مايكل فاراداي

مايكل جيمز فرداي (1791 - 1867) هو عالم كيمائي وفيزيائي إنجليزي. وهو من
المشاركين في علم المجال الكهرومغناطيسي والكهروكيميائي. لقد درس فرداي
المجال المغناطيسي على موصل يحمل تيار كهربائي مستمر وبذلك وضع أسس
الكهرومغناطيسية. وهو مكتشف نظرية المحاثة والنفادية المغناطيسية وقوانين
التحليل الكهربائي. وهو القائل بأن المغناطيسية تؤثر على الأشعة الضوئية
ووضع أسس الربط بين هذين الظاهرتين. يعد اختراعه للأجهزة الكهرومغناطيسية
بداية لتكنولوجيا المواتير الكهربائية. وبذلك يصير أول من جعل الكهرباء
شيء عملي لاستخدام التكنولوجي.
وأما فرداي كعالم كيميائي فهو أول من
إكتشف البنزين. ودرس مسألة هيدرات الغاز وأخترع آلة حرق البنزين وهو من
أطلق ألفاظ المصعد والمهبط والقطب والأيون. رغم أن مايكل فرداي لم يدرس
الرياضيات في المدارس غير القليل منها إلا أنه كان عالماً فذاً حيث صٌنف
أنه من أعظم العلماء في التاريخ. ففي نظام الوحدات الدولي نقوم بحساب قيمة
المكثف ونقيسه بوحدة الفاراد على اسمه أي مايكل فرداي. وكذلك هناك ثابت
فرداي أيضاً سمي على اسمه والذي يساوي 96,485 كولومب وهو شحنة المول
الواحد من الإلكترونات. كما سمي باسمه قانون فرداي للحث الذي يقول بأن
تغير المغناطيسية في الزمن ينشئ قوى كهربية محركة. كان فرداي هو أول من
نال منصب Fullerian Professor of Chemistry في المؤسسة الملكية الكبرى
ببريطانيا. كان فرداي مسيحياً متديناً وكان عضواً في كنيسة ساندمنيان.


حياته

ولد
فرداي في نيونجتون بتس. وكان أبوه جيمز عضواً في كنيسة ساندمنيان. ولم تكن
أسرته ميسورة الحال وقد كان واحداً من أربع إخوة فلم يتلقى إلا النذر
اليسير من التعليم الأساسي فعلم نفسه بنفسه. لما بلغ فرداي الرابعة عشر من
عمره أرسل ليعمل كمجلد للكتب عند جورج روبي بائع الكتب. وخلال سبع سنوات
قضاها في هذا العمل كان قد قرأ العديد من الكتب من ضمنها كتاب "تحسين
العقل" لمؤلفه إسحاق وات. وبحماسته قام بتطبيق ما ذكره المؤلف في كتابه.
وهذال مما جعله شغفاً بالعلم محباً له خاصةً علم الكهرباء. وكان متأثراً
بكتاب "كلام في الكيمياء" لمؤلفه جين مارست.
عندما بلغ العشرين من
عمره, وكان ذلك في عام 1812, وفي أواخر عهده بمتجر الكتب حضر بعض
المحاضرات للكيميائي همفري دافي بالمؤسسة الملكية كما حضر أيضاً للأستاذ
جون تاتوم. وبعد عدة محاضرات أرسل فرداي لهمفري دافي كتاباً من ثلاثمائة
صفحة فيه تلخيص ما قاله دافي في محاضراته. وقد كان رد دافي سريعاً وفخوراً
بمايكل فرداي. وفي بعض التجارب التي أجرها دافي على النيتروجين
ترايكلورايد حدثت انفجارات أدت في مرة إلى أن قطع اصبعان لدافي وفي مرة
آخرى فقد إحدى عينيه. وبعد أن فقد إحدى عينيه قام باستدعاء مايكل فرداي
لكي يكون مساعد شخصي له. وحينما طرد جون باين المساعد بالمؤسسة الملكية
قام دافي بتعيين مايكل فرداي مساعداً مكانه وكان ذلك في 1 مارس 1813.
حسب
طبقية المجتمع الإنجليزي لم يكن مايكل فرداي يعد رجلاً نبيلاً. وحينما
أراد دافي أن يذهب في جولة حول قارة أوروبا رفض خادمه أن يذهب معه. فإختار
دافي أن يأخذ مايكل فرداي معه في هذه الرحلة كمساعد علمي وطلب منه أن يكون
خادماً له حتى يجد دافي خادماً آخر حين يصل إلى باريس. وإضطر فرداي أن
يلعب دور المساعد والخادم في هذه الرحلة. وأما زوجة دافي فكانت تعامل
فرداي معاملة سيئة ومنعته من السفر معهم في العربة وجعلته يأكل مع الخدم.
وهذا قد أصاب فرداي بحزن شديد جعله يفكر في العودة إلى لندن واعتزال
العلم. لقد ظن فرداي أن هذه الرحلة شؤم عليه إلا أنه قد استفاد منها
استفادة عظيمة لمقابلته لنخبة كبيرة من العلماء وتعلمه من أفكارهم.
الكيمياء
إن
أولى التجارب التي قام بها فرداي في الكيمياء كانت عندما كان مساعداً
لهمفاري دافي. قام فرداي بعمل دراسة متخصصة على الكلورين. وإكتشف اثنان من
كلوريد الكاربون. وقام بعمل تجارب على ظاهرة انتشار الغازات وهي ظاهرة أول
من سجلها كان جون دالتون وأول من لاحظ أهميتها الفيزيائية كان توماس جرهام
وجوزيف لوسمدت. ونجح في تحويل بعض الغازات إلى سوائل. ودرس سبائك الحديد.
وقام بعمل أنواع من الزجاج لبعض الأغراض في الرؤية. والمنوذج الذي قام به
فرداي في الزجاج الثقيل أصبح بعد ذلك ذا أهمية كبيرة تاريخياً إذ أنه هو
الذي إستعمله فرداي لمعرفة العلاقة بين الضوء والمغناطيسية وكذلك لأنه يعد
أول شيء ينفر من المغناطيس بدلاً من أن ينجذب إليه. وقد سعى فرداي إلى أن
يضع أسس علمية لعلم الكيمياء. لقد إخترع فرداي غرفة حرق البنزين والتي تعد
مصدر للحرارة. وقد سعى فرداي في دراسة الكيمياء وإكتشف مواد كيميائية مثل
البنزين وإكتشف أرقام الأكسدة Oxidation Numbers واستطاع تحويل بعض
الغازات إلى سوائل. في عام 1820 إكتشف فرداي التركيبات المتألفة من
الكربون والكلورين C2Cl6 و C2Cl4 ونشر أبحاثاً عن ذلك في السنوات التالية.
وعرف التركيب الكيميائي لكلورين هيدرات الغاز التي إكتشفها أستاذه دافي
عام 1810.
كان فرداي هو أول من سجل ظاهرة ما يسمى اليوم بالجسيمات
النانوية الفلزية. وفي عام 1847 إكتشف أن الخصائص البصرية للمبعثر الغروي
للذهب تختلف عن تلك التي في أكثر المعادن. ويعد هذا الأمر بداية ونواة
لتقانة الصغائر.
الكهرباء والمغناطيسية
كثر ما عرف به فراداي هو
عمله في مجال الكهربية والمغناطيسة، وقد كانت أول تجربة مسجلة له هو إنشاء
وحده خولئيه مكونه من سبع أنصاف عملات معدنية مع سبع أقراص من ورق الزنك
بالإضافة إلى ست قطع ورق مبلله بماء مالح، ثم قام باستخدام هذه الوحدة في
تحليل مركب كبريتات السيمغنسيا.
وفي سنة 1821 بعد أن اكتشف الفيزيائي
والكيميائي هانز كريستين ورستد ظاهرة الكهرومغنطية، حاول دافي والعالم
البريطاني هيول ولستون تصميم موتور كهربي ولكن فشل ,فقام فرداي بمناقشة
المشكلة مع العاملين ثم حاول بناء جهازين لتوليد ما سماه الدوران
الكهروغنطي حيث تقوم القوة المغناطيسية الدائرية بحركة دائرية متصلة حول
سلك ويوضع سلك موضوع أخر في بركة من الزئبك بوجود مغناطيس في الداخل الذي
سيدور حول مغناطيس لو مر تيار خلاله قادم من بطارية، وأما الجهاز الاخر
فيدعى الموتور أحادي القطب، وهذه التجارب والاختراعات ساهمت في تأسيس
تكنولوجيا الكهرومغناطيسة الحديثة.
ومن اكتشافه للكهرومغناطيسية في
سنة1821 أستكمل غراداي عمله المعملي في استكشاف خصائص المواد وتطوير
خبرته، وفي سنة 1824 قام فراداي بإنشاء دائرة كهربية لدراسة إذا ما كان
المجال المغناطيسي يمكنه أن يمرر تيار في سلك مجاور ولكن لم يتمكن من
ايجاد هذه العلاقة ,وتبع هذه التجربة المعملية عمل مشابه باستخدام الضوء
والمغناطيس من ثلاث سنوات سابقه ووصل إلى نفس النتائج ,وخلال السنوات
السبع التاليه قضى فراداي الكثير من وقته في تحسين وصفته للجوده البصرية
للزجاج الثقيل ,وأستخدم لذلك بورو سلكيات الرصاص والذي استخدمه أيضا في
دراساته رابطا الضوء بالمغنطه ,وفي أوقات فراغه من أعمله البصرية أكمل
فراداي نشر أعمله المعملية (والتي ينتمي بعضها للمجال المغناطيسي) واجرى
مراسلات مع علماء اخرين (يعملون في المجال الكهرومغناطيسي) كان قد التقى
بهم من قبل في رحلاته حول أوروبا مع دافي ,وبعد وفاة دافي بسنتين في سنة
1831 بدأ سلسلة عظيمة من التجارب والتي من خلالها اكتشف الحث
الكهرومغناطيسي ,ويعتقد أن جوزيف هنري اكتشف الحث الذاتي عدة أشهر قبل
فراداي وكلاهما تأثر بأعمال فراسيسكو زانتيديتش في إيطاليا بين سنتي 1829
و 1830.
وكان سبق فراداي العلمي عندما لف ملفين معزولين حول حلقه
حديدية ووجد أنه عندما يمر تيلر في أحدهما، يمر تيار حثي لحظي في الاخر،
وقد عرفت هذه الظاهرة بالحث المتبادل ومايزال جهاز الحث المكون من الحلقة
الحديدية والملفين يعرضون في المعهد الملكي إلى الآن.وفي تجارب مشابهه
ووجد أنه إذا حرك مغناطيس من خلال سلك دائري يمر تيار كهربي من خلال الملف
,كذلك يمر التيار أيضا إذا تحرك الملف حول مغناطيس ثابت ,وقد أسست براهينه
أن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجال كهربي.ثم وضع لهذه العلاقة صيغة
رياضية بواسطة جامز كليرك ماكسويل تحت اسم قانون فراداي والتي بالتالي
أصبحت أحد معادلات ماكسويل الأربع والتي تم تعميمها في وقتنا الحالي لتسمى
نظرية المجال. وقد قام فراداي فيما بعد باستخدام هذا المبدأ في بناء
المولد الكهربي البدائي وهو الجد الأكبر للمولد الكهربي ذو القدرة العالية
المستخدم الآن.
وفي سنة 1839 اكمل سلسة تجارب تهدف إلى التحقيق في
مبادئ وطبيعة الكهرباء ,وأستخدم بطريات "كهرباء ساكنة" و"كهرباء متحركة"
في استنتاج ظاهرة التجاذب الكهرومغناطيسي والتحليل الكهرومغناطيسي
والمغناطيسية والخ....,واستنتج انه بخلاف الاراء العلمية في ذلك الوقت ان
نظرية التيار له أنواع وأقسام مختلفة كانت نظرية وهمية لا أساس لها من
الصحة، وبالمقابل أفترض فراداي أن هناك نوعا واحد فقط من التيار الكهربي
وان الاختلاف من مقدار وكثافة (التيار والفولت) هو ما يؤدي إلى العديد من
الظواهر.
وقرب نهاية حياته الوظيفية أفترض فراداي أن القوى
الكهرومغناطيسية تمتد إلى الفراغ المحيط بها ولكن رفضت هذه الفكرة من
زملائه العلماء ولم يعش فراداي ليرى اثبات صحة افتراضه.وقد منح مبدا
فراداي الذي يقول أن خطوط المجال تخرج من الاجسام المشحونة ومن
المغناطيس.طريقة تمثيل المجال الكهربي والمغناطيسي بصورة مراية وكان هذا
النموذج الذهني حاسم لنجاح التطور في مجال الأجهزة الكهروميكانيكية والتي
هيمنت على الهندسة والتصنيع ابقية القرن التاسع عشر الميلادي.


المعهد الملكي والخدمة العامة

فراداي
كان أول أستاذ كيمياء فولاري في المعهد الملكي في بريطانيا العظمى وهو
منصب عيت له مدى الحياة ,وقد كان مموله وناصحه جون مادجاك فولير هو الذي
أنشأهذا المنصب في المعهد الملكي ,وقد انتخب عضوا في المجتمع الملكي في
سنة 1824,وعين مديرا للمعمل سنة 1825 وفي سنة 1833عين استاذا فولاري في
الكيمياء في المعهد الملكي مدى الحياة وبدون اجباره على القاء المحاضرات.
وبعيدا عن أبحاثة العلمية في مجال الكيمياء والكهربية المغناطيسية في
المعهد الملكي ,وتولى فراداي العديد من المشاريع الجدمية الخاصة أو لصالح
الحكومة البريطانية وكانت هذه المشاريع غالبا ما تشغل الكثير من وقته ,وقد
تضمن هذا العمل التحقيق في الانفجارات في مناجم الفحم ,وكونه شاهد متخصص
في المحاكم ,واعداد الزجاج البصري عالي الجودة، ووفي سنة 1846 قام مع
تشارليز ليل بإنتاج تقرير دقيق ومطول عن انفجار خطير في منجم الفحم
الموجزد في هاسويل مقاطعة ديرهام والذي تسبب في مقتل 95 عامل ,وكان
التقرير عبارة عن تحليل دقيق بالطب الشرعي وأوضح أن غبار الفحم ساهم في
ضراوة الأنفجار ,وبذلك حظر التقرير كل من يملك فحم في خطورة انفجار غبار
الفحم ,ولكن أدى تجاهل خطورة هذا الأمر لمدة تزيد عن ال60 سنة إلى وقوع
كارثة منجم سينجينيد في سنة 1913. وكعالم مخضرم في الأمة وذو اهتمامات
شديدة بالملاحة، قضى فراداي ساعات عديدة في مشاريع في هذا المجال مثل
إنشاء وتشغيل المنارات البحرية وحماية قاع السفن من التاكل. وكان فراداي
نشيط أيضا في مجال مايسمى الآن بالعلوم البيئية أو الهندسة فقد قام
بالتحقيق في التلوث الصناعي في بحر البجع وأستشير في تلوث الهواء من مصنع
صك العملة الملكي ,وفي يوليو 1855 كتب فراداي رسالة لجريدة ذا تيميز(the
times) بخصوص الحالة المزرية لنهر التايمز ,والذي ظهر في المجلة المصورة
المشهورة بنش(punch). ساعد فراداي بالتخطيط والتقيم في المعرض العظيم في
لندن في سنة 1855 كما نصح المعرض الوطني بالأهتمام بنظافة وحماية
مقتنياتها الفنية ,وخدم في لجنة موقع المعرض الوطني في سنة 1857. التعليم
كان أيضا أحد المجالات التي خدم بها فاراداي ,فقد قام بالقاء محاضرات في
المعهد الملكي في سنة 1854, وفي سنة 1862 بدأ قبل لجنة المدارس العامة
بتوضيح رؤيته في مجال التعليم في بريطانيا العظمى. وقد ألقى فراداي سلسلة
من المحاضرات الناجحة في الكيك\مياء والفيزياء المتعلقة المتعلقة باللهب
في المعهد الملكي تحت عنوان التاريخ الكيميائي للشموع ,وكانت هذه أحد أقرب
محاضرات اليافعين والتي لا زالت تعطى كل عام إلى الآن ,وبين سنة 1827و1860
أعطى فراداي هذه المحاضرات 19 مرة

وشكرا