Michael Faraday
Kindheit und Jugend
MICHAEL FARADAY wurde am 22. September 1791 in Newington-Butts, einem südlichen Vorort Londons, als drittes Kind eines Grobschmieds und seiner Ehefrau, der Tochter eines Pächters, geboren. Gleich anderen Söhnen aus Arbeiter- und Handwerksfamilien zu jener Zeit erhielt FARADAY eine Ausbildung, über die er selbst sagte:
„Meine Erziehung war von der gewöhnlichsten Art und beschränkte sich fast nur auf Anfangsgründe des Lesens, Schreibens und Rechnens in einer Volksschule.“
Mit dreizehn Jahren wurde er Laufbursche bei einem Buchhändler und Buchbinder, ein Jahr darauf begann er dort eine Buchbinderlehre, für die seine Eltern wegen der vielen Hilfsdienste ihres Sohns für den Buchbinder kein Lehrgeld bezahlen mussten, eine Ausnahme in dieser Zeit.
FARADAY las jedoch auch die Bücher, die er band. Ein Band „Gespräche über die Chemie“ und andere Bücher regten ihn zu chemischen und elektrischen Experimenten an. Er wurde von einem Hausbewohner im projektiven Zeichnen unterwiesen, trat mit besser Gebildeten, insbesondere einem Medizinstudenten, in einen wissenschaftlichen Briefwechsel, um seinen Ausdruck zu verbessern, besuchte Vorträge und hielt auch selbst solche in einer populärwissenschaftlichen Vereinigung von Bürgern und Arbeitern. Der mit der Aufklärung und in England durch die industrielle Revolution aufgekommene Bildungsdrang der untersten Volksschichten hatte auch FARADAY erfasst.
Erste wissenschaftliche Assistentenstelle
1812 hörte FARADAY vier Vorlesungen des bekannten Chemikers DAVY (1778-1829) in der „Royal Institution“, einer 1800 gegründeten Einrichtung, die aus dem Bedürfnis entstanden war, naturwissenschaftliche Erkenntnisse für die Praxis aufzubereiten.
FARADAY bewarb sich nach Abschluss seiner Lehre bei DAVY, dem damaligen Präsidenten der „Royal Institution“, mit der Ausarbeitung von dessen Vorlesungen um eine Stelle und hatte das Glück, 1813 eine freie Assistentenstelle zu erhalten. Im selben Jahr begleitete er DAVY auf einer zweijährigen Europareise, die ihn nach Frankreich, Italien, Deutschland und den Niederlanden führte und auf der er führende Wissenschaftler wie AMPÈRE und GAY-LUSSAC kennenlernte. Seine Freude an der Reise war nicht ungetrübt, da ihn die reiche Lady DAVY mehr als Diener betrachtete, doch er wusste seine Stellung aufzuwerten und sich zu behaupten.
FARADAYs anfängliche Untersuchungen galten vorwiegend der Chemie. 1816 veröffentlichte er eine chemische Analyse des Ätzkalks, danach entdeckte er zwei Chlorkohlenstoffe, stellte 1823 Chlor in flüssiger Form dar, und 1824 fand er bei der Destillation der Nebenprodukte der Verkokung das Benzol und das Butan.
In technischer Hinsicht beschäftigte er sich mit der Herstellung von rostfreien Stahllegierungen (1820-1822) und von Gläsern mit großer Brechzahl (1825-1829). Das von ihm entwickelte Borsilikat-Bleioxid-Glas benutzte er später für seine magnetooptischen Versuche.
Mit diesen und weiteren physikalischen Arbeiten festigte FARADAY seine Stellung, wurde 1821 Oberinspektor an der Royal Institution und heiratete im selben Jahr die Tochter eines Silberschmieds.
Als Professor an der Royal Society
1824 wurde FARADAY Mitglied der hoch angesehenen „Royal Society“ (Königliche Gesellschaft für die Erweiterung wissenschaftlicher Kenntnisse, seit 1662), trotz der Quertreibereien und wissenschaftlichen Eifersüchtelei DAVYs. 1825 wurde er zum Direktor des Laboratoriums und 1827 zum Professor der Chemie an der Royal Institution ernannt, an der er bis zu seinem Tod trotz ehrenvoller Berufungen blieb.
FARADAY organisierte neben seinen Vorlesungen abendliche Zusammenkünfte von Interessierten (Freitagabend-Vorlesungen) und Weihnachts-Vorlesungen für die Jugend, eine Tradition, die bis heute gewahrt wird. Dafür schrieb FARADAY u. a. seine Vorlesungsreihe „Naturgeschichte einer Kerze“, ein Musterbeispiel für populärwissenschaftliche Vorlesungen für Kinder.
Sein Debüt als Physiker leitete FARADAYaus OERSTEDs Entdeckung des Elektromagnetismus (1820) ab. Überzeugt von der kreisförmigen Wirkung des Magnetismus um einen Stromleiter, gelang es ihm 1821, einen einseitig beweglichen Stromleiter um einen Magneten und umgekehrt rotieren zu lassen; er konstruierte damit die Urform des Elektromotors.
Die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion
Bereits 1822 notierte er in sein Tagebuch: „Verwandle Magnetismus in Elektrizität.“ Nach vielen vergeblichen Versuchen fand er Ende August 1831 bei einem Experiment mit zwei unabhängigen Wicklungen auf einem geschlossenen Ring (Bild 3) die erste Andeutung der Erzeugung von elektrischem Strom durch Magnetismus, als er „nicht wie erwartet bei geschlossenem Primärkreis“ sondern beim Schließen und Öffnen des Primärkreises mit Batterie einen Ausschlag des einfachen Elektroskops im Sekundärkreis bemerkte.
Im folgenden Vierteljahr fand er alle uns heute bekannten Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion und konstruierte ein Gerät zur kontinuierlichen Stromerzeugung, die Urform des elektrischen Generators.
Die Gedanken von der Einheit der Natur
Der Leitgedanke seiner Entdeckungen war der Begriff „Induktion“ im allgemeinen Sinne als Erregung eines Zustands durch einen anderen gewesen. Schon das weist auf FARADAYs Grundauffassung über das physikalische Geschehen hin, die er immer mehr ausbaute. FARADAYs Grundauffassung war geprägt von der Einsicht in die „Einheit der Natur“. Die führte ihn in zwei Richtungen zu Erfolgen.
Zum ersten führte sie FARADAY zu einer Reihe von Untersuchungen, aus denen er die Einheit der „elektrischen Kraft“ bei unterschiedlicher Erzeugungsart (Reibungselektrizität, durch galvanische Elemente und elektromagnetische Induktion) konstatierte. Weiterhin erforschte er die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie sowie die Elektrolyse, stellte 1834 die nach ihm benannten elektrochemischen Gesetzte auf und prägte mithilfe eines in der griechischen Sprache versierten Freundes die zugehörigen eindeutigen Begriffe (Elektrolyt, Elektrode, Anode, Katode, Ion, Kation, Anion). Er folgerte daraus, dass eine „Erzeugung von Kraft (Energie) aus dem Nichts“ unmöglich sei und bereitete von dieser Seite her die Entdeckung des Energieerhaltungssatzes mit vor.
Zum zweiten entwickelte FARADAY die Theorie der Feldlinien, zuerst ausgehend von der anschaulichen Darstellung mithilfe von Eisenfeilspänen. Die heutigen Darstellungen von Feldern mithilfe von Feldlinienbildern gehen auf FARADAY zurück.
Vielfältige physikalische Entdeckungen
Ab 1835 wandte sich FARADAY, ausgehend von der Elektrolyse, der Erforschung der Dielektrika („erstarrte Elektrolyte“) zu, stellte die Kapazitätserhöhung von Kondensatoren durch Dielektrika fest, die relative Dielektrizitätskonstante ein. Er ergänzte diese Untersuchungen durch solche über Funken- und Gasentladungen (FARADAYscher Dunkelraum) und kam zu der Ansicht, dass elektrische Leitung, Polarisation und Entladung nur dem Grad nach unterschiedlich, im Wesen aber gleich seien.
Ab 1838/1839 zeigte sich bei FARADAY geistige Erschöpfung nach Jahren der angespanntesten Arbeit; er litt an Gedächtnisschwund und Konzentrationsmangel, jede Anwesenheit Fremder strengte ihn an. Er stellte seine Vorlesungstätigkeit vorläufig ein und zog sich immer mehr aus dem gesellschaftlichen Leben zurück. Eine Erholungsreise in die Schweiz leitete eine Besserung ein, und ab 1844 begann er wieder regelmäßig zu arbeiten.
Auf der Suche nach dem Wesen des Lichts
Auf der Suche nach Zusammenhängen zwischen Licht und Magnetismus entdeckte Faraday, dass sich die Schwingungsebene des linear polarisierten Lichts im Glas durch ein starkes magnetisches Längsfeld dreht. Der als FARADAY-Effekt bekannte Zusammenhang regte ihn an, Stoffproben in starken magnetischen Feldern zu untersuchen. Er entdeckte dabei die von ihm so benannten dia- und paramagnetischen Stoffe, deren Verhalten er durch die Einführung der Permeabilität („Leitfähigkeit für magnetische Kraftlinien“) charakterisierte.
Auf diese Weise vertiefte er seine Lehre von den elektrischen und magnetischen Feldlinien, betrachtete sie als eine physikalische Realität und trug 1846 in einer Vorlesung, veranlasst durch den Ausfall des eigentlichen Vortragenden, seine noch unvollendeten „Gedanken über Strahlungsschwingungen“ vor, in denen er die Meinung äußerte, dass Lichtwellen vielleicht nichts anders seien als Schwingungen von Feldlinien, sodass der Äther als Träger des Lichts entbehrlich wäre. Diese kühne Hypothese „wie auch FARADAYs gesamte Feldtheorie“ wurde lange Zeit kaum beachtet, sogar als Spekulation zurückgewiesen, bis MAXWELL 1855 begann, sie mathematisch auszuarbeiten.
FARADAYs letzte Jahre
Nach 1850 zog sich FARADAY mehr und mehr zurück. 1857 lehnte er es ab, die Präsidentschaft der Royal Society zu übernehmen, und 1861 legte er sein Professorenamt nieder. Seine letzten vergeblichen Überlegungen und Versuche waren darauf gerichtet, Spektrallinien durch Magnetfelder zu beeinflussen bzw. einen Zusammenhang zwischen Elektrizität und Gravitation aufzufinden, beides Ideen von großer Tragweite.
Am 25. August 1867 starb FARADAY in Hampton Court bei London.
Obwohl sich in seinem Werk keine schwierigere mathematische Berechnung findet, hatte FARADAY durch seine Entdeckungen und den Aufbau der Feldtheorie einen Wandel in den theoretischen Grundlagen der Physik eingeleitet.
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Stand: 2010
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