Ngày 22/9: Ngày sinh nhà khoa học Michael Faraday, ông tổ của công nghệ sạc không dây

Ông là nhà khoa học người Anh có nhiều đóng góp quan trọng trong lĩnh vực điện từ trường và điện hóa học.

Michael Faraday, sinh ngày 22/9/1791, mất ngày 25/8/1867, là nhà khoa học người Anh có nhiều đóng góp quan trọng trong lĩnh vực điện từ trường và điện hóa học. Những khám phá tiên phong của ông có thể kể đến cảm ứng điện từ, tính phản từ và điện phân.
Mặc dù được hưởng rất ít nền giáo dục chính thống, Faraday vẫn là một trong những người có ảnh hưởng nhất trong lịch sử giới khoa học. Chính nghiên cứu của về từ trường xung quanh vật dẫn điện chứa dòng điện một chiều đã giúp Faraday lập nên nền tảng cho lý thuyết về điện từ trường trong vật lý học. Faraday cũng là người đầu tiên phát hiện ra rằng từ trường có thể ảnh hưởng tới các phổ ánh sáng, từ đó cho thấy có sự liên hệ giữa hai hiện tượng này.
Cũng theo cách tương tự như thế, ông đã khám phá ra các nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ, tính phản từ và các quy luật của hiện tượng điện phân. Phát minh về các thiết bị rotor điện từ trường của ông đã lập nên nền tảng cho các động cơ điện hiện đại, và cũng nhờ vào những nỗ lực của ông, giờ đây điện năng đã là một phần không thể thiếu trong cuộc sống.
Với tư cách là một nhà hóa học, Faraday đã khám phá ra hợp chất benzene, dạng mắt lưới hydrate của chlorine, tạo ra dạng nguyên thủy của hợp chất Bunsen burner, và hệ thống chỉ số oxi hóa, từ đó, các thuật ngữ anode, cathode, electrode và ion trở nên cực kỳ phổ biến. Với những đóng góp của mình, Faraday trở thành vị Giáo sư hóa học đầu tiên và lỗi lạc nhất tại Học viện Hoàng gia Anh Quốc.
Faraday là một nhà thực nghiệm xuất sắc, người đã chuyển hóa các ý tưởng của mình thành một thứ ngôn ngữ rõ ràng và đơn giản, tuy nhiên, khả năng toán học của ông lại bị giới hạn ở lĩnh vực số học thuần túy. James Clerk Maxwell đã thừa kế các công trình của Faraday và một số nhà khoa học khác, cô đọng nó trong một loạt các đẳng thức cho đến nay được xem là nền tảng của tất cả các lý thuyết hiện đại về điện từ trường.
Nhận xét về sự ứng dụng lý thuyết đường lực từ của Faraday, Maxwell cho biết, “chúng cho thấy Faraday trên thực tế là một nhà toán học có tính tổ chức cực kỳ cao, một nhà toán học trong tương lai có thể tạo ra những giá trị và các phương pháp đột phá”. Đơn vị điện dung trong hệ đo lường SI được đặt theo tên ông: Farad.
Albert Einstein từng lưu giữ bức ảnh của Faraday trên bức tường phòng nghiên cứu của ông, cùng với chân dung của những khoa học gia nổi tiếng khác là Isaac Newton và James Clerk Maxwell. Nhà vật lý học Ernest Rutherford khẳng định rằng: “Khi chúng ta nhắc đến từ trường và các học thuyết mở rộng các khám phá của Faraday và ảnh hưởng của chúng đến sự phát triển của khoa học và công nghiệp, không có vinh dự nào là đủ để tưởng nhớ tới Faraday, một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất mọi thời đại.”

Michael Faraday - Sự bình thường vĩ đại

Thiên tài không bằng cấp Michael Faraday

Michael Faraday Phát Minh ra Máy Phát Điện và Bộ Biến Điện

Michael Faraday chào đời vào ngày 22 tháng 9 năm 1791 trong làng Newington, Surrey, ngày nay thuộc phía nam của thành phố London. Cha của Faraday là một người thợ rèn, đã di chuyển tới miền bắc của nước Anh vào đầu năm 1791 để kiếm sống còn bà mẹ là một người miền quê kiên nhẫn và khôn ngoan, đã giúp đỡ và an ủi các con trong các hoàn cảnh khó khăn. Faraday là một trong bốn người con, thuộc gia đình nghèo khó, không đủ ăn bởi vì người cha thường xuyên đau bệnh, không làm việc liên tục. Về sau này, Faraday đã có lần nhớ lại rằng vào thuở thiếu thời, có khi phải ăn một ổ bánh mì dần dần trong một tuần lễ.
Michael Faraday chỉ được học hành sơ sài, gồm có tập đọc và tập viết tại lớp học của nhà thờ vào ngày chủ nhật. Từ khi còn nhỏ, Michael đi giao báo cho một hiệu sách rồi vào tuổi 14, học nghề đóng sách. Thật là may mắn cho Michael bởi vì nhờ nghề nghiệp này mà cậu được làm quen với các sách vở. Không giống các người thợ trẻ khác, Michael Faraday đã lợi dụng cơ hội này để đọc thêm các cuốn sách mà khách hàng mang tới đóng. Các bài viết về điện học in trong ấn bản thứ ba của bộ từ điển Bách Khoa Britannica đã đặc biệt hấp dẫn cậu Michael. Cậu đã dùng các chai lọ cũ để thực hành các thí nghiệm đơn giản về pin điện và về hóa học điện giải.
Michael Faraday lại gặp một điều may mắn thứ hai. Ông chủ tiệm đóng sách đã khuyến khích cậu đi dự các buổi thuyết trình về khoa học. Tại giảng đường, cậu thanh niên hiếu học này đã ghi chép từng chi tiết rồi về nhà viết thành bài học và còn thêm vào đó các giản đồ để làm sáng tỏ vấn đề.
Faraday đặc biệt ưa thích các buổi diễn thuyết của Humphrey Davy. Vào thời đó, Davy là một nhà hóa học danh tiếng thuộc Viện Khoa Học Hoàng Gia (the Royal Institution). Faraday đã tìm gặp Davy và đưa cho nhà hóa học một tập bài ghi chép trong các buổi diễn thuyết để xin một chân phụ việc. Khi đọc các bài viết này, nhà hóa học Davy cảm thấy rất vui lòng và cũng không khỏi sửng sốt. Khi có chỗ làm việc trống, Faraday bắt đầu được làm công việc phụ tá phòng thí nghiệm tại Viện Hoàng Gia vào năm 22 tuổi với số lương bổng nhỏ hơn lương của người thợ đóng sách, đây là một điều may mắn nhờ vậy Michael Faraday có được cơ hội học hỏi môn hóa học với một trong các nhà thực nghiệm tài giỏi nhất của thời bấy giờ.
Humphrey Davy là nhà hóa học đã tìm ra được nhiều hóa chất mới, kể cả 8 đơn chất. Ông đã phát minh ra chiếc đèn an toàn dùng dưới hầm mỏ và đèn hồ quang nhưng có lẽ khám phá lớn lao nhất của ông Davy là sự tìm thấy Faraday!
Faraday đã làm việc cần cù trong phòng thí nghiệm và tỏ ra xứng đáng với sự tin tưởng của Thầy Davy về mọi mặt. Trong thập niên 1820, Faraday đã có quá nhiều cơ hội để thực hành các phân tích hóa học, hiểu rõ các kỹ thuật phòng thí nghiệm và đã làm phát triển các lý thuyết cần thiết cho công việc nghiên cứu. Faraday đã sớm trở nên một nhà hóa học danh tiếng. Ông đã tạo được hai hợp chất của carbon và chlorine, điều chế được benzene, khảo cứu các hợp kim thép (steel alloys) và đặt nền móng cho ngành luyện kim (metallurgy) và ngành kim loại học (metallography).
Cũng từ năm 1921, Michael Faraday bắt đầu một loạt các công trình nghiên cứu về điện học và từ học (magnetism). Nhờ đầu óc sáng tạo và tài thí nghiệm khéo léo, Faraday đã tạo nên được một bộ máy chuyển điện năng thành cơ năng, đây là thứ động cơ điện đầu tiên. Sau khi ông Davy qua đời vào năm 1829, Faraday tiếp tục các công cuộc nghiên cứu danh tiếng của Davy rồi từ năm 1831, ông được chỉ định làm Giáo Sư Hóa Học.
Davy đã phân tích các hợp chất bằng dòng điện và lấy ra các đơn chất. Faraday khám phá thấy rằng khi muốn phóng thích một hóa trị gram của một đơn chất, người ta cần dùng một số điện lượng, nghĩa là cùng một số lượng điện đã phóng thích cùng một số nguyên tử. Các việc khảo cứu của Faraday đã dẫn tới các quan niệm mới về điện tử (electron).
Nhưng Faraday lại bị ám ảnh bởi từ trường. Ông rắc các vụn sắt lên một tờ giấy đặt trên các cực của một nam châm rồi quan sát các lực tuyến (ligne de force). Vào năm 1820, Hans Christian Oersted đã khám phá thấy rằng một đường dây dẫn điện có từ tính. Sự việc này khiến cho Faraday lý luận: nếu dòng điện sinh ra từ trường thì tại sao từ trường lại không thể sinh ra dòng điện? Ông bèn làm các thí nghiệm để kiểm chứng câu hỏi này rồi tìm ra sự cảm ứng điện (electrical induction). Sau đó, Faraday tiến thêm một bước nữa, ông đã dùng nam châm để chế tạo một dòng điện liên tục. Faraday là nhà khoa học đầu tiên đã phát minh ra chiếc máy phát điện và bộ biến điện (transformer).
Faraday qua đời vào ngày 25 tháng 8 năm 1867, để lại nhiều tác phẩm khoa học, danh tiếng nhất là bộ sách gồm 3 cuốn có nhan đề là “Các Khảo Cứu Thực Nghiệm” (Experimental Researches). Ông đã đóng góp rất nhiều công lao cho Khoa Học và sự khám phá lớn lao nhất của ông là về dòng điện cảm ứng và các máy điện liên quan.
Michael Faraday là nhà bác học đã để lại nhiều công trình khám phá, các phương pháp thực nghiệm hữu ích và các lý thuyết tân tiến về hóa học và điện học./.

MICHAEL FARADAY (1791 - 1867) Chú thợ đóng sách nghèo ham học Michael Faraday sinh ra trong một gia đình nghèo, bố làm nghề thợ rèn. Ngay từ nhỏ cậu bé Faraday đã tỏ ra thông minh và ham học. Một hôm thầy giáo rất ngạc nhiên khi thấy Faraday đến lớp muộn, tay không mang cặp sách, vẻ mặt rầu rầu. Ông vội hỏi: "Có chuyện gì vậy, Faraday?". Faraday nghẹn ngào, nói không rõ tiếng: "Thưa thầy, con đến xin phép thầy thôi học để ở nhà trông em, vì dạo này bố con không có việc làm, mẹ con phải đi giặt thuê, kiếm thêm tiền nuôi gia đình". Và cậu bé òa lên khóc nức nở. Thầy giáo đặt tay lên đôi vai gầy gò của Faraday và nói: "Hãy dũng cảm lên Farday! Phải bỏ học nửa chừng như em là một điều đáng tiếc, nhưng em phải giữ vững lòng tin vào cuộc sống và luôn ghi nhớ những tấm gương hiếu học của người xưa. Cái khó là mài giũa ý chí cho bền...." Đời sống gia đình ngày càng khó khăn, Faraday được bố dẫn đến xin việc tại "Hiệu bán sách và đóng sách Ribô" ở Luân Đôn. Ông chủ hiệu sách cho chú bé ở hẳn trong xưởng với điều kiện phải giúp ông ta mọi việc vặt trong nhà. Còn chú bé chỉ có một nguyện vọng duy nhất là, buổi tối xong xuôi công việc, được phép đọc sách. Và, theo lời khuyên của Ribô, Faraday làm quen với các cuốn sách về khoa học. Cậu bé bắt đầu đọc cuốn "Những mẩu chuyện về hóa học" của Macxê. Vừa đọc được mấy trang đầu, cậu đã ngạc nhiên: "Thì ra không khí mà mọi người đang hít thở lại là một hỗn hợp nhiều thứ khác nhau!". Và Faraday nhỏm dậy, cầm cây nến đi soi tìm một cái chậu đựng nước và một cái cốc. Cậu thấy nghi hoặc những điều tác giả cuốn sách đã nói, vì vậy cậu quyết định tự tay làm lại một thí nghiệm đơn giản có hướng dẫn trong sách. Cậu gắn một mẩu nến lên cái nút bấc thả nổi trên mặt chậu nước, rồi đánh diêm đốt nến cháy úp cái cốc đậy kín cả nút bấc lẫn nến. Ngọn lửa lụi dần rồi tắt ngấm! Cậu loay hoay đo mực nước trong cái cốc úp sau khi nến tắt. Cậu thấy rằng đúng là phần khí còn lại trong cốc chiếm khoảng 4/5 thể tích. Cậu vui sướng, reo lên khe khẽ. Dưới ánh nến đỏ quạch tỏa khói khét lẹt và đôi lúc bị gió thổi tạt đi, cậu bé say mê đi tìm những lời giải đáp cho những thắc mắc của mình. Nếu không có ông Ribô thức giấc lúc nửa đêm giục cậu đi ngủ thì có lẽ Faraday đã thức suốt sáng để đọc cho xong quyển sách. Cậu tắt nến đi ngủ, trong lòng vẫn còn nao nức lạ thường: "Kì này phải cố để dành tiền mua ống thí nghiệm và một ít axit". .......... Được sự động viên giúp đỡ của gia đình, ông Ribô và bè bạn, Faraday tranh thủ dự các lớp học buổi tối do Hội triết học tổ chức. Anh thợ trẻ - chưa học hết lớp 2 tiểu học - chăm chú nghe giảng, ghi chép rất đầy đủ và sau đó đóng xén cẩn thận quyển vở ghi của mình. Anh hối hả trau dồi kiến thức để bù lại thời gian đã mất không được cắp sách đến trường. Lòng ham học của anh được giáo sư hóa học Humphrey Davy, hội viên Hội Khoa học Hoàng gia Luân Đôn chú ý. Dù chỉ được số lương ít ỏi, Faraday hăng hái nhận làm thư kí ghi chép cho nhà bác học Davy. Không những ghi chép rất chính xác các tư tưởng khoa học của Davy mà anh còn tham gia ý kiến vào việc phân tích các số liệu thực nghiệm, nhận xét các kết luận khái quát của nhà bác học. GS ngày càng mến và tin Faraday. Ông đã ra sức vận động cho Faraday được nhận vào làm việc chính thức ở Hội Hoàng gia. Cuối cùng, ngày 1-3-1813 anh thợ trẻ Faraday được chính thức nhận làm phụ tá ở phòng thí nghiệm của giáo sư Davy. Cuộc đời của Faraday đã bước hẳn sang một trang mới. Con đường đi đến phát minh Sau nhiều lần thí nghiệm và kiểm tra, ngày 24/11/1831, Faraday đã công bố trước Hội Hoàng gia Luân Đôn phát hiện của mình về hiện tượng cảm ứng điện từ, đồng thời trình bày thí nghiệm xuất sắc nhất về cách tạo ra dòng điện cảm ứng: khi cho một đĩa đồng quay ngang qua một nam châm vĩnh cửu hình móng ngựa, có thể thu được dòng điện ổn định lâu dài hơn hẳn dòng điện cho bởi pin Volta. Báo cáo đã làm chấn động dư luận cả nước. Mọi người đều nhất trí đánh giá rằng phát kiến vĩ đại của Faraday đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lịch sử điện từ học và cả trong lịch sử kỹ thuật. Chiếc đĩa đồng quay của Faraday thực sự là một máy phát điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, nhưng dòng điện do nó phát ra còn quá yếu, chỉ có thể được phát hiện bằng những điện kế cực nhạy. Chính vì thế mà một hôm viên bộ trưởng của Chính phủ Hoàng gia Anh Menbuốc tới thăm phòng thí nghiệm của Hội Hoàng gia đã hỏi đùa nhà bác học 40 tuổi: "Liệu bao giờ thì ngài có thể cho tôi "đánh thuế" chiếc máy điện của ngài?". Câu hỏi xoáy đúng vào điều mà Faraday đang thắc mắc: bao giờ thì điện có thể mang lại những lợi ích thiết thực cho con người? Nhà bác học trở về nhà, mang theo niềm tâm sự bực dọc đó. Trong khi bà vợ loay hoay làm món bánh gatô mà ông thích, Faraday thần người suy nghĩ. Về nguyên tắc thì đã rõ: hoặc chuyển dịch thanh nam châm trong cuộn dây đồng, hoặc chuyển dịch cuộn dây đồng đối với thanh nam châm, đều tạo ra được dòng điện. Nhưng không thể tạo ra một cuộn dây đồng dài vô tận để cho dòng điện phát sinh một cách liên tục và mạnh được. Điều mắc mứu chính là ở chỗ đó. Nếu không giải quyết được thì những thí nghiệm điện từ của ông chỉ là một trò chơi không hơn không kém .... Faraday cúi xuống nhìn đĩa bánh ngọt vợ ông vừa đưa ra, nếm thử một miếng. Chợt ông ngừng nhai, trân trân nhìn đĩa bánh ngọt "Này em .. hình như anh đã tìm ra lời giải rồi thì phải?""Lời giải gì? Anh nói chuyện gì mà lạ vậy?" Faraday như bừng tỉnh. Ông mỉm cười "Anh đang suy nghĩ về nguyên tắc của một chiếc máy phát điện bằng cảm ứng điện từ có thể sử dụng trong thực tế mà chưa tìm được. Nhưng chính em vừa gợi cho anh một ý rất tài tình! Em hãy tưởng tượng nếu như những miếng bánh ngọt em cắt là những thanh nam châm đặt theo đường bán kính của đĩa tròn, lần lượt hướng các cực khác tên nhau ra ngoài ... bên ngoài đĩa là những cuộn dây đồng gắn trên một vành tròn ... Khi ta quay đĩa có nam châm, sẽ xuất hiện dòng điện trong các cuộn dây. Chỉ việc tăng giảm số lượng các thanh nam châm và tốc độ quay của đĩa, là ta có thể thu được các dòng điện mạnh đến bao nhiêu cũng được ..."* Rồi ông ngay lập tức quay trở lại phòng thí nghiệm, cặm cụi suốt đêm đến sáng để cho ra đời chiếc máy phát điện đầu tiên theo mẫu ông nghĩ. Faraday hân hoan nói với người phụ tá "Anh hãy xem! Ông bộ trưởng Menbuốc của chúng ta đã có thêm đối tượng để đánh thuế. Thế mà, vừa hôm qua đây, ông ta đã không ngờ việc này lại xảy ra sớm thế!..." Những năm cuối đời Ngày 12 tháng 3 năm 1862 đánh dấu ngày làm việc nghiên cứu cuối cùng của nhà bác học, sau khi tiến hành 16401 thí nghiệm. Mùa hè năm 1867 nhà bác học Faraday ốm nặng. Ông bị điếc và mất trí nhớ. Nhiều lúc ông quên bẵng người đến thăm và chăm chú nhìn một chiếc lò xo nhỏ trong tay. Nằm trên giường bệnh, những lúc khỏe khoắn và tỉnh táo ông ghi chép vào nhật ký của mình. Trong những trang nhật ký cuối cùng của ông người ta đọc thấy những lời sau đây: "Tôi thật sự luyến tiếc những năm sống đầy hạnh phúc, trong niềm say mê làm việc và trong ước mơ tìm đến những phát minh.... Với các bạn trẻ, tôi chỉ có một lời khuyên để lại, rút ra từ kinh nghiệm cuộc sống: Hãy làm việc và suy nghĩ đi ngay cả khi chưa hề thấy một tia sáng nhỏ bé, vì dù sao, như thế cũng còn tốt hơn là ngồi không!...." Ngày 25 tháng 8 năm 1867 nhà bác học vĩnh viễn từ giã cõi đời. Nhà bác học vĩ đại ra đi để lại cho nhân loại những phát minh bất tử. Đúng như lời nhà bác học Hemhônxơ người Đức đã nói: "Chừng nào loài người còn cần sử dụng điện, thì chừng đó mọi người còn ghi nhớ công lao của Michael Faraday". Chúc các bạn luôn tìm được những niềm vui trong cuộc sống!

Michael Faraday (1791–1867) – Từ phụ tá rửa ống nghiệm đến Thiên tài thực nghiệm!