【有声文章】 实验室里的“牧师”法拉第 / 基甸

 

 

 

文 | 基甸

朗 读 | 伊 然

 

 

法拉第(Michael Faraday,1791-1867)被认为是史上最优秀的实验科学家。如果把“法拉第”3个字从物理教科书中除掉,物理知识肯定会受到损失——法拉第常数、法拉第效应、法拉第笼、法拉第波……都以法拉第的名字命名。

 

 

1

 

法拉第出生于伦敦城郊的一个小镇。父亲在伦敦开了一家小店 “雅各井”。从小,他就习惯于看到父亲挥舞着铁锤、辛苦地工作到半夜。成年后,他回忆童年往事,印象最深的是他们家虽然贫寒,却充满了爱。父亲喜欢大声唱歌,母亲则是温柔地读诗给孩子们听。

法拉第一家是一个叫做“桑地马尼安”(Sandemanians)的基督教小教派的成员。这个教派的成员坚持按照字面意义解释圣经和实践圣经的教导,而且也属于“不从国教者”,甚至被认为是异端。因此,他们在社会上也被边缘化,处境困难,直到发生工业革命,他们的后代才有机会改变自己的命运。

在法拉第当学徒期间,对他影响最大的一本书是以撒华滋(Isaac Watts)写的《悟性的提升》(The Improvement of the Mind)。法拉第一生践行华滋这位不从国教的神学家、逻辑学家、著名圣诗作者在书中建议的学习方法。

法拉第是靠自己的苦学自修、勤奋苦干踏进实验科学之门的。

1804年,年仅13岁,只受过一些最基本教育的法拉第,进入伦敦一家装订厂做见习装订工。由于工作勤勉,他被老板提拔为不收学费的学徒。法拉第因装订接触到一些科学方面的书籍,使对科学有特别的兴趣的他,有机会如饥似渴地阅读这些书,并照着书上的方法去做科学实验。

 

 

2

 

法拉第一生中最幸运的,是得到时任英国皇家学会会长的化学家戴维爵士(Sir Humphry Davy)的赏识和提拔。

1812年,戴维在他自己的科学演讲中认识了21岁的法拉第,发现法拉第在科学方面很有天赋,于是聘任他做自己的秘书,一年后法拉第成为戴维的实验室助理。戴维到晚年,曾称发现法拉第是他一辈子最大的“科学发现”!

1823年,法拉第入选皇家学会会员,得到更多的经费和更精良的设备,科研工作更上一层楼。虽然法拉第数学基础相当薄弱,但他的实验能力和语言表达能力超强。在科学研究中,他特别注重实证和实验,不拘于已有理论(如牛顿力学)的束缚。

1824年,他开始在“电能生磁”的基础上实验“使磁生电”。经过数年废寝忘食的实验,终于在1831年发现电磁感应,做出划时代的科研成果,并且通过对电场和磁场的认识,为古典的“场”论奠定了基础。

法拉第不但发现了电磁感应定律,而且根据这个定律发明了最早的发电机。他的研究深刻揭示了电的本质。

他在晚年提出电磁场和电磁线的概念,虽然在他有生之年他的这些理论没有被科学界同行接受,遭到排斥,但它们对电力机械装置在19世纪的发展有重大的影响,对工业技术革命有重要的贡献。

法拉第在化学和光学等领域也有非常重大的贡献。

在化学方面,他在气体液化和钢合金的研究方面做出很好的成果,发现苯、氧化数和氯水化合物。他擅长将电学与化学结合,他最早期的实验之一就是组装伏打电池。他在电化学方面的贡献最好的一个例子就是提出电解理论;在光学方面,他制造出一些新型的玻璃,并发现偏振光的偏振平面受磁力造成偏转及被磁力排斥。

 

 

3

 

法拉第所属的桑地马尼安小教派持守敬虔主义的传统.他们对公共事务尽量低调, “不把基督教信仰写在袖子上”,不轻易从宗教信仰的角度对公共议题(包括科学)妄加评论。

法拉第自己也是如此。他很少在谈论科学的时候触及基督教信仰,以至于后人甚至误解他,以为他在宗教上不虔诚。但是如果我们看他关于基督信仰与科学的不多的言说,就能体会他对上帝的信仰,其实是深深根植在他的世界观和科学哲学之中。

毫无疑问地,法拉第对在他那个时代科学研究的快速发展保持积极乐观的态度,而他深信科学对于彰显上帝的大能和荣耀有正面的助益。

他说:

“我毫不怀疑,大量关于自然的知识、关于上帝在他的创造中彰显的智慧和能力的荣耀的发现,正在等待着我们这个时代。我们不但希望看到它们实现,而且甚至有幸能为取得克服当前的无知和获取将来的知识的胜利而助一臂之力。”[1]

在皇家科学院工作期间,法拉第定期向公众做公开讲座。

虽然他在讲座中很少直接谈及宗教信仰,但基督信仰的观念,隐含在他对上帝所创造的宇宙和自然的奇妙属性的描述中。法拉第还在这些讲座中公开批驳“唯灵论”的迷信(当时相信“唯灵论”的人的一些观念和做法类似今天的“极端灵恩派”),而他对这类迷信的积极批判主要是基于桑地马尼安派的信念——坚守圣经真理,包括上帝创造和维系大自然的统一性法则。[2]

特别值得注意的,是法拉第的科研成就,也是建基在对上帝创造和维系大自然的法则的统一性的笃信上,并从中获得灵感。[3]

这一思想贯穿法拉第的科研生涯。他不是盲目地全盘接受抽象化、数学化的机械论,而是试图超越它;他努力要“通过效应的同一性研究物质及其运动的统一性”及“借助空间的力探寻物质的统一性”。

对“场”的思考使他萌发了“统一场”的思想。虽然他进行的大量相关实验都以失败告终,但他的“统一场”思想给后来的物理学家带来极大启发。直到今天,“统一场论”还是一些物理学家梦寐以求的“圣杯”。

一些学者把法拉第在这方面的创见归功于他敏锐的科学“直觉”。[4]但笔者认为,这与其说是法拉第的“直觉”,不如说很可能是他从基督教信仰中得来的灵感。

基督徒相信上帝藉着自然律以理性创造和维系宇宙万物,大自然的法则必然有其统一性;圣灵的运作和上帝的大能常常是人肉眼看不见的,但却真实存在。这样的宇宙观很可能正是法拉第关于“场”和“统一场”的思想的灵感来源。

 

 

4

 

丹尼斯·亚历山大在《重建范型:21世纪科学与信仰》中,对法拉第的科学哲学和神学思想有如下总结[5]:

“法拉第坚信作为创造者的上帝,但是对于在早期维多利亚科学中占主导地位的自然神学持批判态度,他也不把圣经作为科学信息的来源(这应该与法拉第所属宗派的敬虔主义倾向有关)。

“法拉第与培根一样,相信上帝的自然之书与上帝之道之书有相同的作者,以至于‘上帝的自然作品永远不可能与属于我们未来存在的更高事物相矛盾’。关于救赎的知识来自上帝通过与以色列人立旧约、在历史中工作的圣经启示,然后上帝派他的儿子死在十字架上并从死里复活以便保住新约。

“这样的知识不可能来自对于自然世界的调查,这种调查之足以表明上帝的存在和全能。”

法拉第以工作勤奋努力、科研成果丰富而闻名。他“作为一个基督徒,感到上帝赋予的时刻不应该浪费。他的时间必须严格控制。他追求科学和宗教时都是全心全意的”。

在极其繁忙的科研之余,法拉第还热切地学习人文学科,在教会担任长老,每周花时间去探访、看望穷人和病人。

1867年8月25日,法拉第在位于汉普顿宫的家中去世。英国伦敦西敏寺里有他的纪念碑,跟牛顿的墓为邻。但他生前表示不愿葬在西敏寺,而是愿意安葬于桑地马尼亚派的墓园中。

在法拉第过逝后,英国一份杂志发表了一篇富于诗意的讣告,称法拉第为“真理的牧师”:“他的职责是阐述,向所有愿意倾听的人阐述地球的秘密——他在科学之书中求索,满怀着爱,满怀敬意,却无所畏惧。” [6]

 

注:

[1] Bence Jones, The Life and Letters of Faraday, vol. 2 (London, UK: Longmans, Green and Co., 1870), 385.

[2] 丹尼斯·亚历山大,《重建范型,21世纪科学与信仰》,钱宁译(上海人民出版社,2014年),136-137页、139页、137-138页、136页

[3] 同上,139。

[4] 颜青山、颜青湘,“论法拉第的统一场思想”,《武陵学刊》1998年第2期,42-45页

[5] 丹尼斯,137-138。

[6] 同上,136。

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