マイケルファラデー

初期の生活

マイケルファラデーは、現在サウスロンドンの一部であるサリー州ニューイントンの田舎の村で生まれました。彼の父は、1791年の初めに仕事を探すためにイギリス北部から移住した鍛冶屋でした。彼の母親は、困難な子供時代を通して息子を感情的に支えた、非常に穏やかで知恵のある田舎の女性でした。ファラデーは4人の子供のうちの1人でしたが、父親はしばしば病気で着実に働くことができなかったため、全員が十分に食べることができませんでした。ファラデーは後に、一斤のパンを与えられたことを思い出しました。家族は、サンデマニアンと呼ばれる小さなキリスト教の宗派に属していました。この宗派は、ファラデーの生涯を通じて精神的な支えを提供していました。それは彼にとって最も重要な影響であり、彼が自然にアプローチして解釈する方法に強く影響しました。

ファラデーは、教会の日曜学校で、読み書き、暗号化を学ぶ教育の基礎のみを受け取りました。彼は幼い頃から本屋や製本職人に新聞を配達してお金を稼ぎ始め、14歳でその男に弟子入りしました。他の見習いとは異なり、ファラデーは再製本のために持ち込まれた本のいくつかを読む機会を得ました。ブリタニカ百科事典の第3版の電気に関する記事は、特に彼を魅了しました。彼は古いボトルと材木を使って、粗い静電発電機を作り、簡単な実験をしました。彼はまた、電気化学の実験を行うための弱いボルタ電池を構築しました。

ファラデーの絶好の機会は、ロンドンの英国王立研究所でハンフリーデービー卿から化学の講義に出席するためのチケットを提供されたときでした。ファラデーは行き、すべてに夢中になり、講義をメモに記録し、科学の神殿に入るという一見実現不可能な希望を持って製本に戻りました。彼は彼のメモの製本されたコピーを雇用を求める手紙と一緒にデイビーに送ったが、開口部はなかった。しかし、デイビーは忘れませんでした、そして、彼の実験助手の一人が喧嘩のために解雇されたとき、彼はファラデーに仕事を提供しました。ファラデーはデービーの実験助手として始まり、その日の最も偉大な開業医の1人の肘で化学を学びました。確かに、ファラデーはデービーの最大の発見であると言われています。

ファラデーが1812年にデービーに加わったとき、デービーは当時の化学に革命を起こしていました。現代化学の創設者として一般に認められているフランス人アントワーヌ・ラヴォワジエは、1770年代と1780年代に、いくつかの簡単な原則を主張することにより、化学知識の再編成に影響を与えました。これらの中で、酸素は燃焼の唯一の支持者であり、すべての酸の基礎となる元素でもあるという点で、独特の元素でした。デイビーは、ガルバニックバッテリーからの強力な電流を使用してこれらの元素の酸化物を分解することによってナトリウムとカリウムを発見した後、既知の最も強い酸の1つであるムリアティック（塩酸）酸の分解に目を向けました。分解生成物は水素とグリーンガスで、燃焼をサポートし、水と組み合わせると酸を生成しました。デイビーは、このガスは彼が塩素と名付けた元素であり、塩酸には酸素がまったく含まれていないと結論付けました。したがって、酸性度は、酸形成要素の存在の結果ではなく、他の何らかの条件の結果でした。その状態は、酸分子自体の物理的形態以外に何ができるでしょうか？そこでデイビーは、化学的性質は特定の元素だけでなく、これらの元素が分子内に配置される方法によっても決定されることを示唆しました。この見解にたどり着くと、彼はファラデーの思考に重要な結果をもたらすはずの原子理論に影響を受けました。 18世紀にルジェル・ジュゼッペ・ボスコビッチによって提案されたこの理論は、原子は引力と反発力の交互の場に囲まれた数学的点であると主張しました。真の元素はそのような単一の点で構成され、化学元素はそのような点の数で構成されていたため、合力場は非常に複雑になる可能性があります。次に、分子はこれらの元素で構成され、元素と化合物の両方の化学的性質は、点原子の塊を取り巻く力の最終的なパターンの結果でした。このような原子や分子の1つの特性に特に注意する必要があります。それらを結合している「結合」が壊れる前に、かなりのひずみまたは張力がかかる可能性があります。これらの系統は、ファラデーの電気に関する考えの中心となるはずでした。

ファラデーのデイビーの下での2回目の見習いは、1820年に終了しました。それまでに、彼は生きている人と同じくらい徹底的に化学を学びました。彼はまた、化学分析と実験技術を完全に習得するまで実践する十分な機会があり、彼の研究において彼を導くことができる点まで彼の理論的見解を発展させました。その後、科学界を驚かせた一連の発見が続きました。

ファラデーは化学者としての初期の名声を獲得しました。分析化学者としての彼の評判は、彼が法廷裁判の専門家証人として呼ばれることにつながり、その料金が王立研究所を支援するのに役立った顧客の増加につながりました。 1820年に、彼は炭素と塩素の最初の既知の化合物であるC2Cl6とC2Cl4を製造しました。これらの化合物は、最初の置換反応が誘発された「オレフィンガス」（エチレン）の水素を塩素で置換することによって生成されました（このような反応は、後にイェンス・ジェイコブ・ベルセリウスによって提案された化学結合の支配的な理論に挑戦するのに役立ちます）。照明ガスに関する研究の結果、ファラデーはベンゼンを分離して説明しました。1820年代には、鋼合金の調査も実施し、科学的な冶金学と金属組織学の基礎を築くのに役立ちました。ロンドン王立協会からの任務を完了しながら、望遠鏡用の光学ガラスである彼は、1845年にダイアマグネティズムの発見につながる非常に高い屈折率のガラスを製造しました。1821年にサラバーナードと結婚し、王立研究所に定住し、電気と電気に関する一連の研究を開始しました。物理学に革命をもたらすはずだった磁気。

1820年、ハンスクリスチャンオルステドは、ワイヤーに電流が流れるとワイヤーの周りに磁場が発生するという発見を発表しました。アンドレ＝マリ・アンペールは、磁力が明らかに円形であり、ワイヤーの周りに磁力の円柱を実際に生成していることを示しました。そのような循環力はこれまで観察されたことがなく、ファラデーはそれが何を意味するのかを最初に理解しました。磁極を分離できれば、通電線の周りを常に円を描くように動くはずです。ファラデーの創意工夫と実験室のスキルにより、彼はこの結論を確認する装置を構築することができました。電気エネルギーを機械エネルギーに変換したこの装置は、最初の電気モーターでした。

この発見により、ファラデーは電気の性質を熟考しました。同時代の人々とは異なり、彼は電気がパイプを通る水のようにワイヤーを通って流れる物質的な流体であるとは確信していませんでした。代わりに、彼はそれを、導体に生じた張力の結果として何らかの形で伝達された振動または力と考えました。電磁回転を発見した後の彼の最初の実験の1つは、電流の通過によって生成されなければならないと彼が考えた分子間ひずみを検出するために、電気化学的分解が行われている溶液に偏光光線を通過させることでした。 1820年代の間、彼はこの考えに戻り続けましたが、常に結果はありませんでした。

1831年の春、ファラデーは別の振動現象である音の理論についてチャールズ（後のチャールズ卿）ホイートストーンと協力し始めました。 。彼は特に、鉄板がバイオリンの弓によって振動にさらされたときに、鉄板に広がる軽い粉末に形成されたパターン（クラドニ像として知られている）に魅了されました。ここでは、動的な原因が静的な効果を生み出す能力が実証されました。彼は、電流が流れるワイヤーで何かが起こったと確信していました。彼は、そのようなパターンが近くの別のプレートを曲げることによって1つのプレートに誘発される可能性があるという事実にさらに感銘を受けました。そのような音響誘導は明らかに彼の最も有名な実験の背後にあるものです。 1831年8月29日、ファラデーはバッテリーに接続された絶縁ワイヤーで片側に厚い鉄の輪を巻きました。次に、検流計に接続されたワイヤーで反対側を巻きました。彼が期待したのは、バッテリー回路が閉じられたときに「波」が生成され、波が2番目の回路の検流計のたわみとして現れることでした。彼は1次回路を閉じ、喜びと満足をもって見ました。検流計の針がジャンプします。一次コイルの1つによって二次コイルに電流が誘導されましたが、回路を開くと、検流計が反対方向にジャンプするのを見て驚いていました。どういうわけか、電流をオフにすると、二次回路の元の電流と等しく反対の誘導電流。この現象により、ファラデーはワイヤー内の粒子の「電気緊張」状態と呼ばれるものを提案し、それを張力状態と見なしました。したがって、電流は、そのような張力状態の設定またはそのような状態の崩壊であるように見えました。 。彼は電気緊張状態の実験的証拠を見つけることができませんでしたが、概念を完全に放棄することはなく、それが彼の後の仕事のほとんどを形作りました。

1831年の秋、ファラデーはどのように誘導されたかを判断しようとしました彼の最初の実験では、一次コイルの巻線によって作成された強力な電磁石が使用されていましたが、現在、永久磁石を使用して電流を作成しようとしました。彼は、永久磁石がコイルの内外に移動すると、ワイヤー、電流がコイルに誘導されました。磁石は、それらの上に保持されたカードに鉄のやすりを振りかけるという単純な手段によって見えるようになる力に囲まれていました。ファラデーは、こうして明らかにされた「力の線」を見ました。の行磁石を取り巻く媒体、つまり空気の張力、そして彼はすぐに磁石による電流の生成を決定する法則を発見しました。電流の大きさは、単位時間に導体によって切断される力線の数に依存していました。彼はすぐに、強力な磁石の極の間で銅のディスクを回転させ、ディスクの縁と中心からリード線を外すことによって、連続電流を生成できることに気づきました。ディスクの外側は内側よりも多くの線を切断するため、リムと中心を結ぶ回路に連続電流が発生します。これが最初のダイナモでした。また、状況を逆転させ、ディスクに電流を供給し、ディスクを回転させるだけでよいため、電気モーターの直接の祖先でもありました。