بيوگرافي مايكل فارادي، بزرگ‌ترين دانشمند تجربي تاريخ
مايكل فارادي (Michael Faraday) دانشمند بريتانيايي قرن ۱۸ و ۱۹ بود كه دستاوردهاي بزرگي در علوم فيزيك و شيمي داشت. امروزه او بيش از همه به‌خاطر تحقيقات در حوزه‌هاي الكترومغناطيس و الكتروشيمي شناخته مي‌شود. از بزرگ‌ترين دستاوردهاي فارادي مي‌توان به تدوين مفاهيم القاء الكترومغناطيسي، مواد ديامغناطيس و الكتروليز اشاره كرد.
دانشمند پيش‌گام الكترومغناطيس تحصيلات رسمي زيادي نداشت، اما يكي از تأثيرگذارترين افراد در تاريخ علم محسوب مي‌شود. او مفهوم ميدان مغناطيسي را از طريق آزمايش و با مشاهده‌ي تغييرات رساناهاي حامل جريان مستقيم درك كرد. به‌علاوه فارادي تأثير مغناطيس بر تابش نور را نيز كشف كرد و ارتباط بين آن‌ها را پديده‌اي محتمل در فيزيك دانست. نوآوري‌هاي و اختراعات او در حوزه‌ي تجهيزات چرخشي الكترومعناطيسي، پايه‌هاي علم و صنعت مهمي به‌نام موتورهاي الكتريكي را تشكيل داد.
فارادي علاوه‌بر تحقيقات و دستاوردهاي متعدد در فيزيك، آزمايش‌ها و مطالعات بسياري هم در حوزه‌ي شيمي داشت. مايع بنزن، هيدرات گازي كلر، چرغ بونزن، سيستم اعداد اكسيداسيون، اصطلاحات علمي آند، كاتد، الكترود و يون همگي از دستاوردهاي دانشمند بريتانيايي در حوزه‌ي شيمي هستند. فعاليت‌هاي شيمي فارادي به‌حدي مهم و تأثيرگذار بود كه او درنهايت به‌عنوان اولين و برترين استاد Fullerian انجمن سلطنتي علوم لندن در شاخه‌ي شيمي انتخاب شد.
دانشمندان بزرگي در طول تاريخ احترام زيادي براي فارادي قائل بوده‌اند و به‌نوعي با استفاده از دستاوردهاي او، شاخه‌هاي مهم علوم را شكل داده‌اند. جيمز كلارك مكسول يكي از آن‌ها بود كه با ادامه‌ي فعاليت‌هاي علمي فارادي، مفاهيم الكترومغناطيس را علمي‌تر كرد و فرمول‌هاي مهم آن را توسعه داد. آلبرت اينشتين در اتاق كار خود در كنار عكس ايزاك نيوتن و مكسول، تصويري از فارادي را نصب كرده بود. ارنست رادرفورد، مفاهيم مغناطيس و دستاوردهاي بزرگ آن در تاريخ بشر را همگي مديون فارادي مي‌دانست.
امضاي مايكل فارادي
تولد و سال‌هاي ابتدايي
مايكل فارادي ۲۲ سپتامبر ۱۷۹۱ در دهكده‌ي نيووينگتون سوري متولد شد كه امروز به‌عنوان بخشي از جنوب لندن شناخته مي‌شود. پدرش آهنگري بود كه از شمال انگلستان به آن منطقه مهاجرت كرد. مادر مايكل خانه‌دار بود و در دوران دشوار كودكي او، همراهي قابل‌توجهي از پسرش داشت. پدر خانواده عموما بيمار بود و توانايي تأمين نيازهاي همسر و فرزندان را نداشت. در آن خانواده چهار فرزند زندگي مي‌كردند كه حتي در تأمين غذا و نيازهاي اوليه هم با اشكال روبه‌رو بودند. فارادي بعدا درباره‌ي دوران كودكي گفت كه يك قرص نان، تنها غذاي هريك از آن‌ها در طول هفته بود.
فارادي از معدود دانشمنداني بود كه كودكي بسيار فقيرانه‌اي را تجربه كرد
دانشمند بزرگ بريتانيايي در سال‌هاي كودكي تنها يادگيري‌هاي اوليه‌ي تحصيلي همچون خواندن، نوشتن و رياضيات پايه را در مدرسه‌ي كليسا آموخت. او از همان كودكي با تحويل روزنامه امرار معاش مي‌كرد و در ۱۴ سالگي به‌عنوان يك كارآموز صحافي جزوه رايگان تبديل شد. مايكل هم مانند كارآموزهاي ديگر از فرصت مطالعه‌ي برخي جزوه رايگان‌هاي صحافي استفاده مي‌كرد و مطالعه‌ي نسخه‌اي از دانشنامه‌ي بريتانيكا، بهانه‌ي اولين آشنايي با علم الكتريسيته شد.
فارادي در طول تاريخ به آزمايش‌گرايي و مطالعات تجربي شناخته مي‌شود. اولين دستاورد تجربي او، يك ژنراتور الكترواستاتيك بود كه با استفاده از بطري‌هاي كهنه و الوار ساخته شد. پيل ولتايي، دستاورد بعدي فارادي بود كه آزمايش‌هايي در حوزه‌ي الكتروشيمي را با آن انجام داد.
آشنايي تاريخ‌ساز با سر همفري ديوي
يكي از مهم‌ترين فرصت‌هاي زندگي علمي فارادي در ديدار با همفري ديوي دانشمند بزرگ شيمي ايجاد شد. او فرصت شركت در برخي كلاس‌هاي اين دانشمند را از طريق يكي از دوستان پيدا كرد و در انجمن سلطنتي علوم لندن حاضر شد. او تقريبا تمامي آموزه‌هاي ديوي را يادداشت كرد و با قلبي پر از اميد براي ورود به دنياي علم، به مغازه‌ي صحافي جزوه رايگان رفت. سپس مجموعه‌اي منظم از يادداشت‌هايش به‌همراه نامهاي مبني بر درخواست استخدام به ديوي ارسال كرد، اما با موفقيت روبه‌رو نشد.
فارادي در جواني
همفري ديوي نامه‌ي فارادي را فراموش نكرد. وقتي يكي از دستياران او به‌خاطر بيماري به مرخصي رفت، پيشنهاد شغل را براي جوان لندني ارسال كرد. درنهايت مايكل در آزمايشگاه ديوي يعني در كنار يكي از بزرگ‌ترين نامهاي علم شيمي در آن سالها، مشغول به كار شد. امروزه بسياري فارادي را بزرگ‌ترين كشف ديوي مي‌نامند.
فارادي در سال ۱۸۱۲ به ديوي ملحق شد. در آن زمان دانشمند بزرگ شيمي در مسير ايجاد انقلابي در علم مذكور بود. آنتوان لاووازيه از فرانسه سالها قبل نامش را به‌عنوان بنيان‌گذار شيمي مدرن ثبت كرده بود. او مفاهيم محدود و اوليه‌اي را به‌عنوان پايه‌هاي شيمي مدرن مطرح كرده بود كه از ميان آن‌ها مي‌توان به نقش اكسيژن به‌عنوان عنصري حياتي در شيمي اشاره كرد. لاووازيه ادعا مي‌كرد كه اكسيژن به‌عنوان عنصري منحصربه‌فرد و پايه‌ي مواد اسيدي شناخته مي‌شود.
همفري ديوي با استفاده از جرياني قوي از يك باتري گالوانيكي و تجزبه‌ي اكسيد مواد، موفق به كشف سديم و پتاسيم شده بود. او سپس به تجزيه‌ي هيدروكلريك اسيد پرداخت كه از قوي‌ترين اسيدهاي آن زمان به حساب مي‌آمد. نتيجه‌ي تجزيه، هيدورژن و گازي سبزرنگ بود كه در تركيب با آب، ماده‌اي اسيدي توليد مي‌كرد. او نتيجه گرفت كه گاز موجود عنصري منحصربه‌فرد است و نام كلر را به آن اختصاص داد. او همچنين ادعا كرد كه در هيدروكلريك اسيد، اكسيژن وجود ندارد.
نتايج آزمايش‌هاي ديوي ادعا مي‌كردند كه خاصيت اسيدي درنتيجه‌ي وجود عنصري خاص ايجاد نمي‌شود، بلكه شرايط ديگري آن را ايجاد ميكند. او براي توضيح ابهام ايجادشده، نحوه‌ي شكل‌گيري ساختار مولكول مواد را مرتبط با اسيديته دانست. در جريان همين تحقيقات، انديشه متخصصينيه‌هايي پيرامون ساختار اتم در ذهن ديوي شكل گرفت كه بعدها روي دستيارش يعني فارادي هم تأثير داشت.
دياگرام آزمايش چرحش فارادي
راجر جوزف بوسكويچ از انديشه متخصصينيه‌پردازان ساختار اتم بود كه در قرن ۱۸ تعريفي قابل‌توجه از آن ارائه داد. او اعتقاد داشت اتم‌ها نقاطي رياضياتي هستند كه با ميدان‌هاي متناوب جاذبه و دافعه احاطه شده‌اند. در تعريف او عناصر تنها يك نقطه بودند و تركيب‌ها از نقطه‌هاي متعدد ساخته مي‌شدند. در انديشه متخصصينيه‌ي او، ويژگي‌هاي شيميايي مواد تحت تأثير نحوه‌ي قرارگيري ميدان‌هاي اطراف نقطه‌ها بود. در اين انديشه متخصصينيه به حداقل نيروي كشش و فشار براي ايجاد تغيير در ساختار عناصر و تركيب‌ها هم اشاره شده بود كه پايه‌هاي انديشه متخصصينيههاي آتي فارادي درباره‌ي الكتريسيته را شكل داد.
فارادي تا پايان دوره‌ي كارآموزي نزد ديوي در سال ۱۸۲۰، شيمي را به بهترين نحو آموخته بود. او همچنين فرصت انجام آزمايش‌هاي متخصصدي شيمي را تا رسيدن به درجه‌ي استادي داشت. به‌علاوه يافته‌هاي انديشه متخصصيني متعددي هم داشت كه بعدها در تحقيقات حوزه‌ي شيمي مفيد واقع شدند. درواقع از اينجا بود كه دستاوردهاي علمي بزرگ و تأثيرگذار فارادي در شيمي و فيزيك شروع شدند.
دفتر مطالعه‌ي فارادي در انجمن سلطنتي علوم
اولين دستاوردهاي علمي
همان‌طور كه در داستان بالا ديديم، فارادي سال‌هاي ابتدايي فعاليت علمي خود را در شيمي شروع كرد. اعتبار فارادي به‌عنوان يك شيمي‌دان تحليلي، چهره‌اي حرفه‌اي براي شهادت دادن در پرونده‌هاي حقوقي مرتبط به او داده بود. او مشتريان متعددي در اين موضوع داشت و از درآمدش براي كمك به انجمن سلطنتي علوم لندن هم استفاده مي‌كرد.
اولين دستاورد مهم آزمايشگاهي فارادي در سال ۱۸۲۰ شكل گرفت. او توانست اولين تركيب پايدار كربن و كلر را توليد كند. تركيب مذكور با جايگزيني كلر به‌جاي هيدروژن در اتيلن به دست آمدند كه اولين واكنش جايگزيني تاريخ هم نام گرفت. دستاورد بزرگ ديگر كشف بنزن بود كه در جريان تحقيقات سال ۱۸۲۵ پيرامون گازهاي درخشان كسب شد.
كارآموزي در كنار سر همفري ديوي، فارادي را به شيمي‌داني ماهر بدل كرد
يكي از مهم‌ترين تأثيرات فارادي در تاريخ صنعت، در دهه‌ي ۱۹۲۰ و جريان تحقيقات او پيرامون آلياژهاي فولاد ايجاد شد. دانشمند بريتانيايي در جريان شناخت انواع آلياژهاي موجود از اين طلاي صنعتي، پايه‌هاي اوليه‌ي متالورژي علمي و متالوگرافي را شكل داد. پروژه‌ي مهم بعدي، بهبود كيفيت شيشه‌هاي اپتيكي تلسكوپ بود كه از سوي انجمن سلطنتي به فارادي ابلاغ شد. او در جريان اين پروژه توانست شيشه‌اي با ضريب شكست بالا توليد كند كه در دهه‌هاي بعد و كشف ديامغناطيس نقشي حياتي داشت.
هانس كريسشن اورستاد در سال ۱۸۲۰ از كشف ميدان مغناطيسي خبر داد. او ادعا مي‌كرد كه با عبور جريان مستقيم از يك سيم، ميدان مغناطيسي در اطراف آن ايجاد مي‌شود. آندره ماري آمپر انديشه متخصصينيه را پيشرفت داد و نيروي ايجادشده در اطراف سيم را دايرهاي خواند. او اثر نيرو را به‌صورت يك استوانه‌ي توخالي در اطراف سيم شرح داد. تا پيش از اين كشفيات، هيچ نيروي دايرهاي در علم فيزيك مطرح نشده بود و فارادي تأثيرات كشف جديد را بسيار بالا مي‌دانست.
سخنراني فارادي در انجمن سلطنتي علوم
فارادي با مطالعه كشفيات دانشمندان قبلي تصور كرد كه با ثابت نگه‌داشتن يك قطب مغناطيسي مي‌توان آن را به‌صورت دوراني در اطراف يك سيم حامل جريان مستقيم به گردش درآورد. هوش بالا و توانايي‌هاي آزمايشگاهي او باعث شد تا نمونه‌اي اوليه از دستگاهي براي اثبات اين انديشه متخصصينيه بسازد. دستگاه مذكور كه انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي‌كرد، اولين موتور الكتريكي تاريخ بود.
دستاورد بزرگ الكتريكي-مكانيكي، فارادي را به انديشيدن هرچه بيشتر پيرامون طبيعت الكتريسيته تشويق كرد. او برخلاف دانشمندان زمان خود با تفسير الكتريسيته به‌عنوان ماده موافق نبود. در آن سالها تصور دانشمندان بر اين بود كه الكتريسيته در سيم، ماده‌اي است كه شبيه به آب در لوله حركت ميكند. فارادي در مقابل تعريف‌هاي مرسوم تصور مي‌كرد كه الكتريسيته نيرو يا لرزشي است كه بر اثر يك كشش در رسانا، به جريان در مي‌آيد.
فارادي پس از كشف بزرگ در حوزه‌ي دوران الكترومغناطيسي، به آزمايش‌هاي مرتبط با نور و مغناطيس علاقه‌مند شد. او جرياني از نور پولاريزه را از محلولي عبور داد كه يك تجزيه‌ي الكتروشيميايي در آن در جريان بود. هدف از اين آزمايش، تشخيص كشش‌‌هاي بين مولكولي در محلول بود. فارادي اعتقاد داشت عبور جريان الكتريكي باعث ايجاد چنين تنش‌هايي مي‌شود. به‌هرحال آزمايش‌هاي مذكور موفقيت‌هاي چنداني براي او به‌همراه نداشتند و در طول دهه‌ي ۱۹۲۰ چندين بار تكرار شدند.
چارلز ويتستون همكار بزرگ بعدي در زندگي فارادي بود كه از سال ۱۸۳۱ با او وارد همكاري شد. آن‌ها روي انديشه متخصصينيه‌ي صوت به‌عنوان يكي ديگر از پديده‌هاي لرزشي تحقيقات انجام مي‌دادند. آزمايش روي انديشه متخصصينيه‌ي صوت، هيجان زيادي را در فارادي به‌همراه داشت و انديشه متخصصينيه‌ي ايجاد اثر استاتيكي بر اثر نيروي ديناميكي را تقويت مي‌كرد. همين انديشه متخصصينيه، تصور فارادي از جربان الكتريسيته در سيم را تقويت مي‌كرد. پديده‌ي مهم ديگر، اثر آكوستيك صدا روي اجسام مجاور بود كه باز هم روي انديشه متخصصينيههاي انقلابي فارادي تأثير گذاشت.
دياگرام آزمايش حلقه‌ي مايكل فارادي
يكي از مهم‌ترين آزمايش‌هاي فارادي در حوزه‌ي الكتريسيته در ۲۹ اوت سال ۱۸۳۱ رخ داد. او يك حلقه‌ي ضخيم آهني را از يك سو با سيم عايق متصل به باتري و از سوي ديگر با سيم متصل به گاوانومتر پوشاند. فارادي انتظار داشت كه با بسته شدن مدار باتري، يك موج ايجاد شده و اثر آن روي گالوانومتر ديده شود. پس از بسته شدن مدار، انتظار او رخ داد و سوزن گالوانومتر به بالا پريد. درنتيجه با ايجاد جريان در اولين سيم‌پيچ، جرياني در سيم‌پيچ دوم القا شده بود.
القاي الكترومغناطيسي موضوع اصلي اكثر آزمايش‌هاي فارادي بود
فارادي در ادامه‌ي آزمايش القايي خود نتيجه‌ي قابل‌توجهي كسب كرد. او پس از باز كردن مدار متوجه حركت سوزن گالوانومتر در جريان عكس شد. درواقع قطع كردن جريان هم نوعي جريان القايي ايجاد كرده بود كه برابر و در جهت مخالف جريان اوليه بود. پديده‌ي جديد فارادي را بر آن داشت تا مفهوم جديدي در الكتريسيته مطرح كند و حالتي «الكترونيكي» ذرات موجود در سيم، به‌عنوان حالتي از تنش معرفي شد. فارادي درنهايت جريان را نتيجه‌ي ايجاد يا از بين رفتن حالت تنش مذكور خواند. به‌هرحال با‌اينكه او نتوانست توضيحي تجربي براي فاز الكترونيكي مطرح كند، هيچ‌گاه از انديشه متخصصينيههاي مرتبط عقب‌نشيني نكرد و سهم عمده‌اي از فعاليت‌هاي بعدي‌اش، وابسته به همين آزمايش بود.
آزمايش‌ها در جهت كشف هرچه بيشتر ماهيت جريان القايي در سال ۱۸۳۱ و تا پاييز ادامه پيدا كردند. آزمايش اصلي او شامل يك آهن‌رباي الكتريكي قوي بود كه با سيم‌پيچ توليد شد. فارادي در آزمايش جديد تلاش كرد تا با استفاده از يك آهن‌رباي دائمي، جريان ايجاد كند. او متوجه شد كه وقتي يك آهن‌رباي دائمي به داخل و خارج از يك سيم‌پيچ حركت كند، در آن جريان القا ميكند.
فارادي مي‌دانست كه آهن‌ربا با خطوط نيرويي احاطه مي‌شود و مي‌توان با آزمايش‌هايي ساده متشكل از براده‌ي آهن و كاغذ، شكل نيروي آن را نشان داد. او خطوط نيروي اطراف آهن‌ربا را به خطوط تنش در محيط (همان هو) تشبيه كرد و به‌سرعت به قانون توليد جريان الكتريكي با آهن‌ربا دست يافت. قانون مذكور مي‌گويد: «اندازه‌ي جريان وابسته به تعداد خط‌هاي نيرويي است كه در واحد زمان توسط ماده‌ي رسانا قطع مي‌شوند».
طرح ديسك چرخان فارادي، اولين موتور الكتريكي تاريخ
ادامه‌ي آزمايش‌هاي فارادي با آهن‌ربا و جريان الكتريسيته، منجر به دستاوردهاي مهم ديگر شد. در آزمايش‌هاي بعدي يك ديسك مسي بين قطب‌هاي مثبت و منفي يك آهن‌ربا به گردش درآمد كه منجر به توليد جريان شد. در اين آزمايش لبه‌هاي ديسك خطوط بيشتري را نسبت به داخل آن قطع مي‌كردند و درنتيجه با ايجاد مداري از خارج تا داخل ديسك، جريان دائمي برقرار شد. نتيجه‌ي اين آزمايش، ساخت اولين دينام توسط فارادي بود كه به‌عنوان نسل اول موتورهاي الكتريكي هم شناخته شد.
انديشه متخصصينيه‌ي الكتروشيمي
دستاوردهاي تجربي فارادي يكي پس از ديگري به جامعه‌ي علمي ارائه مي‌شدند. در‌اين‌ميان هنوز تعريف دقيقي از الكتريسيته وجود نداشت و مفاهيم متعددي از آن مطالعه مي‌شد. دانشمندان از خود مي‌پرسيدند كه آيا همه‌ي شكل‌هاي الكتريسيته با هم برابر هستند؟ آيا الكتريسيته‌ي توليدشده توسط مارماهي برقي يا موجودات ديگر، برق توليدشده توسط ژنراتور ايستاي الكتريسيته، مدل توليدشده در باتري ولتايي و الكتريسيته‌ي حاصل از ژنراتور الكترومغناطيسي همگي با هم مشابه و برابر بودند يا جريان‌هاي متفاوت و تحت قوانين گوناگون محسوب مي‌شدند؟
جعبه‌ي تجهيزات شيميايي فارادي
فارادي در پاسخ به سؤال‌هاي بالا اعتقاد داشت كه انواع الكتريسيته، جريان نيستند بلكه شكل‌هاي گوناگوني از يك نيروي واحد محسوب مي‌شوند. البته او هيچ اثبات تجربي براي ادعاي خود نداشت. فارادي براي درك بهتر انديشه متخصصينيه‌ي خود، در سال ۱۸۳۲ تعدادي آزمايش انجام داد تا انواع الكتريسيته را پديده‌هايي برابر با خصوصيات برابر و تأثيرات برابر نشان دهد. اثر اصلي مورد انديشه متخصصين او، تجزيه‌ي الكتريسيته‌ي عناصر و تركيب‌ها بود.
الكتريسيته‌ي ولتايي و الكترومغناطيس اشكالاتي از لحاظ مطالعه علمي نداشتند. منتهي الكتريسيته‌ي ساكن چالش‌هايي را از لحاظ علمي ايجاد مي‌كرد. فارادي با مطالعه عميق‌تر مسئله، دو كشف بزرگ داشت. نتيجه‌ي اول برخلاف باور رايج ادعا مي‌كرد كه نيروي الكتريسيته در فاصله از مولكول‌هاي شيميايي نمي‌توانست عامل تجزيه‌ي آن‌ها شود. درواقع عبور الكتريسيته از محيطي مايع و رسانا، باعث تجزيه‌ي مولكول‌ها مي‌شد.
تركيب الكتريسيته و شيمي، آخرين آزمايش‌هاي بزرگ فارادي را شكل مي‌داد
نتيجه‌گيري دوم آزمايش تجزيه‌ي الكترومغناطيسي فارادي ادعا مي‌كرد كه مقدار تجزيه به‌صورت كاملا ساده‌اي با مقدار الكتريسيته‌ي جاري از ميان يك حلال، رابطه دارد. دستاوردهاي دوگانه‌ي آزمايش تجزيه، فارادي را به تدوين مفهوم الكتروشيمي رساند. او ادعا مي‌كرد كه نيروي الكتريكي مولكول‌هاي محلول را به حالتي از تنش مي‌برد. زماني‌كه نيرو به‌اندازه‌ي كافي زياد باشد، باعث از بين رفتن ميدان بين مولكول‌ها مي‌شود و آن‌ها را به ميدان‌هاي مجاور هدايت ميكند. درنهايت فارادي دو قانون بنيادي براي الكتروشيمي مطرح كرد:
۱- در هر سلول الكتروليتي، مقدار ماده‌اي كه روي يكي از الكترودها جمع مي‌شود ارتباط مستقيمي با مقدار الكتريسيته‌ي عبوركرده از سلول دارد.
۲- مقدار عناصر گوناگون كه بر اثر جريان الكتريسيته تجزيه مي‌شوند، با وزن شيميايي آن‌ها ارتباط دارد.
آزمايشگاه انجمن سلطنتي علوم لندن
آزمايش‌هاي فارادي در حوزه‌ي الكتروشيمي، زمينه‌ي لازم را براي تحقيقات بيشتر در حوزه‌ي القاي الكتريكي استاتيكي فراهم كرد. در آزمايش اول متوجه شديم كه مقدار الكتريسيته‌ي جاري از ميان يك محيط رسانا همچون سلول الكتروليتي، مقدار ماده‌ي جمع‌شده در الكترودها را مشخص مي‌كرد. درنتيجه شايد بتوان مقدار الكتريسيته‌ي القاشده در يك رسانا را نيز وابسته به ماده‌ي تشكيل‌دهنده‌ي آن دانست. در تعريف ساده، انديشه متخصصينيه‌ي فارادي ادعا مي‌كرد كه هر ماده مي‌تواند ظرفيت القايي منحصربه‌فرد داشته باشد. درنهايت انديشه متخصصينيه‌ي او اثبات شد و امروز فارادي به‌عنوان كاشف اين حقيقت شناخته مي‌شود.
فارادي در سال ۱۸۳۹ انديشه متخصصينيه‌ي جديد و جامعي درباره‌ي الكتريسيته و تأثيرات آن ارائه كرد. او ادعا كرد كه الكتريسيته صرف‌انديشه متخصصين از تعريف نهايي منجر به ايجاد تنش در ماده مي‌شود. وقتي تنش‌ها به‌حدي غيرقابل تحمل در ماده برسند، زنجيره‌اي از رخدادها در آن ايجاد مي‌شود كه به‌صورت يك موج جريان پيدا ميكند. ماده‌ي موردانديشه متخصصين در اين تعاريف، همان ماده‌ي رسانا است. در تعريف فارادي، ماده‌ي عايق به ماده‌اي گفته مي‌شود كه توانايي تحمل تنش‌هاي بي‌شمار را دارد و جريان موجي در آن ايجاد نمي‌شود. در چنين موادي، بار الكترواستاتيكي همان مقدار تنش جمع‌شده است.
اتاق استراحت فارادي در انجمن سلطنتي
سال‌هاي پاياني و مرگ
مايكل فارادي هشت سال تحقيق و آزمايش فشرده را براي مطالعه انديشه متخصصينيههاي الكترومغناطيسي خود در پيش گرفت. وضعيت سلامت او در نتيجه‌ي همين فشارها در سال ۱۸۳۹ رو به وخامت رفت و در سال‌هاي آتي، دستاوردهاي خلاقانه‌اش بسيار كمتر شد. او پس از ۶ سال بار ديگر توانست به روند مطالعات بازگردد و برخي از انديشه متخصصينيههاي قديمي خود را توسعه دهد.
بزرگ‌ترين دانشمند تجربي تاريخ از اولين سال‌هاي فعاليت علمي به اتحاد نيروهاي طبيعت اعتقاد داشت. به‌بيان‌ديگر فارادي مي‌گفت همه‌ي نيروهاي طبيعت، بروزي از يك نيروي واحد هستند و به‌همين‌دليل مي‌توان آن‌ها را به هم تبديل كرد. او در سال ۱۸۴۶ سخنراني‌هايي برگزار كرد و اين ايده‌ي خود را روشن‌تر شرح داد.
انجمن سلطنتي علوم لندن در ميانه‌ي قرن ۱۹ جلساتي با تمركز بر مباحثه و گفت‌وگو پيرامون مسائل علمي انجام مي‌داد و فارادي هم با هدف افزايش شهرت و محبوبيت علم، آن‌ها را مديريت مي‌كرد. در يكي از جلسه‌ها كه هيچ استادي حضور نداشت، او خودش ممباحثهي مرتبط با اتم‌ها و ميدان‌هاي بي‌نهايت نيرويي آن‌ها را مطرح كرد. صحبت‌هاي ابتدايي او بعدها پايه‌هاي مطالعاتي مكسول را شكل دادند كه انديشه متخصصينيه‌ي ميدان مغناطيسي را براساس آن‌ها تدوين كرد.
فاز الكترونيكي، موضوع مطالعه و چالش فارادي در سال‌هاي پاياني عمر علمي بود. او هنوز به وجود چنين حالتي اعتقاد داشت، اما نمي‌توانست ابزار مناسب براي آزمايش و اثبات آن را ارائه كند. مدتي بعد لرد كلوين نامهاي به فارادي نوشت و از عقيده‌ي مشابه در مباحثه تنش‌هاي داخل ماده صحبت كرد. او آزمايشي ديگر با استفاده از خطوط نيرويي مغناطيسي را به فارادي پيشنهاد داد، چون توانايي توليد نيروهاي بيشتري نسبت به نيروي الكترواستاتيكي داشتند.
فارادي با پذيرفتن پيشنهاد كلوين آزمايش جديدي انجام داد. او جرياني از نور پولاريزه را از يك شيشه‌ي اپتيكي با ضريب شكست بالا عبور داد. سپس يك آهن‌رباي الكتريكي به‌گونه‌اي به آزمايش اضافه شد كه خطوط نيرويي آن موازي با جريان نور باشد. اين آزمايش نتيجه‌ي مثبتي براي فارادي به‌همراه داشت.
صفحه‌ي پولاريزاسيون نور تابيده‌شده در آزمايش فارادي، دچار چرخش شد كه وجود تنش را در مولكول‌هاي شيشه متصور مي‌شد. در ادامه نتيجه‌ي عجيب ديگري مشاهده شد. وقتي جريان نور تابيده‌شده تغيير كرد، چرخش در همان جهت ادامه پيدا كرد. درنتيجه فارادي متوجه شد كه تنش در مولكول‌هاي شيشه وجود ندارد، بلكه خطوط نيروي مغناطيسي آن را ايجاد مي‌كنند. درنتيجه جهت چرخش صفحه‌ي پولاريزاسيون فقط به قطبيت خطوط نيرو وابسته بود.
طرح يكي از آزمايش‌هاي القايي فارادي
كشف آزمايش بالا، فارادي را بيش‌ازپيش به انديشه متخصصينيه‌ي اتحاد نيروها علاقه‌مند كرد. او در ادامه‌ي انديشه متخصصينيه‌پردازي‌هاي خود ادعا كرد كه همه‌ي مواد در اثر قرار گرفتن در مقابل ميدان مغناطيسي، واكنشي از خود نشان مي‌دهند. آزمايش‌هاي بعدي نشان دادند كه مواد، واكنش‌هايي متفاوت در ميدان‌هاي مغناطيسي از خود نشان مي‌دهند.
كشف ديامغناطيس و آخرين دستاوردها
موادي همچون آهن، نيكل، كبالت و اكسيژن در اثر قرار گرفتن در ميدان مغناطيسي به‌شكلي جهت‌گيري مي‌كردند كه بردار بلندتر كريستال يا ساختار مولكولي آن‌ها به‌صورت موازي با خطوط نيرو قرار مي‌گرفت. مواد ديگر جهت‌گيري به‌صورت عمود بر نيروهاي ميدان شكل مي‌دادند. مواد دسته‌ي اول به‌سمت ميدان‌هاي مغناطيسي قوي‌تر و مواد دسته‌ي دوم به‌سمت مناطق ضعيف‌تر جذب مي‌شدند. فارادي دسته‌ي اول را پارامغناطيس و دسته‌ي دوم را ديامغناطيس ناميد. او با ادامه‌ي تحقيقات به اين نتيجه رسيد كه مواد پارامغناطيس خطوط مغناطيسي نيرو را بهتر از محيط پيرامون هدايت مي‌كنند، درحالي‌كه مواد ديامغناطيس رويكرد عكس دارند.
فارادي تا سال ۱۸۵۰ تعريف و چشم‌اندازي جديد از فضا و نيرو ارائه كرده بود. طبق تعريف او، فضا از هيچ، يا مكاني موقتي براي اجسام و نيروها به محيطي با قابليت همراهي از تنش‌هاي نيروهاي مغناطيسي و الكتريكي تبديل شد. به‌علاوه انرژي‌هاي موجود در جهان در ذراتي كه نيروها از آن ساطع مي‌شدند، محبوس نيستند بلكه در فضاي اطراف آن‌ها پيدا مي‌شوند. از نتايج انديشه متخصصينيههاي فارادي، مفهومي به‌نام انديشه متخصصينيه‌ي ميدان مطرح شد كه بعدها توسط مكسول به‌شكل رياضياتي درآمد.
انديشه متخصصينيه‌ي اتحاد نيروها، سنگ بناي تصورات و انديشه متخصصينيه‌پردازي‌هاي اصلي فارادي بود
دانشمند بزرگ فيزيك و شيمي از سال ۱۸۵۵ به‌مرور ذهن پوياي خود را از دست داد. البته او آزمايش‌هاي خود را هنوز ادامه مي‌داد. او در يكي از آزمايش‌ها به‌دنبال آثار الكتريكي بلند كردن اجسام سنگين از زمين بود. فارادي براساس انديشه متخصصينيه‌ي اتحاد نيروهاي خود اعتقاد داشت جاذبه هم مانند مغناطيس قابليت تبديل به نيروهاي ديگر را دارد و نيروي الكتريسيته هم جزو آن‌ها است. اين انديشه متخصصينيه با استقبال از سوي انجمن سلطنتي روبه‌رو نشد و آن‌ها مقاله‌هاي مرتبط فارادي را چاپ نكردند.
فارادي در سال‌هاي پاياني هرچه بيشتر به آثار پيري مبتلا مي‌شد و انديشه متخصصينياتش توسط مجامع علمي پذيرفته نمي‌شدند. ملكه ويكتوريا به پاس خدمات بي‌شمار فارادي در حوزه‌هاي علمي، ملكي را در منطقه‌ي همپتون و همچنين نشان شواليه را به او پيشنهاد داد. دانشمند بريتانيايي ملك را پذيرفت، اما نشان شواليه را رد كرد. فارادي ترجيح مي‌داد تا پايان عمر همان آقاي فارادي باقي بماند.
دولت بريتانيا در بسياري از پروژه‌هاي خود از كمك‌هاي مايكل فارادي استفاده كرده بود. آن‌ها در پي همين پروژه‌ها از او درخواست كردند تا در توسعه‌ي سلاح‌هاي شيميايي براي جنگ كريمه نقش مشاور را ايفا كند، اما مايكل به‌خاطر چالش‌هاي اخلاقي آن را نپذيرفت. فارادي در ۲۵ اوت ۱۸۶۷ درخانه‌اش از دنيا رفت. قبل از مرگ پيشنهاد دفن در گورستان وست‌مينستر به او داده شده بود كه مانند نشان شواليه، آن را رد كرد. به‌هرحال يك پلاك يادگاري از او در كنار قبر ايزاك نيوتن در گورستان مذكور وجود دارد و پيكرش در گورستان هاي‌گيت دفن شد.
پلاك يادبود مايكل فارادي در انجمن سلطنتي
فعاليت‌هاي عام‌المنعه
همان‌طور كه گفته شد، فارادي علاوه‌بر تحقيقات و آزمايش‌هاي علمي پروژه‌هاي متعدد دولتي و ملي نيز انجام مي‌داد. او ارتباط و عضويتي معنادار در انجمن سلطنتي علوم بريتانياي كبير داشت. فارادي در سال ۱۸۲۴ به عضو رسمي و يك سال بعد به مدير آزمايشگاه انجمن سلطنتي تبديل شد. در سال ۱۸۳۳ اولين كرسي استادي فولرين انجمن در حوزه‌ي شيمي به او داده شد و هيچ‌گونه الزامي بر يادگيري هم وجود نداشت.
از پروژه‌هاي متعددي كه فارادي براي شركت‌هاي خصوصي، مردم انگلستان و دولت بريتانيا انجام داد، مي‌توان به مطالعه انفجار در معادن زغال سنگ، متخصص كارشناسي علمي دادگاه‌هاي عمومي، كمك به ساخت فانوس‌هاي دريايي و طراحي بهينه‌ي كشتي‌ها در برابر خوردگي اشاره كرد.
فارادي يكي از فعالان اوليه‌ي علمي بود كه امروز به‌عنوان علوم يا مهندسي محيط زيست شناخته مي‌شود. او ابتدا آلودگي‌هاي صنعتي منطقه‌ي سوانزي را مطالعه كرد و سپس به‌عنوان مشاور آلودگي هوا در ضرابخانه‌ي سلطنتي انگلستان انتخاب شد. نمايشگاه بزرگ لندن در سال ۱۸۵۱، موضوع همكاري ديگر فارادي در مباحثه‌هاي عمومي بود. او به‌عنوان يكي از داوران نمايشگاه مشغول به فعاليت شد.
فارادي نشان شواليه و همكاري در ساخت سلاح‌هاي شيميايي را رد كرد
گالري ملي انگلستان از ديگر سازمان‌هايي بود كه از مشورت و همكاري فارادي استفاده مي‌كرد. اين دانشمند بزرگ روش پا‌ك‌سازي و حفظ آثار هنري را به مديران گالري يادگيري داد. يادگيري از ديگر موضوعات خدمات عمومي فارادي بود. او در سال ۱۸۵۴ يك سخنراني پيرامون موضوع يادگيري در انجمن سلطنتي انجام داد و در سال ۱۸۶۲ سخنراني ديگري با موضوع يادگيري عمومي در انگلستان در كميسيون مدارس عمومي اين كشور ارائه كرد.
جوايز و يادگارها
فارادي هم مانند بسياري دانشمندان تاريخ در طول زندگي خود و پس از آن افتخارات متعددي را دريافت كرد. به‌علاوه نام‌گذاري‌هاي زيادي هم به افتخار اين دانشمند بزرگ عرصه‌ي فيزيك و شيمي انجام شد. در سال ۱۸۳۲ دانشگاه آكسفورد اولين مدرك افتخاري فارادي را تحت عنوان دكتراي افتخاري حقوق شهروندي اهدا كرد. او علاوه‌بر رد كردن نشان شواليه‌ي و آرامگاه گورستان وست‌مينستر، مديريت انجمن سلطنتي علوم انگلستان را نيز دو بار رد كرد.
در سال ۱۸۳۲ انجمن علوم و هنر آمريكا فارادي را به‌عنوان عضو افتخاري انتخاب كرد. به‌علاوه انجمن‌هاي سلطنتي سوئد، فرانسه و هلند نيز در سال‌هاي ۱۸۳۸، ۱۸۴۴ و ۱۸۴۶ اين دانشمند انگليسي را به فهرست اعضاي خود افزودند.
از ميان مهم‌ترين يادگارهايي كه به‌نام فارادي نام‌گذاري شدند، مي‌توان به واحد ظرفيت خازني در واحد SI يعني فاراد اشاره كرد. از ميان مكان‌ها و مجسمه‌ها، مجسمه‌ي بزرگ ساووي در فضاي بيروني انجمن مهندسي و فناوري لندن اشاره كرد. در نزديكي محل تولد او نيز يادبودي توسط رادني گوردون طراحي شد كه در سال ۱۹۶۱ نصب آن به پايان رسيد.
دانشگاه‌هاي متعددي در سرتاسر جهان به افتخار بزرگ‌ترين دانشمند تجربي تاريخ، ساختمان‌هايي را نام‌گذاري كرده‌اند. از ميان آن‌ها مي‌توان به ساختمان دپارتمان‌هاي برق و مهندسي در دانشگاه ساوث بانك لندن اشاره كرد. به‌علاوه تالاري در دانشگاه لافبورو، ساختماني هشت طبقه در دانشكده‌ي علوم و مهندسي دانشگاه ادينبرا، تالاري در دانشگاه برونل، ساختمان اصلي مهندسي در دانشگاه ساوانا و ساختمان فيزيك دانشگاه نورثرن ايلي‌نوي به‌نام فارادي نام‌گذاري شده‌اند.
علاوه‌بر ساختمان‌ها و دانشكده‌ها، چند جايزه‌ي علمي بزرگ نيز به‌نام فارادي وجود دارند. مدال فارادي IET، مدال مايكل فارادي انجمن سلطنتي علوم لندن، مدال و جايزه‌ي مايكل فارادي انجمن جهاني فيزيك و مدال فارادي انجمن سلطنتي شيمي، برخي از جوايز مذكور هستند.
هم انديشي ها