Itsenäisesti tiedettä opiskeltuaan Faraday kävi kemisti Humphry Davyn yleisöluennoilla. Faraday kirjoitti ja kuvitti Davyn luennoista kolmesataasivuisen kirjan. Kun Davyn näkö vahingoittui onnettomuudessa laboratoriossa, palkkasi hän Faradayn apulaisekseen. Myöhemmin Faraday teki itsekin tiedettä tunnetuksi. Kuvassa hänen joululuentonsa Royal Institutionissa – perinne, joka jatkuu tänä päivänäkin.
Viime vuonna juhlistettiin Hans Christian Örstediä, joka havaitsi sähkön ja magnetismin yhteyden 200 vuotta aiemmin. Tanskalainen Örsted oli pitkään uskonut kaikkien luonnonvoimien olevan saman universaalin voiman ilmentymiä. Etsiessään sähkön ja magnetismin yhteyttä häntä ohjasi ennen kaikkea filosofiset perusteet.
Nerokkaan yksinkertaisessa kokeessa hän osoitti, että sähköjohdin synnyttää ympärilleen johdinta kiertävän magneettikentän. Lyhyessä latinaksi kirjoittamassaan artikkelissa hän kuvaili tätä ilmiötä. Latina oli tieteen kielenä kuoleva, mutta Örsted käytti sitä, jotta artikkeli olisi helppo levittää nopeasti moniin maihin.
Artikkeli aiheuttikin tiedepiireissä kohahduksen. Koeasetelma oli yksinkertainen ja Örstedin väite oli helppo varmistaa todeksi. Monet ryhtyivätkin sitä heti testaamaan. Ranskassa ei mennyt kauaa, kun Ampère osasi jo selittää ilmiön perin pohjin.
Nykyistä sähkön valtakautta ei olisi syntynyt, jollei oltaisi opittu toteuttamaan myös käänteinen ilmiö sähkön synnyttämälle magneettikentälle. Magneettien avulla voidaan synnyttää sähköä. Sähkömagneettinen induktio on olennaisessa osassa niin generaattorien kuin muuntajienkin toimintaa.
Siitä meidän on kiittäminen brittiä, Michael Faradayta. Jo varhaisessa vaiheessa alkoi Faraday pohtimaan, että ympyrämäisen magneettikentän avulla voisi varmaan tuottaa ympyrämäistä liikettä. Tänä vuonna tuleekin 200 vuotta siitä, kun Faraday esitteli artikkelissaan rotaattorin, eräänlaisen yksinkertaisen sähkömoottorin.
Varhaisissa sähkömagnetismia käsittelevissä papereissa on hyvin vähän matematiikkaa. Örstedin artikkeli oli pelkkä sanallinen selostus, ja niin oli Faradayn vuoden 1821 artikkelikin. Ampère kirjoitti aluksi suorasanaista tekstiä, mutta muutamassa vuodessa onnistui esittämään ilmiöt matemaattisesti.
Osittain tämä on ymmärrettävää. Kun asiat kehittyvät, ei niitä heti osata mallintaa matemaattisesti. Eikä kaikki ollut suinkaan kerralla selvää. Faraday ratkaisi sähkömagneettisen induktion salaisuuden vasta kymmenen vuotta Örstedin havainnon jälkeen. Sen jälkeen hän alkoi myös ottamaan käyttöön kentän käsitettä.
Örstedin suhtautuminen matematiikkaan oli varovainen. Hän oli sitä mieltä, että pelkkä yhtälöiden pyörittely voi johtaa harhaan. On välttämätöntä pohjata teoriat havaintoihin ja kokeisiin. Osalla nykyajan teoreettisista fyysikoista saattaa olla tässä vähän oppimista.
Saattaa yllättää, että Faraday oli suorastaan huono matematiikassa. Hän oli käynyt vain vähän kouluja. Työskennellessään kirjakaupassa kirjansitojana pystyi hän samalla lukemaan sitomiaan kirjoja. Sitä kautta hän oppi tiedettä.
Vaatimatonta syntyperää oleva Faraday on kuin vastakohta James Clerk Maxwellille. Maxwell oli kouluja käynyt ja tiukasti sidoksissa akateemiseen maailmaan. Matemaattisesti taitava Maxwell oli myös olennaisessa osassa sähkömagnetismia kuvailevien yhtälöiden muotoilussa. Fysiikkaa opiskelleen päähän onkin iskostunut Maxwellin yhtälöt. Olisiko kuitenkin parempi, jos mieleen olisi jäänyt samanlainen, ei-matemaattinen ymmärrys asioista kuin Michael Faradaylla oli? •
Niklas Hietala