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MICHAEL FARADAY |
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MICHAEL FARADAY und die klassische Feldtheorie. Lebensdaten: 1791 - 1867. Michael Faraday steht im 19. Jahrhundert an der Schwelle zu den großen Veränderungen in der Physik, aus denen die neuen und elementaren Theorien über Elektrizität, Magnetismus und Licht hervorgingen. Faraday, begnadet im Experimentieren, hielt mit dem Bewußtsein eines Visionärs an der Einheit der Natur fest und war der erste, der das Prinzip des elektromagnetischen Feldes erkannte (das von JAMES CLERK MAXWELL später formalisiert wurde). Die Bandbreite seiner Entdeckungen sichert ihm einen herausragenden Platz in der Geschichte der Physik und Chemie; in der Tat gleicht er der biblischen Gestalt des Moses, der sein Volk an, aber nicht in das gelobte Land führte. Denn Faraday, mathematisch ein Analphabet, konnte kaum hoffen, selbst eine ausgearbeitete, formalisierte Theorie liefern zu können. Michael Faradays Lebensgeschichte gleicht einem Märchen, das während der industriellen Revolution spielt. Er wurde am 22. September 1791 in Newington Butts, Surrey, dem heute zu London gehörigen Elephant and Castle, geboren. Sein Vater James Faraday war Schmied, ein kränkelnder Mann, der kaum in der Lage war, seine Frau und die vier Kinder zu ernähren. Die Familienbande waren eng und fürsorglich, liebend, aber streng. Seine Mutter, Margaret Hastwell, war der stärkere Elternteil und nach dem Tod ihres Ehemannes 1809 auch der einzige. 1804, im Alter von dreizehn Jahren und nach dürftigster Schulausbildung wurde Michael Zeitungsjunge für einen französischen Emigranten, bei dem er später als Buchbinder in die Lehre ging. In den nächsten sieben Jahren entwickelte er die Geschicklichkeit, die ihm später bei seinen Experimenten zustatten kam; die Bücher, für die er Einbände fertigte, förderten seinen Verstand. Großen Einfluß hatten die Encyclopaedia Britannica und ein Erbauungstext mit dem Titel The Improvement of the Mind. 1810 begann er an der City Philosophical Society Vorlesungen zu besuchen, zwei Jahre später an der weitaus angeseheneren Royal Institution.1813 wurde Faraday Laborgehilfe bei Sir Humphrey Davy, bei dem er sich an der Royal Institution vorgestellt hatte. Damit begann eine ungewöhnlich produktive Lehrzeit. Davy, selbst aus armen Verhältnissen stammend, gehört in die Reihe der frühen wichtigen Wissenschaftler und war derjenige, der entdeckte, wie man sich durch Lachgas »antörnen« konnte, wie es der Dichter Robert Southey ausdrückte. Bei einer Reise durch Europa (1813), auf der Faraday Davy begleitete, dernte er die wichtigsten Wissenschaftler der Zeit kennen, unter ihnen Alessandro Volta, André Ampere und den Chemiker Joseph GayLussac. In der Folgezeit nahm er an Davys Forschungsarbeiten teil, war an der Entwicklung einer Sicherheitslampe für Bergleute beteiligt und führte einfache Experimente zur Niedertemperaturphysik durch. 1823 gelang es Faraday, Kohlendioxid, Chlor und einige andere Gase zu verflüssigen was zunächst Davy zugeschrieben wurde. Aber das Experiment war ein wichtiger Schritt, denn bis dahin war nicht klar, daß Gase mehr als einen Aggregatzustand annehmen können. Zwei Jahre später gewann Faraday aus Walöl Benzol, das vierzig Jahre später den Grundstein für die Entwicklung der organischen Chemie legte. Er arbeitete an der Verbesserung von optischen Linsen und entdeckte den sogenannten FaradayEffekt die Rotation eines Lichtstrahls beim Durchgang durch ein Magnetfeld. Kurz, Faradays Entdeckungen während der 20er Jahre waren außergewöhnliche Leistungen und von zentraler Bedeutung. Nicht überraschend kam 1824 seine Aufnahme in die Royal Society. Obwohl sich bereits im 18. Jahrhundert Wissenschaftler für elektrische Phänomene interessierten und die Erfindung der Batterie durch Alessandro Volta (1799) einen gewissen Wendepunkt darstellte, war Hans Christian Oersteds Nachweis (1819), daß zwischen Elektrizität und Magnetismus ein Zusammenhang besteht, das große Experiment dieser Zeit. Es löste im darauffolgenden Jahrzehnt eine ganze Reihe von Aktivitäten aus. 1821 zeigte Faraday, daß ein Stabmagnet um eine elektrisch geladene Drahtspule zu rotieren beginnt; entsprechend rotiert ein beweglicher, elektrisch geladener Draht um einen fixierten Stabmagneten. Es war die erste Vorführung, die demonstrierte, daß elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden konnte. Erst neun Jahre später, 1830 Faraday hatte von Davy den Lehrstuhl für Chemie übernommen wandte er sich wieder verstärkt der Elektrizität und dem Magnetismus zu und sollte seine größten Entdeckungen machen. Faradays Nachweis der elektromagnetischen Induktion (im Herbst 1831) »änderte den Lauf der Geschichte und veränderte das Schicksal der Menschheit«, wie McCabe und Thomas in einem erst kürzlich erschienenen Artikel nicht unbescheiden meinen. Der Nachweis beinhaltet eine ganze Reihe von Experimenten, von denen zwei als wesentlich herausgegriffen werden können. Beim ersten Versuch, im August 1831 durchgeführt, wickelte Faraday zwei einzelne Drahtlitzen um einen Eisenkern. Eine Litze führte er an einem Magnetkompaß vorbei, die andere schloß er an einer Batterie an. Der daraus resultierende Ausschlag der Kompaßnadel »hielt nur einen Augenblick lang an«, wie er schrieb. Aber Faraday hatte das Prinzip des Transformators gefunden, und seine Statue an der Royal Institution zeigt ihn noch heute mit der Induktionsnadel in der Hand. Um einen beständigen Stromfluß zu erzeugen, war, wie Faraday erkannte, Bewegung im elektrischen Feld nötig, das ihm zufolge aus »Kraftröhren« bestand. Kurz darauf gelang es ihm, einen Scheibengenerator zu entwickeln. Zu diesem Zweck befestigte er im Zentrum einer Kupferscheibe einen Draht, einen weiteren, frei laufenden Draht legte er um den Rand der Scheibe. Die beiden Drähte verband er mit einem Galvanometer, die Scheibe stellte er zwischen einen Hufeisenmagneten, und damit war es möglich, steten Stromfluß zu erzeugen. Hatte er 1821 gezeigt, wie elektrische in mechanische Energie umgewandelt werden konnte, so demonstrierte er im Oktober 1831 den umgekehrten Fall. Es war der erste Dynamo oder Generator, die wichtigste Apparatur, mit der ein halbes Jahrhundert später die Welt mit elektrischer Energie versorgt wurde. Für seine Versuche baute Faraday weitere einfache Dynamos und Motoren. Als der britische Premierminister, so erzählt eine Geschichte, Faradays Werkstätten besuchte und ihn nach dem Zweck seiner Generatoren fragte, antwortete er: »Das weiß ich auch nicht, aber ich wette, daß Ihre Regierung sie eines Tages besteuern wird.« Auf die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion folgten eine große Zahl von Experimenten, die den Grundstein für seine weitere Arbeit legten. 1832 begründete Faraday die Elektrochemie und ihre Verfahren, mittels elektrischen Strom chemische Verbindungen zu zerlegen. Er entwickelte die nach ihm benannten Gesetze der Elektrolyse und wies auf den Zusammenhang zwischen Elektrizität und dem Aufbau der Elemente hin. Zusammen mit William Whewell prägte Faraday die Grundbegriffe der Elektrizität: Elektrolyt, Elektrode, Anode, Kathode, Ion und viele andere Begriffe stammen aus seiner Arbeit. Faradays Forschung fand ihren Niederschlag in den dreibändigen Experimental-Untersuchungen über Elektrizität (1839 - 1855) und den 1859 erschienenen Experimental-Untersuchungen über Chemie und Physik Ebenso wichtig wie Faradays experimenteller Nachweis der elektrischen Induktion und der Gesetze der Elektrolyse sind seine theoretischen Beiträge. Er zeigte, daß die verschiedenen Elektrizitätsarten, die frühere Generationen entdeckt hatten - statische Elektrizität, magnetische Elektrizität, Volta'sche Elektrizität, Thermochemie -, im Prinzip das gleiche sind. Daraus schloß er, daß aus elektrischen Phänomenen eine allem zugrunde liegende Einheit der Natur abgeleitet werden könnte. Er war davon überzeugt, schrieb er, »daß die unterschiedlichen Formen, in denen sich die Form der Materie zeigt, einen einzigen Ursprung haben: in anderen Worten, sie sind unmittelbar aufeinander bezogen und natürlicherweise voneinander abhängig, so daß sie ineinander übergeführt werden können und in ihren Handlungsweisen einander entsprechende Kräfte besitzen.« Seine »Gedanken über Strahlen-Vibrationen« von 1846 wurden zum Ausgangspunkt für James Clerk Maxwell und dessen Weiterentwicklung der Gesetze des Elektromagnetismus und der Theorie des elektromagnetischen Feldes. 1839 fiel Faraday wahrscheinlich aufgrund von Erschöpfungszuständen einer ernsthaften, nur schwer zu diagnostizierenden Krankheit zum Opfer, von der er sich nie mehr vollständig erholte. Er litt an Kopfschmerzen, mit zunehmenden Alter auch an Gedächtnisstörungen. Dennoch überschüttete man ihn in den letzten Lebensjahren mit Ehrungen. Die Regierung bestellte ihn als Berater für wissenschaftliche Projekte. Von Queen Victoria, deren Kinder seine alljährlichen weihnachtlichen Vorlesungen zu besuchen pflegten, erhielt er einen Altersruhesitz. Sein Ruhm war so groß, daß sich Lady Lovelace, die Tochter Lord Byrons, anerbot, seine Experimente nachzustellen. 1821 hatte Faraday Sarah Barnard geheiratet. Zeitgenossen beschrieben sie als eine warmherzige, fröhliche Frau, die ihre Muttergefühle das Paar war kinderlos an den Nichten und ihrem Ehemann auslebte. Faraday war ein andächtiges Mitglied der Sandemanier, einer religiösen Sekte, die sich dem einfachen Leben verschrieben hatte. Seine religiöse Überzeugung verhinderte, daß er neben Newton und den anderen großen Wissenschaftlern in der Westminster Abbey bestattet wurde. Er starb am 25. August 1867 in Hampton Court, Middlesex, und wurde auf dem Highgate Cemetery beerdigt. |
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