Schutz . Michael Faraday Abb.1. Michael Faraday (22.9.1791-25.8.1867) Biographien hervorragender N aturwissenschaftler, Techniker und Mediziner BandS Michael Faraday Prof. Dr. phil. nat. Dr. rer. nat. h.c. Wilhelm Sehiitz t 4. Auflage Mit 8 Abbildungen LEIPZIQ BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft . 1982 Herausgegeben von D. Goetz (Potsdam). E. Wiichder (Freiberg). I. Winter (Berlin). H. WuBing (Leipzig) Abb. 1 nach einem Gemiilde von Thomas Phillips (15] ISBN-13: 978-3-322-00515-1 e-ISBN-13: 978-3-322-82215-4 DOl: 10.1007/978-3-322-82215-4 © BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1982 4. Auflage VLN 294-375/92/82 • LSV 1108 Lektor: Dipl.-Jouro. Ing. Hans Dietrich Gesamtherstellung: Grafilche Werke Zwickau 111/29/1 Bestell-Nr. 665165 0 DDR 4.35M INHALT Vorwort ................................................... 6 1. Bucl!.binderlehrlirig und Autodidakt ......................... 9 2. Vom Assistenten zum Professor fiir Chemie 16 3. Der groDe Entdecker im Bereicl!. der Physik ................... 26 3.1. Einfiihrung .......... : ....... ,........................ 26 3.2. Elektromagnetiscl!.e Induktion (1831) ..................... 30 3.3. Grundgesetze der Elektrocl!.emie (1834) ................... 36 3.4. Dielektriscl!.e Zustandsiinderung aller Materie (1837) ....... 39 3.5. Magnetorotation der Scl!.wingungsebene des Licl!.ts in Materie (Faraday-Effekt) und die dia- und paramagnetiscl!.e Zustands iinderung aller Materie (1845) ... ,....................... 41 3.6. Die Faraday-Maxwellscl!.e Feldtheorie der Elektrodynamik (1855-1862) .............................. ;........... 47 3.7. Die Faraday-Maxwellscl!.e Licl!.ttheorie (1865) .............. 51 3.8. Faraday und der allgemeine Energiesatz .................. 54 3.9. Abscl!.lieDende Bemerkungen ........ ,................... 55 4. Der liebenswerte Menscl!. ................................... 58 5. Ausklang ................................. _ . . . . . . . . . . . . .. 66 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Der Frohsinn ist so wie im Leben also auchin Kunst und Wissenschaft der beste Schutz- und Hilfspatron. Joh. Wolfgang v. Goethe an Joh. Wolfgang Dobereiner am 10. Dezember 1812 VORWORT ZUR ERSTEN AUFLAGE Am 25. August 1967 jahrte sich zum 100. Male Michael Faradays Todestag. Dieses Datum gab mir den auBeren AnlaB, den seit langem beabsichtigten Beitrag fUr die "Biogmphien hervorragender Physiker" zu Papier zu bringen. Faradays wissenschaftliches Le benswerk und seine LebensfUhrung haben mich seit meiner Studien zeit immer wieder aufs tiefste beeindruckt und begeistert; ich hoffe, daB es mir gelungen ist, auch in der gedrangten Form dieser Dar stellung bei dem Leser ahnliche GefUhle der Sympathie fUr Michael Faraday zu wecken, wie sie mich selbst bewegen. Diese Sympathie beruht letztlich auf der Begegnung mit einer Personlichkeit, deren hoher Rang in der Wissenschaft zeitlebens in einer so wundervollen Harmonie zu ihrer edlen Menschlichkeit gestanden hat. Der von der Personlichkeit ausgehende Reiz ist zeitlos. Zeitbedingt ist dagegen sein Arbeitsstil. RUckschauend ist festzustellen, daB die Art und Weise, wie man noch unmittelbar nach dem 1. Weltkrieg Experi mental physik betreiben konnte, sich noeh nicht allzusehr von der jenigen unterschied, die Faraday selbst praktiziert hat. Das hat sich inzwischen grundlegend geandert, und Faraday wUrde sich als pas sionierter Einzelganger, der in seinem Fachgebiet alles selbst ge macht und gesehen haben muBte, schwerlich in der organisierten GroBphysik unserer Tage zurecht finden. Das England, in dem Faraday lebte, hatte seine industrielle Revo lution hinter sich; die Lichtseite genoB das zur Herrschaft gelangte liberale kapitalistische Unternehmertum, auf der Schattenseite ve getierte das Industrieproletariat, dessen Elend Friedrich Engels er lebt und in lieinem bekannten, 1845 erschienenen Buch: "Die Lage der arbeitenden KIasse in England" geschildert und analysiert hat. Die technischen und okonomischen Potenzen von Physik und Chemie waren erkannt und siche~ten eirier privaten Einrichtung, wie der Royal Institution of Great Britain, in deren Diensten Faraday stand, die Existenzgrundlage. Faraday selbst interessierte 6 sich nur sehr am Rande dafiir, sonst hatte es vielleicht nahe gelegen, daB er sich urn die physikalische Durchdringung der von englischen Handwerkern entwickelten Dampfmaschine bemiiht hatte, der Eng land seinen Vorsprung in der Entwieklung zur Industriemacht ver dankte. Faradays Interessen galten nieht der Warme, sondern der Elektrodynamik und der Elektrochemie; mit seinen Entdeekungen schuf er die physikalischen Grundlagen fiir neue Industriezweige, die ihrerseits wieder quantitativ neue und qualitativ hohere Anfor derungen an den Warmekraftmaschinenbau stellten. Die politischen Potenzen von Physik und Chemie spielten zu seinen Lebzeiten noch keine entscheidende Rolle. So mutet es geradezu wie ein Marchen an, daB der beriihmte Chemiker Sir Humphrey Davy mit seiner Gattin und Faraday als Begleiter in der Zeit vom Oktober 1813 bis Marz 1815 trotz der Kriegswirren als Englander mit franzosischen Empfehlungsschreiben im Reisewagen unbehel ligt durch Europa reiste. Am 18. Oktober 1813 war die Schlacht bei Leipzig und am 18. Juni 1815 die Schlacht bei Waterloo. Fiir den Sohn eines sehlichten Handwerkers war es damals nieht leicht, den Zugang zu einer seiner Begabung entsprechenden Lebens stellung zu finden. Die gesellsehaftlichen Verhaltnisse warfen man cherlei Probleme auf, und ware Faraday nicht mit ihnen fertig ge worden, so hatte er wohl sein Dasein als ein inzwischen langsl vergessener Buchbinder- und Buchhiindlergehilfe beschlossen. Die Bedingungen, unter denen unsere jungen Menschen heute leben, arbeiten und studieren, sind grundsiitzlich andere, aber ohne die hemmungslose Begeisterung fiir ein als erstrebenswert erkanntes Ziel und ohne den zahen Willen, die vorhandenen Fahigkeiten bis zur Meisterschaft zu entwiekeln, wird man auch heute im Mittel maBigen steeken bleiben. Insofern bleibt Faraday fiir den V orwarts strebenden immer ein leuchtendes Vorbild. Meine Bekanntschaft J;Ilit Faradays Leben und damit die Moglich keit, die entsprechenden Kapitel dieses Biichleins zu schreiben, ver danke ich den im Schrifttum uufgefiihrten Biographien. In dieser Reihe kommt den drei erstgenannten eine besondere Rolle zu, weil sie originales Material erstmalig zuganglich gemacht haben. John Tyndall und Bence Jones haben Faraday personlich gekannt und ihm nahegestanden. Das den groBen Entdeeker im Bereich det Physik betrefJende Kapitel 3 wurde auf der Grundlage der im Schrifttum aufgefiihrten Faradayschen Werke und allgemeinen Li- 7 teratur gestaltet. Fiir jedes der fiinf Kapitel war ein Uberangebot von Material vorhanden, so daB eine dem Rahmen des Biichleins entsprechende Auswahl nur mit schmerzlichen Verzichten gctrofJen werden konnte. Meiner Frau, Dr. Lucy Schatz geb. Mensing, danke ich fiir die Durchsicht des Manuskriptes und Hilfe beim Lesen der Korrektur. Jena, im Mai 1967 Wilhelm Schiilz 8 1. BUCHBINDERLEHRLING UND AUTODIDAKT Michael Faraday wUI'de am 22. September J 791 in einem siidlichen Vorort Londons (Newington Butts, Surrey) geboren. Er war das dritte Kind des Grobschmiedes James Famday (t 1810) und seiner Ehefrau Margaret (t 1838), Die Eltern stammten .aus dem Norden Englands, aus Yorkshire; Michael's GI'OBvatel' viiterlicherseits war clort Maurer, del' GroBvater miitterliroerseits Paroter gewesen. Die Familie gehorte del' kleinen, streng religiosen christliroen Sande man-Sekte an, unci Michael hielt bis zu seinem Tode aktiv an del' Familientradition fest. Die Frau, die el' spiiter heiratete, war die Tochter eines Goldschmiedes und ~.ltesten derSandeman-Gemeinde. Den iirmlichen Verhiiltnissen del' schlieBlich sechskopfigen Familie eines kriinklichen Handwerkers entsprechend, war Michaels Schul bildung von del' einfachsten Art und beschriinkte sich auf das Pensum del' Elementarschule im Lesen, Schreiben unci Rechnen. In seinem 13. Lebensjahr wurde er in das Geschiift des Buchhandlers und Buchbinders George Ribeau zunachst auf ein Jahr zur Probe und dann auf sieben Jahre endgiiltig in die Lehre gegeben. Diese Lehre begann mit dem Austragen von Zeitungen und anderen Hilfs diensten, so daB den Eltern das Lehrgeld fiir die Ausbildung ihres Sohnes erspart blieb. Als Lehrling hatte Faraday Freude daran, die wissenschafdichen Biicher zu lesen, die ihm unter die Hande kamen, und von diesen hatten es ihmMrs, Marcels "Gespriiche iiber die Chemie" und die Abhandlungen iiber Elektrizitat in dem englischen Konversations lexikon "Encyclopaedia Britannica" besonders allgetall. Sic regten ihn zu einfachen chemischen Experimenten an, die mit einem Wochenlohn von einigen Groschen zu finanzieren waren; auch ver fertigte er eine Elektrisiermaschine, zuerst mit einer Glasflasche und nachher mit einem wirklichen Zylinder, sowie noch andere elek trische Apparate entsprechender Art. Auf diese Weise erweiterte er nach vollbr~chter Tagesarbeit sein Wissen. Anregung ium Denken gab ihm das Buch eines Mr. Watt mit dem Titel "Cber den Geist". Diese Periode seiner Entwicklung schilderte Michael Faraday 1858 als beriihmt gewordener Naturforscher in einem Brief an seinen Freund Auguste de La Ri ve in Genf: 9 ... Glauben Sie ja nicht. daB ieh ein tiefer Denker oder ein besonders friih entwickeltes Individuum gewesen wiire. leh war lebhaft und voll Einbildungskraft und glaubte eben so gern an "Tausend und Eine Nacht" als an die "Eneyclopaedie". Allein Tatsachen waren mir wiehtig, und dies war meine Rettung. Einer Tatsache konnte ich vertrauen; einer Behauptung muBte ich imrner Einwiinde entgegenstellen. So priifte ich Mrs. Marcets Buch durch solche kleinen Versuche, zu cleren Ausfiihrung ich die Mittel hatte, und fand cs den Tatsaehen entspreehend, so wie ieh diesel ben ver~tand; ieh fiihIte, daB ich einen Anker fiir meine chemischen Kenntnisse gefunden hatte, und klammerte mieh fest daran. Daher stammt mcine tiefe Verehrung fiir Mrs. Marcet; erstens, weil sie mir cine groBe personliche Wohltat und Frcude erwiesen hat, $odann aber aueh, wei! sie imstande war, dem jungen, ungelehrten und forschenden Geist die Wahrheiten und Grundsiitze jener unermeBliehen Welt von Kenntnissen, welehe sieh auf die Natllr beziehen, zu eroffnen. Die beiden folgenden Absiitze aus diesem Brief sind eindrucksvolle Belege fiir die Gefiihle der Dankbarkeit, mit denen Faraday sich auch noch nach Jahrzehnten den Menschen verbunden White, die ihm hilfreich gewesen waren. Sie konnen sich mein Entziicken vorstellell, als ich Mrs. Marcet person lich kennenlernte; wie oft ich in die Vergangenheit zuriickblickte und die Gegenwart damit verglich; wie oft ich an meine erste Lehrerin dachte, wenn ieh ihr eine Abhandlung als Dankopfer iibersandte, und diese Empfindungen werden mich nie verlassen. Ich hege iihnliche Empfmdungen fiir Ihren Vater, der, wie ich wohl sagen kann, der erste war, welcher mich sowohl personlich in Genf als auch spiiter schriftlich ermutigte und dadurch aufrecht hielt. Nach den geschilderten Anfiingen begann Faraday zielstrebig, als Autodidakt sich naturwissenschaftliche Spezialkenntnisse anzu eignen und das Niveau seiner schulischen Allgemeinbildung, insbe sondere auch was die Beherrschung der Muttersprache in Wort und Schrift betraf, zu heben. Ais ein in beiderlei Hinsicht zweckdien liches Mittel erwies sich die Anlage von Merkbiichern. Auf dem Titelblait des ersten dieser Art steht bezeichnend fiir seine Arbeits weise zu lesen: Naturwissenschaftliches Allerlei, eine Sammlung von Notizen, Vor kommnissen, Begebenheiten usw. aus den Gebieten der Kunst und der Wissenschaft, gesammeIt aus Zeitungen, Rundschauen, Zeitsehriften und anderen vermischten Schriften, bestimmt dazu, sowohl das Vergniigen als auch die Belehrung zu fordem, sowie jene Theorien zu hestiitigen oder zu entkriiften, die in der "Velt der Wissenschaft laufend zur Diskussion gestellt werden. Gesammelt von M. Faraday 1809-1810. 10