Дэнс (William Dance), падарыў яму білет на цыкл публічных лекцый у Каралеўскім інстытуце знакамітага хіміка і фізіка, першаадкрывальніка многіх хімічных элементаў Гемфры Дэві.
Лабарант Каралеўскага інстытута (1812—1815)
Майкл не толькі з цікавасцю выслухаў, але і падрабязна запісаў і пераплёў чатыры лекцыі Дэві, якія паслаў яму разам з лістом з просьбай узяць яго на працу ў Каралеўскі інстытут. Гэты, як выказаўся сам Фарадэй, «смелы і наіўны крок» аказаў на яго лёс вырашальны ўплыў. Прафесар, сам прайшоўшы шлях ад вучня аптэкара, быў захоплены шырокімі ведамі юнакі, але ў той момант у інстытуце не было вакантных месцаў, і просьба Майкла была задаволена толькі праз некалькі месяцаў. У пачатку 1813 года Дэві, які быў у Інстытуце дырэктарам хімічнай лабараторыі, запрасіў 22-гадовага юнака на месца лабаранта Каралеўскага інстытута, якое вызвалілася.
У абавязкі Фарадэя ўваходзілі ў асноўным дапамогу прафесарам і іншым лектарам Інстытута пры падрыхтоўцы лекцый, улік матэрыяльных каштоўнасцей і іх догляд. Але сам ён стараўся выкарыстоўваць любую магчымасць для папаўнення свайго адукацыі, і ў першую чаргу — уважліва слухаў ўсе падрыхтаваныя ім лекцыі. Адначасова Фарадэй, пры добразычлівым садзейнічанні Дэйві, праводзіў ўласныя хімічныя эксперыменты па якія цікавяць яго пытаннях. Свае службовыя абавязкі Фарадэй выконваў настолькі старанна і ўмела, што неўзабаве стаў незаменным памочнікам Дэві.
Увосень 1813 года Фарадэй адправіўся разам з прафесарам і яго жонкай, як памочнік і сакратар, у двухгадовае падарожжа па навуковым цэнтрам Еўропы, якая толькі што разграміла Напалеона. Гэта падарожжа мела для Фарадэя вялікае значэнне: Дэві як знакамітасць сусветнага маштабу віталі шматлікія выбітныя навукоўцы таго часу, у тым ліку А. Ампер, М. Шэўроль, Жазеф Луі Гей-Люсак і А. Вольта. Некаторыя з іх звярнулі ўвагу на бліскучыя здольнасці маладога англічаніна.
Шлях у навуку (1815—1821)
Пасля вяртання ў маі 1815 года ў Каралеўскі інстытут Фарадэй прыступіў да інтэнсіўнай працы на новай пасадзе асістэнта, з даволі высокім для таго часу акладам 30 шылінгаў у месяц. Ён працягнуў самастойныя навуковыя даследаванні, за якімі заседжваўся дапазна. Ужо ў гэты час выявіліся адметныя рысы Фарадэя — працавітасць, метадычнасць, дбайнасць выканання эксперыментаў, імкненне пранікнуць у сутнасць доследнай праблемы. У першай палове XIX стагоддзя ён заслужыў славу «караля эксперыментатараў». Усё жыццё ён вёў акуратныя лабараторныя дзённікі сваіх вопытаў (выдадзены ў 1931 годзе). Апошні эксперымент па электрамагнетызме пазначаны ў адпаведным дзённіку нумарам 16041, усяго Фарадэй правёў за сваё жыццё каля 30000 эксперыментаўRyan D. Tweney. Faraday’s notebooks: the active organization of creative science. In: Physics Education. Vol 26, № 5, Institute of Physics Publishing, 1991, p. 301—306, ..
У 1816 годзе з’явілася першая друкаваная праца Фарадэя (аб аналізе хімічнага складу тасканскага вапняка), у наступныя 3 гады лік публікацый перавысіў 40, галоўным чынам па хіміі. Завязваецца перапіска Фарадэя з буйнымі еўрапейскімі хімікамі і фізікамі. У 1820 годзе Фарадэй правёў некалькі вопытаў па выплаўленні сталей з дадаткамі нікеля. Гэтая праца лічыцца адкрыццём нержавеючай сталі, якое ў той час не зацікавіла металургаў.
У 1821 годзе ў жыцці Фарадэя адбылося некалькі важных падзей. У ліпені ён ажаніўся з 20-гадовай Сарай Барнард (Sarah Barnard, 1800—1879), сястрой яго сябра. Паводле водгукаў сучаснікаў, шлюб быў шчаслівым, Майкл і Сара пражылі разам 46 гадоў. Жылі яны на верхнім паверсе Каралеўскага інстытута, за адсутнасцю ўласных дзяцей яны выхоўвалі малалетнюю пляменніцу-сірату Джэйн; Фарадэй таксама пастаянна клапаціўся пра сваю маці Маргарэт (памерла ў 1838 годзе). У Інстытуце Фарадэй атрымаў месца тэхнічнага наглядчыка будынка і лабараторый Каралеўскага інстытута (Superintendent of the House). Нарэшце, яго эксперыментальныя даследаванні пачалі няўхільна перамяшчацца ў вобласць фізікі. Некалькі значных работ па фізіцы, апублікаваных у 1821 годзе, паказалі, што Фарадэй цалкам склаўся як буйны вучоны. Галоўнае месца сярод іх займала артыкул аб вынаходстве электрарухавіка, з якой фактычна пачынаецца прамысловая электратэхніка.
Стварэнне электрарухавіка. Навуковая вядомасць (1821—1830) З 1820 Фарадея надзвычай захапіла праблема даследаванні сувязяў паміж электрычнасцю і магнетызмам. Да гэтага моманту ўжо існавала і стараннямі К. Гауса і Дж. Грына была ў асноўным распрацавана навука электрастатыка. У 1800 годзе А. Вольта адкрыў магутную крыніцу пастаяннага току («вольтаў слуп»), і пачала імкліва развівацца новая навука — электрадынаміка. Адразу ж былі зробленыя два выдатных адкрыцця: электроліз (1800 год) і электрычная дуга (1802 год).
Але галоўныя падзеі пачаліся ў 1820 годзе, калі Эрстэд выявіў на вопыце адхіляючае дзеянне току на магнітную стрэлку. Першыя тэорыі, якія злучаюць электрычнасць і магнетызм, пабудавалі ў тым жа годзе , Савар і пазней Лаплас (гл. Закон Біё — Савара — Лапласа). А. Ампер, пачынаючы з 1822 года, апублікаваў сваю тэорыю электрамагнэтызму, па якой першасным з’явай з’яўляецца далёкадзеючае ўзаемадзеянне праваднікоў з токам. Формула Ампера для ўзаемадзеяння двух элементаў току ўвайшла ў падручнікі. Сярод іншага, Ампер адкрыў электрамагніт ().
Пасля серыі вопытаў Фарадэй апублікаваў у 1821 годзе трактат «Аб некаторых новых электрамагнітных рухах і аб тэорыі магнетызму», дзе паказаў, як прымусіць намагнічаную стрэлку бесперапынна круціцца вакол аднаго з магнітных полюсаў. Па сутнасці гэтая канструкцыя ўяўляла сабой яшчэ недасканалы, але цалкам практычны электрарухавік, які ўпершыню ў свеце ажыццявіў бесперапыннае ператварэнне электрычнай энергіі ў механічную. Імя Фарадэя становіцца сусветна вядомым.
Канец 1821 года, у цэлым трыумфальнага для Фарадэя, азмрочыў паклёп. Вядомы хімік і фізік паскардзіўся Дэві, што вопыт Фарадэя з кручэннем стрэлкі з’яўляецца плагіятам яго, воластанаўскай ідэі (практычна ніколі ім не рэалізаванай). Гісторыя атрымала вялікую агалоску і даставіла Фарадэю нямала непрыемнасцяей. Дэйві стаў на бок Воластана, адносіны яго з Фарадэем прыкметна пагоршыліся. У кастрычніку Фарадэй дамогся асабістай сустрэчы з Воластанам, дзе растлумачыў сваю пазіцыю, і адбылося прымірэнне. Аднак у студзені 1824 года, калі Фарадэй быў абраны членам Лонданскага каралеўскага таварыства, Дэві, тагачасны прэзідэнт Каралеўскага таварыства, быў адзіным, галасавалі супраць (сам Воластан галасаваў за абранне). Адносіны Фарадэя і Дэві пазней палепшыліся, але пазбавіліся ранейшай сардэчнасці, хоць Дэві любіў паўтараць, што з усіх яго адкрыццяў самым значным было «адкрыццё Фарадэя».
Прызнаннем навуковых заслуг Фарадэя стала абранне яго членам-карэспандэнтам Парыжскай Акадэміі навук (1823). У 1825 года Дэйві вырашыў пакінуць кіраўніцтва лабараторыяй Каралеўскага інстытута і рэкамендаваў прызначыць Фарадэя дырэктарам фізічнай і хімічнай лабараторый, што і было неўзабаве зроблена. Дэйві сканаў пасля працяглай хваробы ў 1829 годзе.
Пасля першых поспехаў у фарадэеўскіх даследаваннях электрамагнетызму наступіла дзесяцігадовая паўза і да 1831 года ён амаль не публікаваў працы на гэтую тэму: вопыты не давалі жаданага выніку, новыя абавязкі адцягвалі, магчыма, паўплываў таксама непрыемны скандал 1821 годаHamilton, James (2004). A Life of Discovery: Michael Faraday, Giant of the Scientific Revolution. New York: Random House. ISBN 1-4000-6016-8, pp. 165—171, 183, 187—190..
У 1830 годзе Фарадэй атрымаў прафесарскую кафедру спачатку ў (), а з 1833 — і ў Каралеўскім інстытуце (па хіміі). Чытаў ён лекцыі не толькі ў Каралеўскім інстытуце, але і ў некалькіх іншых навуковых арганізацыях і гуртках. Сучаснікі надзвычай высока ацэньвалі выкладчыцкія якасці Фарадея, які ўмеў спалучаць навочнасць і даступнасць з глыбінёй разгляду прадмета. Яго навукова-папулярны шэдэўр для дзяцей «Гісторыя свечкі» (папулярныя лекцыі, 1861) выдаецца да гэтага часу.
Даследаванне электрамагнетызму (1831—1840)
У 1822 годзе ў лабараторным дзённіку Фарадэя з’явіўся запіс: «Ператварыць магнетызм у электрычнасць». Развагі Фарадэя былі наступнымі: калі ў вопыце Эрстэда электрычны ток валодае магнітнай сілай, а, па перакананні Фарадэя, усе сілы ўзаемаператваральныя, то і рух магніта павінны ўзбуджаць электрычны ток.
Шлях да апынуўся нялёгкім — першыя вопыты былі няўдалыя. Галоўнай прычынай няўдач было няведанне таго факту, што электрычны ток спараджаецца толькі пераменным магнітным полем, прычым досыць моцным (інакш ток будзе занадта слабы для рэгістрацыі). Для ўзмацнення эфекту варта было магніт (або праваднік) хутка рухаць, а праваднік згарнуць у катушку. Толькі праз дзесяць гадоў, у 1831 годзе, Фарадэй знайшоў, нарэшце, рашэнне праблемы, выявіўшы электрамагнітную індукцыю. З гэтага адкрыцця пачаўся самы плённы перыяд даследаванняў Фарадэя (1831—1840), які даў навуковаму свету яго знакамітую серыю артыкулаў «Эксперыментальныя даследаванні па электрычнасці» (усяго ён апублікаваў у «» 30 выпускаў, якія выходзілі з 1831 па 1835). Ужо ў 1832 годзе Фарадэй за адкрыццё індукцыі быў узнагароджаны медалём Коплі.