Michael Faraday

Michael Faraday (FAYR-uh-day; 22. September 1791 – 25. August 1867) war ein bekannter englischer Chemiker und Physiker, der für seine umfangreichen Beiträge auf den Gebieten Elektrochemie und Elektromagnetismus bekannt war. Seine bahnbrechenden Entdeckungen umfassen die Grundprinzipien der elektromagnetischen Induktion, des Diamagnetismus und der Elektrolyse. Trotz seiner begrenzten formalen Bildung entwickelte sich Faraday zu einem Autodidakten und einem der einflussreichsten Wissenschaftler der Geschichte. Durch seine Untersuchungen zum Magnetfeld, das einen Gleichstromleiter umgibt, formulierte Faraday das Konzept des elektromagnetischen Feldes in der Physik. Er zeigte außerdem, dass Magnetismus Lichtstrahlen beeinflussen kann, und enthüllte so einen intrinsischen Zusammenhang zwischen diesen beiden Phänomenen. Er erläuterte unabhängig die Prinzipien der elektromagnetischen Induktion, des Diamagnetismus und die Gesetze der Elektrolyse. Seine bahnbrechenden elektromagnetischen Rotationsgeräte legten den Grundstein für die Elektromotorentechnologie und seine Bemühungen trugen maßgeblich dazu bei, Elektrizität für technische Anwendungen nutzbar zu machen. Die SI-Einheit für Kapazität, das Farad, ist ihm zu Ehren benannt.

Michael Faraday ( FAYR-uh-day; 22. September 1791 – 25. August 1867) war ein englischer Chemiker und Physiker, der maßgeblich zum Studium der Elektrochemie und des Elektromagnetismus beitrug. Zu seinen wichtigsten Entdeckungen zählen die Prinzipien der elektromagnetischen Induktion, des Diamagnetismus und der Elektrolyse. Obwohl Faraday kaum formale Bildung erhielt, war er als Selfmademan einer der einflussreichsten Wissenschaftler der Geschichte. Durch seine Forschungen zum Magnetfeld um einen Gleichstrom leitenden Leiter begründete Faraday das Konzept des elektromagnetischen Feldes in der Physik. Faraday stellte außerdem fest, dass Magnetismus Lichtstrahlen beeinflussen kann und dass zwischen den beiden Phänomenen ein Zusammenhang besteht. Ebenso entdeckte er die Prinzipien der elektromagnetischen Induktion, des Diamagnetismus und die Gesetze der Elektrolyse. Seine Erfindungen elektromagnetischer Rotationsgeräte bildeten die Grundlage der Elektromotorentechnologie, und es war größtenteils seinen Bemühungen zu verdanken, dass Elektrizität für den Einsatz in der Technologie praktisch wurde. Die SI-Einheit der Kapazität, das Farad, ist nach ihm benannt.

In seiner Eigenschaft als Chemiker identifizierte Faraday Benzol und Tetrachlorkohlenstoff, führte Forschungen zum Clathrathydrat von Chlor durch, entwickelte eine frühe Version des Bunsenbrenners, etablierte das System der Oxidationszahlen und machte Begriffe wie „Anode“, „Kathode“, „Elektrode“ und „Ion“ populär. Letztendlich erlangte Faraday die angesehene Position des ersten Fullerian-Professors für Chemie an der Royal Institution, eine lebenslange Ernennung.

Faraday war in erster Linie ein Experimentator, der seine Konzepte klar und einfach formulierte und die physische Welt eher visuell als durch sprachliche oder symbolische Darstellungen wahrnahm und interpretierte. Seine mathematischen Kenntnisse beschränkten sich auf die Grundalgebra und erstreckten sich nicht auf die Trigonometrie. Der Physiker und Mathematiker James Clerk Maxwell fasste anschließend die Arbeit von Faraday und seinen Zeitgenossen in einer Reihe von Gleichungen zusammen, die heute als Grundgerüst für alle zeitgenössischen Theorien elektromagnetischer Phänomene dienen. In Bezug auf Faradays Anwendung der Kraftlinien bemerkte Maxwell, dass sie offenbaren, dass Faraday „in Wirklichkeit ein Mathematiker von sehr hohem Rang war – einer, von dem die Mathematiker der Zukunft wertvolle und fruchtbare Methoden ableiten könnten.“

Faraday investierte viel Zeit und Mühe in Initiativen für den öffentlichen Dienst. Zu seinen Aufgaben gehörten die Optimierung der Leuchtturmeffizienz und die Umsetzung von Maßnahmen zum Schutz der Schiffe vor Korrosion. In Zusammenarbeit mit Charles Lyell führte er eine forensische Untersuchung einer Zechenexplosion in Haswell, County Durham, durch, bei der erstmals Kohlenstaub als Faktor für die Schwere der Explosion identifiziert und gezeigt wurde, wie eine ordnungsgemäße Belüftung die Katastrophe hätte verhindern können. Darüber hinaus untersuchte Faraday die industrielle Umweltverschmutzung in Swansea und die Luftverschmutzung in der Royal Mint und korrespondierte mit The Times über den beklagenswerten Zustand der Themse während des Großen Gestanks. Eine Beteiligung an der Entwicklung chemischer Waffen für den Krimkrieg lehnte er unter Berufung auf ethische Bedenken ab. Er entschied sich dafür, seine Vorträge nicht zu veröffentlichen, sondern plädierte stattdessen dafür, dass Einzelpersonen die Experimente persönlich nachahmen, um ihr Verständnis der Entdeckungen zu verbessern. Bekanntlich teilte er einem Verleger mit: „Ich habe die Wissenschaft schon immer mehr geliebt als Geld, und da mein Beruf fast ausschließlich persönlicher Natur ist, kann ich es mir nicht leisten, reich zu werden.“

Albert Einstein hängte prominent an der Wand seines Arbeitszimmers ein Porträt von Faraday neben denen von Isaac Newton und Maxwell. Der Physiker Ernest Rutherford bemerkte: „Wenn wir die Größe und das Ausmaß seiner Entdeckungen und ihren Einfluss auf den Fortschritt von Wissenschaft und Industrie bedenken, gibt es keine zu große Ehre, um dem Andenken an Faraday, einen der größten wissenschaftlichen Entdecker aller Zeiten, zu erweisen.“ Er gründete die Friday Evening Discourses der Royal Institution und war einer der Hauptvertreter der Weihnachtsvorlesungsreihe.

Biografie

Frühes Leben

Michael Faraday wurde am 21. September 1791 in Newington Butts, Surrey, geboren, einem Gebiet, das heute zum London Borough of Southwark gehört. Seine Familie befand sich in finanziellen Schwierigkeiten. Sein Vater James gehörte der glasitischen Sekte des Christentums an. Im Winter 1790 übersiedelte James Faraday mit seiner Frau Margaret (geb. Hastwell) und ihren beiden Kindern von Outhgill, Westmorland, wo er zuvor als Lehrling beim örtlichen Schmied gedient hatte, nach London. Michael wurde im Herbst des darauffolgenden Jahres als drittes von vier Kindern geboren. Der junge Michael Faraday verfügte nur über eine rudimentäre formale Bildung und war größtenteils Autodidakt.

Im Alter von 14 Jahren begann Faraday eine siebenjährige Ausbildung bei George Riebau, einem örtlichen Buchbinder und Buchhändler in der Blandford Street. Während dieser Zeit las er ausgiebig verschiedene Texte, darunter „The Improvement of the Mind“ von Isaac Watts, und wandte dessen Prinzipien und Empfehlungen gewissenhaft an. Gleichzeitig beteiligte sich Faraday an Diskussionen mit Kollegen der City Philosophical Society, wo er Vorlesungen zu verschiedenen wissenschaftlichen Themen besuchte. Dieses Engagement förderte ein tiefes Interesse an der Wissenschaft, insbesondere an Elektrizität, wobei Jane Marcets Buch Conversations on Chemistry als bemerkenswerte Inspiration diente.

Erwachsenenleben

Im Jahr 1812, nach Abschluss seiner Lehre im Alter von 20 Jahren, besuchte Faraday Vorlesungen des angesehenen englischen Chemikers Humphry Davy von der Royal Institution und der Royal Society sowie von John Tatum, dem Gründer der City Philosophical Society. William Dance, Mitbegründer der Royal Philharmonic Society, stellte viele Eintrittskarten für diese Vorträge zur Verfügung. Anschließend stellte Faraday einen 300-seitigen Band seiner Vorlesungsunterlagen zusammen und reichte ihn Davy ein, der prompt und positiv reagierte. Im Jahr 1813 wurde Faraday nach einem Unfall mit Stickstofftrichlorid, der Davys Sehvermögen beeinträchtigte, eine Stelle als Assistent angeboten. Diese Gelegenheit ergab sich zufällig, als John Payne, einer der Assistenten der Royal Institution, entlassen wurde, was Sir Humphry Davy dazu veranlasste, einen Ersatz zu suchen. Infolgedessen wurde Faraday am 1. März 1813 zum Chemieassistenten an der Royal Institution ernannt. Kurz darauf beauftragte Davy Faraday mit der Vorbereitung von Stickstofftrichloridproben, ein Unterfangen, das aufgrund der extremen Empfindlichkeit der Substanz zu Verletzungen bei beiden Männern führte.

Faraday heiratete Sarah Barnard (1800–1879) am 12. Juni 1821. Ihre Familien erleichterten ihre Einführung in die sandemanische Kirche, und Faraday bekräftigte im Monat nach ihrer Heirat öffentlich seinen Glauben gegenüber der sandemanischen Gemeinde. Das Paar hatte keine Kinder. Faraday war ein gläubiger Christ und Anhänger der sandemanischen Konfession, einem Ableger der Church of Scotland. Nach seiner Heirat diente er als Diakon und absolvierte zwei Amtszeiten als Ältester im Versammlungshaus seiner Jugend in Paul's Alley im Barbican. Dieses Versammlungshaus wurde 1862 nach Barnsbury Grove, Islington, verlegt, wo Faraday die letzten zwei Jahre seiner zweiten Amtszeit als Ältester verbrachte, bevor er von seinem Amt zurücktrat. Biographen haben häufig beobachtet, dass „ein starkes Gefühl der Einheit von Gott und Natur Faradays Leben und Werk durchdrang.“

Späteres Leben

Im Juni 1832 verlieh die Universität Oxford Faraday die Ehrendoktorwürde des Zivilrechts. Im Laufe seines Lebens lehnte er die Ritterschaft ab, die ihm in Anerkennung seiner wissenschaftlichen Beiträge angeboten wurde, und verwies dabei auf religiöse Einwände. Er glaubte, dass die Anhäufung von Reichtum und das Streben nach weltlichen Belohnungen im Widerspruch zu den Lehren der Bibel stünden, und erklärte, dass er es vorziehe, bis zum Ende ein „unauffälliger Mr. Faraday“ zu bleiben. Obwohl er 1824 zum Fellow der Royal Society gewählt wurde, lehnte er zweimal die Präsidentschaft ab. Im Jahr 1833 wurde er der erste Fullerian-Professor für Chemie an der Royal Institution.

Faraday erhielt zahlreiche internationale akademische Auszeichnungen. 1832 wurde er zum ausländischen Ehrenmitglied der American Academy of Arts and Sciences gewählt. Er wurde 1838 ausländisches Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften und 1840 in die American Philosophical Society gewählt. 1844 gehörte er zu den acht ausländischen Mitgliedern, die in die Französische Akademie der Wissenschaften gewählt wurden. Im Jahr 1849 wurde er zum assoziierten Mitglied des Königlichen Instituts der Niederlande gewählt, das zwei Jahre später zur Königlichen Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften wurde, woraufhin er zum ausländischen Mitglied ernannt wurde.

Faraday erlitt 1839 einen Nervenzusammenbruch, nahm aber schließlich seine Untersuchungen zum Elektromagnetismus wieder auf. Im Jahr 1848 erhielt Faraday durch die Fürsprache des Prinzgemahls ein Gnaden- und Gunsthaus in Hampton Court in Middlesex, frei von allen Kosten und Unterhaltskosten. Diese Residenz, ursprünglich das Master Mason's House, wurde später Faraday House genannt und wird heute als No. 37 Hampton Court Road identifiziert. Faraday zog sich 1858 in dieses Haus zurück.

Faraday, der zuvor verschiedene Dienstleistungsprojekte für die britische Regierung durchgeführt hatte, lehnte ein Ersuchen der Regierung ab, bei der Herstellung chemischer Waffen für den Krimkrieg (1853–1856) zu beraten, und verwies auf ethische Einwände. Er lehnte auch Vorschläge zur Veröffentlichung seiner Vorträge ab, da er davon überzeugt war, dass ihre Wirksamkeit ohne die begleitenden Live-Demonstrationen abnehmen würde. In einem Brief, in dem er auf das Angebot eines Verlegers reagierte, kam er zu dem Schluss: „Ich habe die Wissenschaft immer mehr geliebt als Geld und weil mein Beruf fast ausschließlich persönlicher Natur ist, kann ich es mir nicht leisten, reich zu werden.“

Faraday starb am 25. August 1867 im Alter von 75 Jahren in seiner Residenz in Hampton Court. Obwohl er zuvor ein Angebot für eine Beisetzung in der Westminster Abbey abgelehnt hatte, befindet sich dort neben Isaac Newtons Grab eine ihm gewidmete Gedenktafel. Seine Beerdigung fand im Bereich der Dissidenten (nichtanglikanisch) des Highgate Cemetery statt.

Wissenschaftliche Erfolge

Chemie

Faradays erste Beiträge zur Chemie entstanden während seiner Zeit als Assistent von Humphry Davy. Seine Forschung umfasste die Untersuchung von Chlor und führte zur Entdeckung zweier neuartiger Chlor-Kohlenstoff-Verbindungen: Hexachlorethan, das durch Chlorierung von Ethylen synthetisiert wird, und Tetrachlorkohlenstoff, das aus der Zersetzung von Hexachlorethan entsteht. Darüber hinaus führte er die Vorversuche zur Gasdiffusion durch, einem Phänomen, das ursprünglich von John Dalton identifiziert wurde und dessen physikalische Bedeutung später von Thomas Graham und Joseph Loschmidt aufgeklärt wurde. Faraday verflüssigte erfolgreich verschiedene Gase, erforschte Stahllegierungen und entwickelte mehrere innovative Glasarten für optische Anwendungen. Eine bestimmte Probe dieses schweren Glases erlangte später historische Bedeutung, als Faraday die Drehung der Ebene polarisierten Lichts beobachtete, wenn es in ein Magnetfeld gebracht wurde. Dieses besondere Exemplar war auch die erste entdeckte Substanz, die von Magnetpolen abgestoßen wurde.

Faraday entwickelte einen frühen Prototyp des Bunsenbrenners, eines Geräts, das in wissenschaftlichen Labors auf der ganzen Welt immer noch als effiziente Wärmequelle eingesetzt wird. Zu seinen umfangreichen Arbeiten in der Chemie gehörten die Entdeckung chemischer Substanzen wie Benzol, das er „Bicarbonat des Wasserstoffs“ nannte, und die Verflüssigung von Gasen wie Chlor. Die erfolgreiche Verflüssigung von Gasen trug zu dem Verständnis bei, dass Gase im Wesentlichen Dämpfe von Flüssigkeiten mit außergewöhnlich niedrigen Siedepunkten sind, und stärkte so das Konzept der molekularen Aggregation. Im Jahr 1820 dokumentierte Faraday die erste Synthese von Kohlenstoff- und Chlorverbindungen, C₂Cl₆ und CCl₄, und veröffentlichte seine Ergebnisse anschließend im folgenden Jahr. Er ermittelte auch die Zusammensetzung von Chlorclathrathydrat, einer Substanz, die erstmals 1810 von Humphry Davy identifiziert wurde. Darüber hinaus wird Faraday die Formulierung der Gesetze der Elektrolyse und die Popularisierung wichtiger elektrochemischer Terminologie zugeschrieben, darunter Anode, Kathode, Elektrode und Ion, Begriffe, die größtenteils von William Whewell vorgeschlagen wurden.

Faraday war der Pionierforscher, der das dokumentierte, was später als metallische Nanopartikel bekannt wurde. Im Jahr 1857 beobachtete er, dass die optischen Eigenschaften von Goldkolloiden von denen des entsprechenden Massenmetalls abwichen. Dieser Befund stellt wahrscheinlich die früheste aufgezeichnete Beobachtung von Quantengrößeneffekten dar und kann als grundlegender Moment für die Nanowissenschaften angesehen werden.

Elektrizität und Magnetismus

Faradays bekannteste Beiträge beziehen sich auf seine Untersuchungen zu Elektrizität und Magnetismus. Sein erstes dokumentiertes Experiment bestand darin, aus sieben britischen Half-Penny-Münzen, sieben Zinkblechscheiben und sechs mit Salzwasser befeuchteten Stücken Papier einen Voltaik-Haufen zusammenzubauen. Mit diesem Gerät leitete er einen elektrischen Strom durch eine Magnesiumsulfatlösung und erreichte so erfolgreich die Zersetzung der chemischen Verbindung (wie in seinem ersten Brief an Abbott vom 12. Juli 1812 dokumentiert).

Nach der Entdeckung des Elektromagnetismus im Jahr 1821 durch den dänischen Physiker und Chemiker Hans Christian Ørsted versuchten Humphry Davy und William Hyde Wollaston erfolglos, einen Elektromotor zu entwickeln. Nachdem Michael Faraday mit beiden Männern Gespräche über die Herausforderung geführt hatte, begann er mit der Konstruktion zweier Geräte, die das erzeugen sollten, was er „elektromagnetische Rotation“ nannte. Eines dieser Geräte, das später als Homopolarmotor identifiziert wurde, erzeugte eine kontinuierliche Kreisbewegung. Diese Bewegung entstand durch die kreisförmige Magnetkraft, die einen Draht umgab, der in ein Quecksilberbecken eingetaucht war, das einen Magneten enthielt; Der Draht würde sich dann um den Magneten drehen, wenn er von einer chemischen Batterie mit Strom versorgt wird. Diese grundlegenden Experimente und Erfindungen legten den Grundstein für die zeitgenössische elektromagnetische Technologie. Faradays enthusiastische Veröffentlichung seiner Erkenntnisse ließ jedoch jegliche Anerkennung seiner Zusammenarbeit mit Wollaston oder Davy außer Acht. Dieses Versehen löste eine Kontroverse innerhalb der Royal Society aus, die seine Mentorschaft bei Davy belastete und möglicherweise dazu führte, dass Faraday sich anderen Projekten zuwandte, wodurch seine Teilnahme an der elektromagnetischen Forschung für mehrere Jahre ausgeschlossen wurde.

Nach seinem ersten Durchbruch im Jahr 1821 beschäftigte sich Faraday kontinuierlich mit Laborforschung, untersuchte die elektromagnetischen Eigenschaften verschiedener Materialien und sammelte grundlegendes Fachwissen. Im Jahr 1824 konstruierte er kurzzeitig einen Schaltkreis, um festzustellen, ob ein Magnetfeld den Stromfluss in einem benachbarten Leiter beeinflussen könnte, beobachtete jedoch keinen solchen Zusammenhang. Diese Untersuchung spiegelte ein ähnliches Experiment wider, das drei Jahre zuvor mit Licht und Magneten durchgeführt wurde und zu vergleichbar negativen Ergebnissen führte. In den folgenden sieben Jahren widmete Faraday erhebliche Anstrengungen der Verfeinerung seiner Formulierung für hochwertiges optisches Glas, insbesondere Bleiborosilikat, das er später bei seinen Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen Licht und Magnetismus einsetzte. Gleichzeitig veröffentlichte er weiterhin seine experimentellen Ergebnisse zu Optik und Elektromagnetismus und pflegte Korrespondenz mit Wissenschaftlern, denen er auf seinen Europareisen mit Davy begegnet war und von denen viele ebenfalls Elektromagnetismus erforschten. Im Jahr 1831, zwei Jahre nach Davys Tod, begann Faraday eine bedeutende Reihe von Experimenten, die in der Entdeckung der elektromagnetischen Induktion gipfelten. In seinem Labortagebuch vom 28. Oktober 1831 notierte er, dass er „viele Experimente mit dem großen Magneten der Royal Society durchführte“.

Faradays entscheidende Entdeckung erfolgte, als er zwei isolierte Drahtspulen um einen Eisenring wickelte und beobachtete, dass in einer Spule ein kurzzeitiger Strom induziert wurde, während Strom durch die andere floss. Dieser Effekt wird heute als Gegeninduktivität bezeichnet. Der ursprüngliche eiserne Ringspulenapparat ist weiterhin in der Royal Institution ausgestellt. In späteren Untersuchungen stellte er fest, dass in einer Drahtschleife ein elektrischer Strom erzeugt wurde, wenn ein Magnet durch sie hindurch bewegt wurde, und ebenso, wenn die Schleife selbst über einen stationären Magneten bewegt wurde. Diese Demonstrationen bewiesen schlüssig, dass ein schwankendes Magnetfeld ein elektrisches Feld erzeugt. Diese grundlegende Beziehung wurde später von James Clerk Maxwell mathematisch als Faradaysches Gesetz formalisiert, das später zu einer der vier Gleichungen Maxwells wurde und sich seitdem zum umfassenderen Konzept der Feldtheorie entwickelt hat. Faraday wandte diese entdeckten Prinzipien später an, um den elektrischen Dynamo zu konstruieren, einen Vorläufer moderner Stromgeneratoren und Elektromotoren.

Im Jahr 1832 schloss Faraday eine Reihe von Experimenten ab, die darauf abzielten, die grundlegenden Eigenschaften der Elektrizität zu erforschen. Er nutzte verschiedene Quellen, darunter statische Elektrizität, chemische Batterien und „tierische Elektrizität“, um Phänomene wie elektrostatische Anziehung, Elektrolyse und Magnetismus zu erzeugen. Seine Erkenntnisse führten ihn zu der Behauptung, dass die Unterscheidung zwischen den verschiedenen „Arten“ von Elektrizität entgegen der damals vorherrschenden wissenschaftlichen Überzeugung oberflächlich sei. Stattdessen postulierte Faraday die Existenz einer singulären „Elektrizität“, wobei Variationen in ihrer Menge und Intensität (Strom und Spannung) die vielfältigen beobachteten Phänomene erklären.

Faraday postulierte spät in seiner Karriere, dass elektromagnetische Kräfte den Hohlraum um einen Leiter durchdringen. Dieses Konzept stieß zunächst auf wissenschaftliche Skepsis, und Faraday erlebte nicht, dass es schließlich von der wissenschaftlichen Gemeinschaft übernommen wurde. Es vergingen etwa fünfzig Jahre, bis Elektrizität technische Anwendung fand, wie beispielsweise im Savoy Theatre im Londoner West End, das zum weltweit ersten öffentlichen Gebäude wurde, das mit Elektrizität beleuchtet wurde und die von Sir Joseph Swan entwickelten Glühlampen nutzte. Die Royal Institution bemerkte: „Faraday erfand den Generator im Jahr 1831, aber es dauerte fast 50 Jahre, bis die gesamte Technologie, einschließlich der hier verwendeten Glühlampen von Joseph Swan, allgemein verwendet wurde.“

Diamagnetismus

Im Jahr 1845 stellte Faraday fest, dass zahlreiche Materialien eine subtile Abstoßung durch ein Magnetfeld aufweisen, ein Phänomen, das er als Diamagnetismus bezeichnete.

Faraday stellte außerdem fest, dass die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht durch die Anwendung eines externen Magnetfelds gedreht werden konnte, sofern es mit der Ausbreitungsrichtung des Lichts ausgerichtet war. Dieses Phänomen ist heute als Faraday-Effekt bekannt. Im September 1845 dokumentierte er in seinem Notizbuch: „Es ist mir endlich gelungen, eine magnetische Kurve oder Kraftlinie zu beleuchten und einen Lichtstrahl zu magnetisieren.“

Im Jahr 1862, in seinen späteren Jahren, nutzte Faraday ein Spektroskop, um eine weitere Lichtveränderung zu untersuchen: die Veränderung von Spektrallinien durch ein angelegtes Magnetfeld. Dennoch erwiesen sich die ihm zur Verfügung stehenden Instrumente als unzureichend für eine abschließende Beurteilung der Spektralverschiebungen. Anschließend nutzte Pieter Zeeman verbesserte Geräte, um dieses identische Phänomen zu untersuchen. Er veröffentlichte seine Ergebnisse 1897 und erhielt für seine Leistung 1902 den Nobelpreis für Physik. Zeeman würdigte Faradays Beiträge sowohl in seiner Veröffentlichung von 1897 als auch in seiner Nobelpreisrede.

Faradayscher Käfig

Durch seine Untersuchungen zur statischen Elektrizität zeigte Faradays Eiskübel-Experiment, dass sich elektrische Ladung ausschließlich auf der Außenfläche eines geladenen Leiters befand und dass diese äußere Ladung keinen Einfluss auf irgendein im Leiter enthaltenes Objekt ausübte. Dies liegt daran, dass sich die externen Ladungen neu verteilen, wodurch sich die resultierenden internen Felder gegenseitig aufheben. Dieses Prinzip der elektrostatischen Abschirmung wird in einem sogenannten Faradayschen Käfig angewendet. Im Januar 1836 konstruierte Faraday einen 12 Fuß großen quadratischen Holzrahmen, der von vier Glaspfosten getragen wurde und an dem er Papierwände und Drahtgeflecht befestigte. Dann betrat er diese Struktur und elektrisierte sie. Beim Verlassen seines elektrifizierten Geheges hatte Faraday eindrucksvoll bewiesen, dass Elektrizität eine Kraft darstellte und nicht, wie in dieser Zeit allgemein angenommen, eine unwägbare Flüssigkeit.

Königliche Institution und öffentlicher Dienst

Faraday unterhielt eine umfassende Verbindung zur Royal Institution of Great Britain. Im Jahr 1821 wurde er zum stellvertretenden Superintendenten des Royal Institution's House ernannt. Seine Wahl zum Fellow der Royal Society erfolgte 1824. Bis 1825 hatte er die Rolle des Direktors des Royal Institution's Laboratory übernommen. Sechs Jahre später, im Jahr 1833, wurde Faraday zum ersten Fullerian-Professor für Chemie an der Royal Institution of Great Britain ernannt, eine lebenslange Amtszeit, die ihn von Vorlesungspflichten befreite. Diese Professur wurde speziell für Faraday von seinem Förderer und Mentor John „Mad Jack“ Fuller eingerichtet.

Zusätzlich zu seinen wissenschaftlichen Untersuchungen in Bereichen wie Chemie, Elektrizität und Magnetismus an der Royal Institution engagierte sich Faraday in zahlreichen, oft zeitintensiven Dienstleistungsinitiativen sowohl für die Privatindustrie als auch für die britische Regierung. Diese Bemühungen umfassten Untersuchungen zu Kohlebergwerksexplosionen, die Tätigkeit als Sachverständiger in Gerichtsverfahren und in Zusammenarbeit mit zwei Ingenieuren von Chance Brothers c. 1853 die Herstellung von hochwertigem optischem Glas, das für Chances Leuchttürme unerlässlich ist. Im Jahr 1846 war Faraday zusammen mit Charles Lyell Co-Autor eines ausführlichen und umfassenden Berichts über eine schwere Explosion in der Zeche Haswell in der Grafschaft Durham, die 95 Todesopfer forderte. Ihr Bericht stellte eine sorgfältige forensische Untersuchung dar und ergab, dass Kohlenstaub die Intensität der Explosion verstärkte. Faraday markierte den ersten Fall, in dem Explosionen mit Staub in Verbindung gebracht wurden, und hielt anschließend einen Vortrag, in dem er veranschaulichte, wie eine ordnungsgemäße Belüftung solche Risiken mindern kann. Obwohl dieser Bericht die Besitzer von Kohlengruben auf die Gefahren von Kohlenstaubexplosionen hätte aufmerksam machen sollen, blieb die Gefahr mehr als sechs Jahrzehnte lang unberücksichtigt, bis zur Senghenydd-Zechenkatastrophe im Jahr 1913.

Angesichts seines angesehenen wissenschaftlichen Ansehens in einem Land mit bedeutenden maritimen Interessen widmete Faraday erhebliche Anstrengungen den Initiativen wie dem Bau und Betrieb von Leuchttürmen sowie der Entwicklung von Methoden zur Verhinderung der Schiffsrumpfkorrosion. Seine ursprüngliche Werkstatt, die sich am Trinity Buoy Wharf über dem Chain and Buoy Store befindet, ist noch immer neben Londons einzigem Leuchtturm erhalten, wo er bahnbrechende Experimente zur elektrischen Beleuchtung von Leuchttürmen durchführte.

Faraday engagierte sich auch in Aktivitäten, die heute als Umweltwissenschaften oder -technik eingestuft würden. Zu seinen Aufgaben gehörten die Untersuchung der industriellen Umweltverschmutzung in Swansea und die Beratung zu Fragen der Luftqualität bei der Royal Mint. Im Juli 1855 verfasste Faraday einen Brief an die The Times, in dem er sich mit der starken Verschmutzung der Themse befasste, eine Aktion, die später zu einem weit verbreiteten Cartoon in Punch inspirierte.

Faraday trug zur Weltausstellung von 1851 im Hyde Park in London bei, indem er bei der Ausstellungsplanung behilflich war und als Richter fungierte. Darüber hinaus beriet er die National Gallery bei der Konservierung und Bewahrung ihrer Kunstsammlung und beteiligte sich 1857 an der National Gallery Site Commission. Bildung bildete einen weiteren wichtigen Bereich von Faradays öffentlichem Dienst; Er hielt 1854 Vorlesungen zu diesem Thema an der Royal Institution und präsentierte 1862 einer Kommission für öffentliche Schulen seine Ansichten zur britischen Bildung. Darüber hinaus äußerte Faraday seine starke Missbilligung über die Beschäftigung der Öffentlichkeit mit Phänomenen wie Tischumdrehen, Mesmerismus und Séancen und kritisierte damit sowohl die gesellschaftliche Leichtgläubigkeit als auch den nationalen Bildungsrahmen.

Bevor er seine berühmten Weihnachtsvorlesungen begann, hielt Faraday einen Vortrag Zwischen 1816 und 1818 hielt er Chemievorlesungen für die City Philosophical Society, eine Zeit, in der er seine Dozentenkompetenz verfeinerte. Diese Verpflichtungen stellten seine einzige Dozententätigkeit dar, die er unabhängig von der Royal Institution ausübte.

Von 1827 bis 1860 hielt Faraday eine Reihe von neunzehn Weihnachtsvorträgen für junges Publikum an der Royal Institution in London, eine Tradition, die bis heute anhält. Diese Vorträge zielten darauf ab, wissenschaftliche Konzepte speziell jungen Menschen und der breiten Öffentlichkeit vorzustellen, mit dem doppelten Zweck, Inspiration zu fördern und finanzielle Unterstützung für die Royal Institution zu sichern. Im Jahr 1825 gründete er außerdem die Friday Evening Discourses, ein Forum, in dem Dozenten den Mitgliedern ihre neuesten Forschungsergebnisse vorstellten. Beide Vortragsreihen wurden zu wichtigen festen Bestandteilen im gesellschaftlichen Kalender der Londoner Elite, was vor allem Faradays außergewöhnlichen Vortragsfähigkeiten zu verdanken war. In einem Briefwechsel mit seinem engen Freund Benjamin Abbott formulierte Faraday seine Prinzipien für eine effektive Vorlesung und erklärte, dass „eine Flamme am Anfang entzündet und bis zum Ende mit unablässiger Pracht am Leben gehalten werden sollte“. Seine Vorträge zeichneten sich durch ihren fröhlichen und engagierten Charakter aus und beinhalteten oft Demonstrationen wie das Befüllen von Seifenblasen mit verschiedenen Gasen, um ihre magnetischen Eigenschaften zu untersuchen, vermittelten aber auch tiefgreifende philosophische Einsichten. Er ermutigte seine Zuhörer immer wieder, über die zugrunde liegenden Mechanismen seiner Experimente nachzudenken und stellte Fragen wie: „Sie wissen sehr gut, dass Eis auf dem Wasser schwimmt ... Warum schwimmt das Eis? Denken Sie darüber nach und philosophieren Sie.“ Seine Vortragsthemen umfassten Chemie und Elektrizität, mit konkreten Beispielen wie: 1841: Die Grundlagen der Chemie, 1843: Erste Prinzipien der Elektrizität, 1848: Die chemische Geschichte einer Kerze, 1851: Anziehungskräfte, 1853: Voltaische Elektrizität, 1854: Die Chemie der Verbrennung, 1855: Die besonderen Eigenschaften der gewöhnlichen Metalle, 1857: Statische Elektrizität, 1858: Die metallischen Eigenschaften, 1859: Die verschiedenen Kräfte der Materie und ihre Beziehungen zueinander.

Gedenkwürdigungen

Eine Statue zu Ehren von Michael Faraday befindet sich am Savoy Place am Victoria Embankment in London, neben der Institution of Engineering and Technology. Das Faraday Memorial, ein brutalistischer Entwurf des Architekten Rodney Gordon aus dem Jahr 1961, befindet sich im Elephant & Schloss-Kreiselsystem, in der Nähe von Faradays Geburtshaus in Newington Butts, London. Die Faraday School befindet sich an einem Standort am Trinity Buoy Wharf, wo seine Werkstatt über dem Chain and Buoy Store neben Londons einzigem Leuchtturm erhalten geblieben ist. Faraday Gardens, ein bescheidener Park in Walworth, London, liegt in der Nähe seines Geburtsortes Newington Butts. Dieser Park liegt im Faraday-Bezirk des Londoner Stadtteils Southwark. Die Michael Faraday Primary School befindet sich auf dem Aylesbury Estate in Walworth.

Mehrere akademische und Forschungseinrichtungen tragen Faradays Namen, darunter der Faraday Wing der London South Bank University, der Fakultäten für Elektrotechnik beherbergt und in der Nähe seines Geburtsortes in Newington Butts liegt. Die Loughborough University widmete Faraday 1960 einen Saal, in dem ein Bronzeguss eines elektrischen Transformatorsymbols und ein Porträt in der Nähe des Speisesaaleingangs angebracht waren, die ihn beide ehrten. Ein achtstöckiges Gebäude auf dem Wissenschafts- und Ingenieurcampus der University of Edinburgh, ein kürzlich errichtetes Wohnheim an der Brunel University, das primäre Ingenieurgebäude an der Swansea University und das Lehr- und Experimentalphysikgebäude an der Northern Illinois University sind ebenfalls nach Faraday benannt. Darüber hinaus wurde ihm zu Ehren die ehemalige britische Faraday-Station in der Antarktis benannt.

Straßen, die an Faraday erinnern, gibt es in zahlreichen britischen Städten wie London, Glenrothes, Swindon, Basingstoke, Nottingham, Whitby, Kirkby, Crawley, Newbury, Swansea, Aylesbury und Stevenage. Ähnliche Bezeichnungen gibt es international, unter anderem in Paris, Frankreich; Berlin-Dahlem und Hermsdorf, Deutschland; Quebec City, Quebec, Deep River, Ontario und Ottawa, Ontario, Kanada; Die Bronx, New York, und Reston, Virginia, Vereinigte Staaten; Carlton, Victoria, Australien; und Hawke's Bay, Neuseeland.

Eine blaue Gedenktafel der Royal Society of Arts, die 1876 enthüllt wurde, markiert Faradays ehemalige Residenz in der Blandford Street 48 im Londoner Stadtteil Marylebone. Von 1991 bis 2001 erschien sein Konterfei auf der Rückseite der 20-Pfund-Banknoten der Serie E der Bank of England und zeigte ihn, wie er mit dem magnetoelektrischen Funkenapparat einen Vortrag an der Royal Institution hielt. Im Jahr 2002 landete Faraday bei einer landesweiten öffentlichen Abstimmung der BBC über die „100 größten Briten“ auf Platz 22.

Faraday wurde auf Briefmarken der Royal Mail geehrt. 1991 wurde er in der Ausgabe „Scientific Achievements“ als Pionier der Elektrizität neben Innovatoren in den Bereichen Computer (Charles Babbage), Düsenantrieb (Frank Whittle) und Radar (Robert Watson-Watt) vorgestellt. 1999 wurde er unter dem Thema „Faradays Elektrizität“ zusammen mit Charles Darwin, Edward Jenner und Alan Turing in deren „World Changers“-Ausgabe aufgenommen.

Das Faraday Institute for Science and Religion ist nach dem Wissenschaftler benannt, der seinen Glauben als integralen Bestandteil seiner wissenschaftlichen Bemühungen betrachtete. Auch das Logo des Instituts ist von Faradays Entdeckungen inspiriert. Gegründet im Jahr 2006 mit einem Zuschuss von 2.000.000 US-Dollar von der John Templeton Foundation, umfasst seine Mission die Durchführung akademischer Forschung, die Förderung des Verständnisses für das Zusammenspiel von Wissenschaft und Religion sowie die Verbesserung des öffentlichen Verständnisses in beiden Bereichen.

Die 2017 gegründete Faraday Institution, ein unabhängiges Forschungsinstitut mit Schwerpunkt auf Energiespeicherung, trägt ebenfalls den Namen von Michael Faraday. Diese Organisation fungiert als das wichtigste Forschungsprogramm des Vereinigten Königreichs, das sich der Weiterentwicklung von Batteriewissenschaft und -technologie, Bildung, öffentlichem Engagement und Marktforschung widmet.

Faradays Biografie und seine Beiträge zur Elektromagnetik bildeten das zentrale Thema von „The Electric Boy“, der zehnten Folge der amerikanischen Wissenschaftsdokumentationsserie Cosmos: A Spacetime Odyssey aus dem Jahr 2014, die auf Fox und dem National Geographic Channel ausgestrahlt wurde.

Der Autor Aldous Huxley bezog sich in seinem Essay mit dem Titel Eine Nacht in Pietramala auf Faraday und erklärte: „Er ist immer der Naturphilosoph. Die Wahrheit zu entdecken ist sein einziges Ziel und Interesse ... selbst wenn ich Shakespeare sein könnte, denke ich, dass ich mich trotzdem dafür entscheiden sollte, Faraday zu sein.“ Margaret Thatcher lobte Faraday in einer Rede vor der Royal Society als ihren „Helden“ und verkündete: „Der Wert seiner Arbeit muss höher sein als die Kapitalisierung aller Aktien an der Börse!“ Anschließend lieh sie sich seine Büste von der Royal Institution aus und sorgte dafür, dass sie in der Halle der Downing Street 10 ausgestellt wurde.

Auszeichnungen zu Ehren Faradays vergeben

In Anerkennung und Erinnerung an seine bedeutenden wissenschaftlichen Beiträge haben mehrere Institutionen Preise und Auszeichnungen ins Leben gerufen, die seinen Namen tragen. Dazu gehören:

• Die IET-Faraday-Medaille
• Der Michael-Faraday-Preis der Royal Society of London
• Die Michael-Faraday-Medaille und der Preis des Institute of Physics
• Der Faraday Lectureship Prize der Royal Society of Chemistry

Galerie

Bibliographie

Abgesehen von Chemical Manipulation umfassten Faradays veröffentlichte Werke hauptsächlich Zusammenstellungen wissenschaftlicher Arbeiten oder transkribierte Vorlesungen. Posthum wurden sein Tagebuch sowie umfangreiche Bände seiner Korrespondenz und sein Reisetagebuch von der Europatournee mit Davy in den Jahren 1813–1815 veröffentlicht.

• Faraday, Michael (1827). Chemische Manipulation: Anleitung für Studierende der Chemie. John Murray.Faraday, Michael (1839). Experimentelle Forschungen zur Elektrizität, Band I und II. Richard und John Edward Taylor.Faraday, Michael (1859). Experimentelle Forschungen in Chemie und Physik. Taylor und Francis.Faraday, Michael (1861). Crookes, W. (Hrsg.). Ein Kurs mit sechs Vorlesungen über die chemische Geschichte einer Kerze. Griffin, Bohn & Co.Faraday, Michael (1873). Crookes, W. (Hrsg.). Über die verschiedenen Kräfte in der Natur. Chatto und Windus.Faraday, Michael (1932–1936). Martin, T. (Hrsg.). Tagebuch. G. Bell.Faraday, Michael (1991). Bowers, B. und Symons, L. (Hrsg.). Perfekt befriedigte Neugier: Faradays Reisen in Europa 1813–1815. Institution of Electrical Engineers.Faraday, Michael (1991). James, F.A.J.L. (Hrsg.). Die Korrespondenz von Michael Faraday. Bd. 1. INSPEC, Inc. ISBN 978-0-86341-248-6.Faraday, Michael (2008). Jenkins, Alice (Hrsg.). Michael Faradays mentale Übungen: Ein Essay-Kreis für Kunsthandwerker im Regency London. Liverpool: Liverpool University Press.Faraday (Einheit) – Eine physikalische Konstante, die die elektrische Ladung eines Mols Elektronen darstellt. Seiten mit kurzen Beschreibungen von Umleitungszielen
  • Faraday (Einheit) – Physikalische Konstante: Elektrische Ladung eines Mols ElektronenSeiten mit kurzen Beschreibungen von Umleitungszielen
  • Forensische Technik – Die Untersuchung von Fehlern im Zusammenhang mit rechtlichen Eingriffen.
  • Nikola Tesla – Eine serbisch-amerikanische Ingenieurin und Erfinderin (1856–1943).
  • Zeitleiste der Wasserstofftechnologien.
  • Zeitleiste der Niedertemperaturtechnologie.
  • Zeeman-Effekt – Die Aufspaltung von Spektrallinien in einem Magnetfeld.

  Referenzen

  Quellen

  • Cantor, Geoffrey (1991). Michael Faraday, Sandemanianer und Wissenschaftler. Macmillan. ISBN 978-0-333-58802-4.Hamilton, James (2004). Ein Leben voller Entdeckungen: Michael Faraday, Gigant der wissenschaftlichen Revolution. New York: Zufälliges Haus. ISBN 978-1-4000-6016-0.Thomas, J.M. (1991). Michael Faraday und The Royal Institution: The Genius of Man and Place (PBK). CRC-Presse. ISBN 978-0-7503-0145-9.Thompson, Silvanus (1901). Michael Faraday, sein Leben und Werk. London: Cassell and Company.Biografische Werke

    Biografien

    Biografische Ressourcen

    Biografien

    • Biografie erhältlich bei der Royal Institution of Great Britain.
    • Faraday als Entdecker von John Tyndall, zugänglich über Project Gutenberg.
    • Der christliche Charakter von Michael Faraday.
    • Das Leben und die Entdeckungen von Michael Faraday von J. A. Crowther. London: Gesellschaft zur Förderung des christlichen Wissens, 1920.

    Andere Ressourcen

    • Werke von Michael Faraday erhältlich über Project Gutenberg.
    • Werke von oder über Michael Faraday im Internetarchiv.
    • Werke von Michael Faraday sind als gemeinfreie Hörbücher über LibriVox erhältlich.
    • Die vollständige Korrespondenz von Michael Faraday: Durchsuchbare Volltexte aller von Faraday ausgetauschten Briefe, basierend auf der Standardausgabe von Frank James.
    • Video-Podcast mit Sir John Cadogan über Benzol im Kontext von Faradays Arbeit.
    • Die Briefe von Faraday und Schoenbein, 1836–1862. Diese Veröffentlichung aus dem Jahr 1899 enthält Notizen, Kommentare und Verweise auf zeitgenössische Korrespondenz.
    • Faraday School, gelegen am Trinity Buoy Wharf.
    • „Profiles in Chemistry: Michael Faraday“ auf YouTube, Chemical Heritage Foundation