Forschung

Eine elektrisierende Karriere

24.08.2017 - Vor 150 Jahren starb Michael Faraday, der trotz seiner Herkunft aus armen Verhältnissen zum weltbekannten Physiker wurde.

Michael Faraday war eine Laufbahn als Forscher nicht in die Wiege gelegt. Doch der 1791 geborene Sohn eines armen Hufschmieds starb vor 150 Jahren als einer der bedeutendsten Experimen-talphysiker des 19. Jahrhunderts. Seine wichtigste Entdeckung, die elektromagnetische Induktion, legte den Grundstein für die Erfindung des Dynamos und des Elektromotors. Außerdem leistete er zahlreiche Beiträge zur Elektrochemie und Magneto-Optik.

Faraday ging mit zwölf Jahren von der Schule ab. Eine Karriere als Naturforscher einzuschlagen konnte war sehr unwahrscheinlich, auch weil es damals noch keine Universitäten gab. Die University of London wurde erst 1826 gegründet. Wissenschaft war das Hobby wohlhabender Gentlemen, die sich privat ein Labor einrichten konnten und an der Royal Society of London ihre Ergebnisse austauschten.

Seine unvollständige Schulbildung ergänzte Faraday zunächst als Autodidakt: Als Buchbinderlehrling las er in den Pausen die Bücher, die zum Binden gebracht wurden. Ermutigt durch seinen Meister besuchte er auch wissenschaftliche Vorträge bei dem Goldschmied John Tatum, dem Begründer der City Philosophical Society, die Handwerkern und Lehrlingen Zugang zu wissenschaftlicher Bildung vermitteln wollte.

Nach Abschluss seiner Lehre bewarb sich Faraday vergeblich um eine Anstellung bei der Royal Society. Durch die Vermittlung eines Kunden konnte er aber dort einige Vorlesungen des bekannten Chemikers Humphry Davy besuchen. Faraday arbeitete die Mitschrift der Vorlesung aus und schickte sie schön gebunden an Davy, der ihn bald darauf auf als Laborassistenten einstellte. In seiner Freizeit durfte der 21-Jährige das Labor für eigene Experimente nutzen.

Wenig später, im Oktober 1813, nahm Davy seinen Assistenten auf eine anderthalbjährige Reise durch Europa mit, auf der er führende europäische Naturforscher wie André-Marie Ampère und Alessandro Volta kennenlernte. Nach seiner Rückkehr vervollkommnete Faraday seine Kenntnisse der Chemie so weit, dass er in London als guter Analytiker bekannt wurde und zunehmend Aufträge aus der Industrie erhielt. 1821 erhielt er den Posten des Hausmeisters und Verwalters der Royal Institution, was ihm die Heirat mit Sarah Barnard ermöglichte.

Im Jahr 1821 begann Faraday auch seine ersten Untersuchungen auf dem noch jungen Gebiet des Elektromagnetismus, zunächst mit einem 35-seitigen Übersichtsartikel der bisher erschienenen Arbeiten, in dem er auch den Versuch von Hans Christian Oerstedt erwähnte. Dieser hatte ein Jahr zuvor beobachtet, dass eine Magnetnadel von einem Strom durchflossenen Leiter abgelenkt wird. Faraday fand bald in eigenen Experimenten ein neues Phänomen, die elektromagnetische Rotation eines stromdurchflossenen Leiters im Feld eines Stabmagneten. Diese Arbeit brachte ihm erstmals internationale Anerkennung ein.

Ein Jahr später schrieb Faraday in sein Notizbuch das Ziel, Magnetismus in Elektrizität umzuwandeln („Convert magnetism into electricity“). Das sollte er allerdings erst zehn Jahre später erreichen, weil er durch andere Aufgaben in Beschlag genommen war. Unter anderem gelang ihm während dieser Zeit die Verflüssigung von Chlor, und er untersuchte die Eigenschaften von hoch brechenden optischen Gläsern. 1824 wurde er in die Royal Society aufgenommen und ein Jahr später Labordirektor der Royal Institution. Er rief populärwissenschaftliche Freitagabend-Vorlesungen ins Leben und hielt erstmals seine Weihnachtsvorlesungen für Kinder und Jugendliche, die bis heute alljährlich von Wissenschaftlern aller Disziplinen gehalten werden.

Mehrere Biographen haben darauf hingewiesen, dass Faraday, inspiriert durch die Naturphilosophie Schellings, von Grundkräften in der Natur ausging, die ineinander wandelbar waren. So suchte er nicht nur nach Verbindungen von Elektrizität und Magnetismus, sondern in späteren Jahren auch nach der Umwandlung von Schwerkraft in Elektrizität. 1831 entdeckte er die elektromagnetische Induktion. Deren technische Bedeutung war Faraday und seinen Zeitgenossen wohl bewusst. Im darauf folgenden Jahr wies er die Identität der verschiedenen Arten der damals bekannten Elektrizitäten nach: statisch, voltaisch, magnetisch, thermisch, tierisch.

1833, im Alter von 42 Jahren, erhielt der Forscher eine Stiftungsprofessur in Chemie (Fullerian Pro-fessor) und hatte damit eine gesicherte Stellung erreicht. In diesem Jahr untersuchte er die katalyti-sche Wirkung von Platin und formulierte 1833/34 die Gesetze der Elektrolyse, auch bekannt als Faradaysche Gesetze. Er stellte eine Theorie der Voltaischen Batterie auf und machte Vorschläge zu ihrer Verbesserung. Ab 1835 konzentrierte sich Faraday wieder auf Elektrizität und Magnetismus. Er entwickelte den Faraday-Käfig, prägte den Begriff des Dielektrikums und entdeckte materialspe-zifische Dielektrizitätskonstanten.

Am Ende dieser äußerst produktiven Phase erlitt Faraday 1839 einen Zusammenbruch, der ihn zu einer längeren Pause zwang. Erst 1844 nahm er seine regelmäßige experimentelle Arbeit wieder auf. Ein Jahr später fand er den magneto-optischen Effekt, der heute nach ihm benannt ist. 1845 bis 1850 entwickelte er Klassifikationskriterien für das magnetische Verhalten von Materie (Dia- und Paramagnetismus).

Seine experimentellen Ergebnisse fasste er 1851 in einer allgemeinen Theorie des Magnetismus zusammen. Zentral war der bereits früher eingeführte Begriff der Kraftlinie, die Faraday inzwischen als physikalische Realität annahm. Damit war er seiner Zeit voraus: „Den Feldbegriff bildete er in einem einzigartigen Alleingang aus, der sich schon allein durch die Fundierung auf zehntausende von Experimenten von allen anderen in der Wissenschaftsgeschichte abhebt“, urteilt der Wissenschaftshistoriker Friedrich Steinle. Faraday stellte die zwar erste Feldtheorie auf. Ihre mathematische Formulierung fand sie 1864 durch James Clerk Maxwell, und konnte sich erst Ende des 19. Jahrhunderts durchsetzen.

Zu seinen Lebzeiten verweigerte der Forscher alle Ehrungen, abgesehen von der Aufnahme in wissenschaftliche Gesellschaften. Er starb am 25. August 1867 friedlich in seinem Sessel.

Anne Hardy

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