המדען שלמד באוניברסיטה של החיים

אלברט איינשטיין שמר בחדר העבודה שלו תמונות של שלושה מדענים: סר אייזק ניוטון, ג'יימס קלרק מקסוול ומייקל פאראדיי (Faraday). ולא בכדי – לפאראדיי יש סיפור חיים לא קונבנציונלי עבור מדען כה מצליח שתגליותיו שינו את עולם המדע: הוא לא למד באוניברסיטה, ואף לא בתיכון. את הידע שלו רכש בזכות סקרנות בלתי נלאית ותשוקה עזה למדע, וגבר בדרכו על קשיים כלכליים ופערי מעמדות. הוא היה נחוש לחקור את השערותיו באמצעות ניסויים, ונודע בכך שלא ויתר על רעיון שנשען על יסודות תיאורטיים חזקים. הוא ערך עוד ועוד ניסויים עד שהתקבלה התוצאה שצפה וגילה את הסיבה לכישלונם של הניסויים הקודמים, או עד שהשתכנע שהשערותיו המוקדמות היו שגויות – התפתחות נדירה במקרה שלו.

פאראדיי נולד בלונדון ב-22 בספטמבר 1791 למשפחה מעוטת אמצעים, השלישי מארבעה אחים. אביו היה נפח ואמו הייתה משרתת לפני נישואיה. הוא למד בבית הספר עד גיל 13 וזכה להשכלה בסיסית בלבד. לאחר שאביו חלה החל הנער הצעיר לעבוד כשליח בחנות ספרים על מנת לפרנס את משפחתו. בעל החנות התרשם מחריצותו, וכעבור שנה החל פאראדיי להתמחות ככורך ספרים. הוא הפיק את המרב מסביבת העבודה שלו ובסוף כל יום בילה את זמנו הפנוי בקריאת הספרים שכרך. הוא התעניין בעיקר באנציקלופדיה בריטניקה, שממנה רכש את הידע המוקדם שלו על חשמל, וב"שיחות על כימיה", ספר עב כרס שהסביר נושאים בכימיה להדיוטות.

פאראדיי גילה עניין רב בעולם המדע ועד מהרה החל לרכוש בכספו הדל ציוד מעבדה וכימיקלים כדי לערוך ניסויים שיאוששו את הקביעות שקרא עליהן בספרי הכימיה. בהמשך התמיד להגיע לסדרת ההרצאות בתשלום שנתנו המדען והפילוסוף הבריטי ג'ון טייטום (Tatum), והמפרי דייווי (Davy), שהיה כימאי בריטי בולט ונשיא החברה המלכותית בשנים 1829-1778. ויליאם דאנס (Dance), מוזיקאי בריטי, ממייסדי החברה הפילהרמונית המלכותית ולקוח נאמן של חנות הספרים שבה פאראדיי עבד, שמח להעניק לו כרטיסים להרצאות.

דייווי היה אחד המדענים המפורסמים בעולם בתקופה ההיא, ובסדרת הרצאותיו הוא דן בשאלה 'איך אפשר להגדיר חומציות?' וערך ניסויים מול הקהל. פאראדיי הוקסם מהעולם שנחשף בפניו וסיכם באדיקות את תוכן ההרצאות. בתום הסדרה כרך את סיכומיו ושלח לדייווי כמחווה את כל 300 עמודי הספר.

זמן מה לאחר מכן נפצע דייווי בתאונת מעבדה, ראייתו נפגעה והוא הושבת מכתיבה באופן זמני. הוא פנה אל פאראדיי והציע לו עבודה זמנית במעבדתו – לכתוב עבורו פתקים וסיכומים. כשבהמשך השנה פוטר אחד מעובדי המעבדה, הציע דייווי לפאראדיי עבודה קבועה כאסיסטנט לכימיה.

מעבר לפער המעמדות
בשנת 1812 החל פאראדיי לעבוד לצד דייווי במכון המלכותי הבריטי. בהיותו בן 21, קיבל משכורת נאה וחי בחדר בעליית גג של המכון. לאחר שבעה חודשי עבודה כבר הצטרף לדייווי כעוזרו האישי למסע של כשנה וחצי בכל רחבי אירופה. במהלכו הוא זכה להכיר מדענים רבים ורכש השכלה נוספת.

חובותיו כללו עבודה מדעית ומזכירותית, ובנוסף הוא התבקש להיות משרתם האישי של דייווי ואשתו, שמשרתם חלה טרם הנסיעה ולא היה יכול להתלוות אליהם. כבן למעמד נמוך, אשתו של דייווי סירבה להכיר בו כשווה להם ועמדה על כך שייסע בכרכרה נפרדת מהם, יסעד עם המשרתים ועוד. התפקיד המשפיל ויחסה של גברת דייווי כלפיו גבו מהמדען הצעיר מחיר רגשי, ולא אחת הוא שקל לשוב לאנגליה ולזנוח את שאיפותיו המדעיות.

עם שובם לאנגליה ולמכון המלכותי ב-1815 החלו העניינים להשתפר עבור פאראדיי. חוזה העבודה שלו חודש, שכרו עלה, ודייווי החל לתת לו קרדיט במאמריו האקדמיים. לראשונה הוא זכה להכרה רשמית מהקהילה המדעית על תרומתו.

שנה לאחר מכן כבר העביר את הרצאתו הראשונה, "תכונותיו של החומר", ובאותה שנה פרסם את מאמרו המדעי העצמאי הראשון, שבו הציג את האנליזה שעשה לסידן-הידרוקסיד. חמש שנים לאחר מכן, בגיל 29, קודם לתפקיד ראש בית ומנהל מעבדה במכון המלכותי והתחתן עם שרה ברנרד. הם חיו במכון, אך לא עוד בחדרון בעליית גג אלא בסוויטה נעימה שבה גר בעבר דייווי עצמו.

ב-1824 נבחר לחבר בחברה המלכותית, מהלך שהעניק לו הכרה רשמית במעמדו כמדען בזכות עצמו. שנה לאחר מכן, בגיל 33, כבר ניהל את מעבדת המכון המלכותי. ב-1832, בגיל 40, הוענק לו תואר דוקטור לשם כבוד מאוניברסיטת אוקספורד וב-1833 התמנה לפרופסור לכימיה במכון המלכותי, משרה שבה החזיק עד סוף חייו.

ב-1839 סבל פאראדיי מהתמוטטות עצבים, אך שב לעבודתו המדעית לאחר שהחלים. במהלך מלחמת קרים (1856-1853) ביקשה ממנו ממשלת בריטניה לייעץ לה על הפקת נשק כימי, אך הוא סירב מנימוקים מוסריים. הוא מת בביתו ב-1867, בגיל 76. שנים אחדות לפני מותו הוצע לו להיקבר במרתף כנסיית וסטמינסטר בלונדון, לצד מדענים דגולים כמו ניוטון וארנסט רתרפורד, אך הוא סירב. הוא נטמן לצד אשתו בבית הקברות הייגייט בלונדון.

עבודתו המדעית
למרות תרומתו העצומה לעולם הפיזיקה, בתחילת דרכו עסק פאראדיי כאמור דווקא בכימיה. עבודתו העיקרית עם דייווי התמקדה בכלור, והוא גילה שתי תרכובות של כלור ופחמן, וגם את התרכובת בנזן. הוא ערך את הניסויים הראשונים בדיפוזיה של גז, חקר סגסוגות פלדה, והצליח לעבות כמה גזים. בנוסף הוא ייצר זכוכיות עבות במיוחד שנועדו לעריכת ניסויים באופטיקה, ולחלקן הייתה חשיבות היסטורית בחקר תכונות הקיטוב של האור באמצעות שדה מגנטי.

פאראדיי המציא את הגרסה המוקדמת של מבער הבונזן, שנמצא היום בשימוש תדיר במעבדות ברחבי העולם. הוא גילה את חוקי האלקטרוליזה והיה הראשון שדיווח על מה שייקרא בהמשך "ננו-חלקיקים".

ב-1821, לאחר שהמדען הדני הנס כריסטיאן ארסטד (Ørsted) גילה את האלקטרומגנטיות, ניסו דייווי והמדען הבריטי ויליאם הייד וולאסטון (Wollaston) לבנות מנוע אלקטרומגנטי. הניסיון כשל, אך פאראדיי ניסה בעקבות זאת לייצר בעצמו את מה שכינה "סיבוב אלקטרומגנטי": תנועה מעגלית מתמדת הנובעת מהכוח המגנטי המעגלי סביב תיל – תיל המונח באגן של כספית שנמצא בו גם מגנט, יסתובב סביב המגנט אם יטעינו אותו בחשמל מסוללה כימית.

הניסויים הללו הניחו את היסודות לפיתוחה של הטכנולוגיה האלקטרומגנטית. מרוב שהיה להוט לפרסם את תוצאותיו המרעישות, פאראדיי לא הזכיר במאמרו את עבודתו עם דייווי ווולאסטון, ולכן הסתכסך איתם. ככל הנראה זה גם הביא להרחקתו מעריכת ניסויים נוספים בתחום האלקטרומגנטיות בשנים הבאות.

בעשור הבא ערך פאראדיי ניסויים צנועים שבאמצעותם ניסה למצוא קשר בין אור למגנטיות ובין מגנטיות לזרם חשמלי, אך לא גילה ממצאים מעניינים. במקביל המשיך לפתח זכוכיות עבות לשימוש בניסויי אופטיקה. בשנים הללו הוא התכתב עם מדענים שפגש במהלך הנסיעה לאירופה, ולמד מהם על ממצאים שגילו בתחום האלקטרומגנטיות.

ב-1831, שנתיים לאחר מותו של דייווי, חזר פאראדיי לערוך ניסויים באלקטרומגנטיות, שבסופם גילה את תופעת ההשראה המגנטית, כלומר השינוי במתח שמתחולל במוליך כשמשתנה שטף השדה המגנטי דרכו. מאוחר יותר ניסח ג'יימס מקסוול (Maxwell) את היחס המתמטי בין השדה המגנטי לשדה החשמלי, במה שידוע כחוק פאראדיי והפך לאחת מארבע משוואות מקסוול, שהניחו את היסודות לפיתוחה של תורת השדות בפיזיקה.

ב-1845 גילה פאראדיי את תופעת הדיאמגנטיות, המתארת את הנטייה של חומרים מסוימים להידחות על ידי שדה מגנטי, כלומר לייצר שדה מגנטי המנוגד לכיוון השדה שמפעיל עליהם מגנט. כמו כן, למרות כישלון ניסוייו המוקדמים בנושא הקשר בין אור למגנטיות, היו לו תגליות חשובות בתחום קיטוב האור, שהוא התיאור המתמטי של אופן התקדמות הגל במרחב. הוא גילה שבתנאים מסוימים מישור הקיטוב שלאורכו מתקדם השדה החשמלי של גל האור יכול להסתובב בנוכחות שדה מגנטי המקביל לכיוון התקדמות הגל. התופעה מכונה כיום "אפקט פאראדיי".

אחת מתרומותיו הבולטות הייתה עבודתו בנושא התופעה שנקראת כיום "כלוב פאראדיי". במסגרת עבודתו על חשמל סטטי הוא הדגים שמטען חשמלי נמצא רק בחלקו החיצוני של מוליך טעון, ולכן אם נטעין תיבה שעשויה מחומר מוליך, תהליכים חשמליים המתרחשים בתוכה לא יושפעו מהמטען החיצוני. דוגמה עכשווית לכך היא שכשאנחנו מנסים לדבר בטלפון בתוך מעלית סגורה, המעלית הופכת לכלוב פאראדיי וממסכת את הקליטה הסלולרית. התופעה משמשת גם כדי לבודד ציוד אלקטרוני משדות חשמליים חיצונים, הליך שגרתי באינספור מעבדות ברחבי העולם.

מורשת
בן העניים פאראדיי, שמעולם לא זכה להשכלה מסודרת, הונצח אחרי מותו בכל רחבי אנגליה: מחוץ למכון להנדסה וטכנולוגיה בלונדון מוצב פסל שלו, בפארק ולווארת' בלונדון יש גנים הקרויים על שמו, בקרבת המגדלור היחיד של לונדון נמצא בית הספר על שם פאראדיי ובערים רבות באנגליה קיימים רחובות על שמו. גם יחידת המידה לקיבול חשמלי קרויה על שמו – פאראד.

במקביל לעבודתו המדעית פורצת הדרך היה פאראדיי נוצרי אדוק. הדת תפסה מקום מרכזי בחייו והוא אף כיהן כדיאקון (עוזר לכומר או לבישוף). הוא חי חיים צנועים ולא ביקש כיבודים: פעמיים בחייו הוצעה לו נשיאות החברה המלכותית והוא סירב בשתיהן. גם את תואר האבירות שהוצע לו הוא דחה, ואמר שהוא מעוניין להישאר "פשוט מר פאראדיי" עד הסוף.