【科學大人物】法拉第不為人知的一面(一):時至今日為何重提法拉第?

■麥可法拉第是無人不曉的英國偉大化學家。然而令人意外的是世人對於法拉第的印象其實有許多誤解。2013年東京大學名譽教授竹內敬人在日本「化學」月刊上,以連載方式寫了12篇一連串關於法拉第的文章,文章中援引法拉第的傳記並且佐證各項歷史文獻,期能還原法拉第的真實面貌。感謝竹內教授同意授權CASE將日文翻譯為中文,並於CASE PRESS上刊登,之後連載也會陸續刊出,敬請期待!

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麥可・法拉第(1791-1867)。

作者|竹内敬人(東京大學名譽教授,神奈川大學名譽教授)
編譯|黃郁珊(東京大學理學博士)

法拉第的知名度
只要是《化學》雜誌的讀者不可能不知道法拉第(註1)的大名。法拉第的「電解定律」和「電磁感應」分別是日本高中化學和高中物理課程的重要內容。事實上,高中教科書中除了法拉第幾乎找不到其他科學家除了年表以外,能在物理和化學兩門課中都有詳細地介紹,而且是以重要定律和定理發現者的身分,在這兩門基礎課程中登場的科學家。

想要調查知名度,可以參考出版過的傳記和其他相關書籍的數量。居禮夫人(註2)的傳記隨便查一下大概也有十幾本,凌駕只有幾本的牛頓(註3)。從居禮夫人的明星特質來看,這個結果並不令人意外。那麼法拉第的知名度又是如何呢?和法拉第有關的書本數量比牛頓的高出很多,而且逼近居禮夫人。尤其是《蠟燭的科學》(註4)這本書,日本書市上大概就能找到十種譯本(圖一)。這個紀錄可就不是居禮夫人和牛頓所能項背的了。

然而單從現今能在日本取得的書籍數量衡量法拉第的知名度,並不算是很客觀的做法。因為書籍也有壽命,一本書有可能在某個時期廣為當時的人們閱讀,隨著歲月流逝卻逐漸為人們淡忘。

 

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圖一 幾種『蠟燭的科學』的日文譯本

最近出現了一種很適合現在網路時代的新指標(Google Books Ngram Viewer)(註5)。這個嶄新的嘗試是由哈佛大學的數學家團隊取用現有谷歌圖書(Google Books)中1500萬冊(佔已出版書籍12%)掃描數據中的三分之一,分析西元1500~2000年間出版書籍中出現過的5000億個字詞,以這些字詞出現的頻率做成資料庫。我們應該可以看做是科學期刊論文引用次數(citation index )的字詞版。

用谷歌指標比較法拉第和知名度最高的科學家―居禮夫人的出現頻率(圖二),截至約1970年,法拉第的名字比居禮夫人更常出現在典籍中。雖然近年情況出現逆轉,法拉第名字的出現頻率還能達到居禮夫人的一半以上。因此我們可以說,不分古今法拉第都享有高知名度。

 

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圖二 法拉第和居禮夫人的Ngram數據

法拉第的形象
既然確認了法拉第的高知名度。那麼世人對於法拉第又有什麼樣的認識呢?除了知道法拉第是個科學家,在電學領域方面有很大的成就以外,還知道有關法拉第的多少事呢?換句話說,我們對法拉第存有怎樣的印象呢?

在現行的高中化學與高中物理教科書中並沒有以科學史敘述的方式描寫法拉第的段落。相關資料來源大概僅止於偶而拿來看看的辭典、傳記或圖書。『理化學辭典』(岩波書局)的記載(24字x25行)中,相當詳細地介紹了法拉第的成就,但幾乎沒有傳記式的敘述。『化學大辭典』(東京化學同人) 不愧是化學大辭典,將法拉第這個條目寫得很長(27字x48行),法拉第的傳記算是略有著墨,卻有少許錯誤。

人們對於所謂「偉人」的刻板印象往往受到童年時期閱讀偉人傳記文章的影響。舉例來說,為小朋友而寫的傳記《法拉第的發現》(註6)全書超過240頁,裡面幾乎都在描寫法拉第成為一個科學家之前所受的磨難,以及成為一個科學家之後的研究成就,讀過這樣的傳記的讀者就會對法拉第有以下的印象:

1 法拉第雖因出身於貧困的家庭而無法接受大學教育,卻能成為偉大的科學家。

2 法拉第在他工作的地方只管專心做研究,並且有許多的成果。

這些形象並不能說是有錯,卻在某些層面上相當背離法拉第真實的面貌,而且沒有讓我們了解法拉第的內心世界這個重要的部分。在這裡。我要試著釐清一下這些朦朧的印象。

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圖三 李比希的大實驗室 (1842) 提供: 李比希博物館提供(德國吉森)。

針對1提出之修正

法拉第的確無法上大學。但是就算他能去上大學,那個時代也還沒有理學院化學系或是工學院應用化學系之類的科系。李比希(註7)在吉森大學首次開辦世界上實驗與教學並行的現代化學教育是西元1826年的事。當時法拉第已經35歲,而且已經是個獨立的科學家。

出身貧微對法拉第的向學過程當然有不便之處,但是青年的法拉第無法接受當時的大學教育這件事,和現今年輕人不能去上大學的狀況相比,其意義完全不同。法拉第就算能上大學,在那個時代也沒有為了培養科學家而實施的教育。

針對2提出之修正

所謂「法拉第憑著許多的努力和一點點的幸運在英國皇家研究院(Royal Institute)(註8)覓得一職之後,就終生專心致力於研究工作」的形象有部分是對的,但是仍與真相差太遠。皇家研究院設立的初衷並不在於成立一個研究機構,而是傾全力於普及科學技術。將在後文提到倫敦有名的戴維(Davey)(註9)做公開演講,法拉第企畫和執行並持續進行至今天的星期五演講會,和聖誕節演講會等等,都是皇家研究院向來的首要工作。

事實上作為皇家研究院的助手,法拉第的工作內容包括幫助戴維教授和繼任的布蘭德教授(註10)作課堂上的實驗準備,之後又要為各種機關(政府機關,民間機構)提供建言,以及提供委託分析服務等工作。法拉第也曾經被徵召參與皇家研究院的計劃,在改良光學玻璃的計劃中他就曾經投入多年的光陰和精力。法拉第所做的化學和電學研究並不是他皇家研究院的職務,幾乎所有的研究都是利用辦完公事後的時間(例如夜晚和沒有公開演講的夏天)進行,而且還是在他的職業生涯中,相對較短的幾年內所為。

總之,雖然說那個時代和現代在各種制度和習慣上都大不相同,在某些層面上兩者不能拿來作比較,但是所謂的「法拉第一生都在埋頭進行電學研究」就是個不正確的刻板印象。

再者,在我們建立對法拉第的印象時,有一個盲點往往會被忽視。也就是說,我們往往都相信:

3 法拉第在許多共同研究者(學生)的協助下取得偉大的研究成果。

從現代的科學研究生態來想像,我們會以為偉大的研究成果背後都是靠研究室裡職員和共同研究者(研究班學生和博士後研究員)充足的人力在支持。

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圖四 正在皇家研究所地下實驗室裡做實驗的法拉第 (1852)。

這裡針對3提出修正
如前文所述,李比希開啟今日所謂研究室的濫觴。在那之前包括法拉第的時代並無擁有許多學生的研究室。法拉第在那個時代和他之前的科學家中,正是沒有收徒弟的研究者。當時法拉第僅有一個名叫安德遜的人能進出他的實驗室,我們將會在後面的文章提到安德遜不是個科學家,只是一個僕人。

我們可以根據摩爾(註11)在1850年前後畫的幾張水彩畫來想像法拉第在皇家研究院工作時的樣子。其中特別重要的一張(圖四)畫的是正在做研究的法拉第。圖中只有法拉第一個人,而且完全沒有共同研究者用的實驗桌。摩爾應是不經意地成功捕捉了法拉第的研究風格。

法拉第的宗教信仰
為了理解拉第的真實樣貌,行文至今我們已試著修正人們對法拉第的三個刻板印象。然而只有這樣做是不夠的,必須要再加上一個重要的部分,方能構築完整的法拉第的形象,就是他獨特的宗教信仰。

對今天的我們來說,宗教的功能僅只於規範婚喪喜慶的儀式,宗教的教義和信仰並不重要。但是對於法拉第那個時代的人來說,他們所信仰的宗教和教義就像是空氣和食物,是心靈的必需品。稍為誇張一點來說,就是沒有信仰即無法生活。法拉第所屬的蘇格蘭山德門教派(Sandemanian)規模很小。他是該教派極為忠實的教徒,而且這件事和他作為一個科學家的人生有很密切的關係。關於這一點我們會在這一系列連載的第七回作更詳細的敘述。

法拉第時代的人們已經經歷過伽利略的宗教審判。社會上廣泛認為宗教和科學是互不相容的對立兩方。法拉第視信仰為他做研究的原動力,乍看之下似乎是不合當時的時代潮流。但是法拉第所屬的Sandemanian教派並不是主要與科學對立的天主教,而且其教義和正統天主教頗有出入。法拉第曾對愛達伯爵夫人(註12)說「我認為宗教和科學之間並不存在任何矛盾。」這句話在今日有各種解釋,但至少我們能說將法拉第所信仰的宗教和正統天主教混為一談是會妨礙我們了解真正的法拉第。

我們能從法拉第身上學習到什麼?
前面我們已經針對法拉第的真實樣貌和世人對他的刻板印象之間的差別做了說明。那麼,經由認知法拉第的真實樣貌,他給了我們什麼啟示? 他有什麼值得我們學習的地方? 我們試著歸納成以下幾點。

一、不管身處什麼樣的環境都要不斷努力充實自己
這是沒有受過正規教育的法拉第能成為成功學者的原動力。舉例來說,法拉第習慣將他讀過的書,聽過的課以及和朋友的討論…等等做出詳細的筆記,之後還會好好整理。在第二回連載中我們會講到法拉第參加戴維的演講,而且做了筆記,又將筆記重新謄寫後裝訂成冊,之後戴維為法拉第開啟了成為科學家的道路的故事。這就是一個法拉第努力不懈的好例子。乍看之下平凡簡單的一件事,若是能持續數年,甚至是數十年,那就不是件簡單的事。但法拉第的努力並不僅止於此。從他看待瑪西夫人(註13)『化學對話』(註14)這本書的態度來看,光是讀書和做筆記並不能夠滿足法拉第。這本書是寫給包含女性的一般讀者看的,是世界上第一本化學入門書,而且在當時也備受好評。法拉第拿到這本書之後不但熟讀書中內容,還將書中介紹實驗從頭開始一個接著一個地試做過。當然他不可能有正規的實驗室和實驗器材可供使用,大概只能在他以實驗室學徒身分寄住師父家的廚房中,用廚房裡取得的鍋碗瓢盆或是自製的器材做實驗吧! 這可不是單憑好奇心的驅使就能辦到的事。

法拉第值得我們學習的地方不在於「雖然不能上大學,但仍努力成為一個科學家」,而在於「自己努力習得即使上大學也未必學到的東西」。也就是,他為了能掌握到今天大學程度的知識所付出不凡的耕耘。

可能有人會提出抗議,認為並不是只有法拉第知道要努力,現在的年輕人也很努力呀。但是法拉第和現代年輕人的處境是完全不同的。在現代的求學歷程中,準備聯考,完成大學畢業論文,碩士論文,博士論文無一不是有清楚明確的目標。只要功夫到,原則上都可能達成目標。但是,法拉第身處於一個除了醫生和藥劑師之外,無人會寄望以科學安身立命的時代。事實上他也不可能找到他所希望的科學相關的工作。

二、抱著堅定的信念和明確的目標從事研究
法拉第對山德門教派的信仰是他研究的原動力之一。他深信「神所創造的大自然是共通且有一致性的」。各種形式的電其實都是同一種東西,各種自然力都彼此相關,而神賦予他的任務正是要證明這個想法。在今天,以對宗教的信念做為研究的原動力是很不可思議的,但是無論是做研究還是其他任何事,最重要的都是要抱著某種信念去進行。

法拉第做過學徒和工人,並且拼命努力用功,想要成為一個科學家。然而在當時的社會條件下他的希望是不可能被實現的。即便如此,他還是孜孜不倦地努力。而他這份不屈不撓的精神應該正是生活在現代的我們所欠缺的吧!  法拉第自己又是怎麼看待「研究」這件事呢? 在法拉第寫給他在皇家研究院的繼任者—廷得耳信中(註15),有一段寫到他部分的想法:

「與其相信六個只出一張嘴空談的人,我還寧可相信一位用頭腦身體去做事的人。所以我希望,而且完全確信你是像後者那樣致力於你的工作。(譯註:法拉第的信中原文使用 I therefore and am fully persuaded, 但作者誤譯為我希望且建議。信件原文詳見: "The correspondence of Michael Faraday" edited by A. J. L. James中 letter 2411)大自然是我們最親切的朋友,也是實驗化學最好的評論家。只要我們不帶偏見地去接受大自然給我們的暗示,那麼這些暗示就會改正我們的錯誤,並且絕對能令我們的知識進步。」(做為我們謙卑接受其教誨的獎勵)

 

★下回預告「從書本裝訂工變成大學者」

 

 

註解:
*1Michael Faraday (1791 - 1867): 本篇連載的主人翁。
*2Marie Skłodowska-Curie (1867 - 1934): 波蘭化學家。諾貝爾物理學獎 (1903) 和化學獎 (1911) 得主。
*3Sir Isaac Newton (1643 - 1727): 英國物理學家,數學家,天文學家。
*4例如,法拉第著,竹內敬人譯,『ロウソクの科学』,岩波書局出版(2010)。日本最新譯本,傳記和文獻資料等等都很豐富。
*5http://books.google.com/ngrams
*6三石巖,『ファラデーの発見』,岩崎書局 (1975)
*7Justus Freiherr von Liebig (1803 - 1873): 德國化學家。有機化學創建人之一,因發明李比希冷卻器而出名。 (譯註: 其實Liebig condenser 早在李比希開始從事研究之前就被使用,之後被李比希推廣)
*8The Royal Institution of Great Britain: 如文中所述,是法拉第待了一輩子的地方,詳見本連載第三回。
*9Sir Humphry Davy (1778 - 1829): 皇家研究院第二任化學教授。
*10William Thomas Brande (1788 - 1866): 英國化學家。在戴維之後接任皇家研究院教授。
*11Harriet Jane Moore (1801 - 1884): 英國水彩畫家。因數幀描繪1850年代初期法拉第和皇家研究院的圖而留名。
*12Audusta Ada King, Countess of Lovelace (1815 - 1852): 英國上流社會名媛。是詩人拜倫之女(譯註: 作者表示拜倫僅一女但其實有兩位女兒,愛達伯爵夫人的同父異母妹妹早夭),著有關於巴貝奇計算機器的論述。
*13Jane Marcet (1769 1858): 英國名作家,所寫的科普入門書包括化學和其他各領域。
*14“Conversations on Chemistry”,1805 年以匿名首次出版。
*15John Tyndall (1820 - 1893): 英國物理學家,因發現廷得耳效應而出名。在法拉第寫了這封信給他的兩年之後 (1853) 擔任皇家研究院的教授。
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原文出處:連載於『化学』,68(5),22(2013)(化学同人社)

作者:竹內・敬人 Takeuchi Yoshito,東京大學名譽教授,神奈川大學名譽教授。 1962年取得東京大學大學院理學院研究所博士學位。
責任編輯:陳竹亭,臺大科教中心主任、化學系教授。

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One thought on “【科學大人物】法拉第不為人知的一面(一):時至今日為何重提法拉第?

  • 2016 年 12 月 27 日 at 16:44:06
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    科學研究工作與宗教之間關係的原貌,就是在於揭開被人刻意覆蓋在上頭的神祕面紗。

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