不知何时，“用计算机控制挖掘机炒菜”及其中字词的排列组合在网上流行起来，例如“用挖掘机控制计算机炒菜”、“用菜控制挖掘机炒计算机”虽然热度降得很快，但“挖掘机”炒菜的传说流传至今。其实，挖掘机确确实实可以炒菜，还可以完成给车洗澡、穿针引线等诸多看起来和它庞大笨重的身躯不太相合的工作，并在炎炎夏日和隆冬时分为驾驶舱内的驾驶员提供适宜温度。
挖掘机之所以能够完成精细活儿，多亏了三样东西：电动系统、液压系统和智能控制系统。接下来的几期科普会分别讲述为“三大神器”的诞生做出卓越贡献的科学家与发明家的故事。今天我们所讲的，正是发电机和电动机始祖的发明人——法拉第的故事。
（1）生于雾都
1791年，迈克尔·法拉第出生于伦敦东南部。这个时间点，这个地方，很容易让大家联想到狄更斯先生的作品《雾都孤儿》，但小说主人公奥利弗出生地并非伦敦，那时候大英帝国的济贫院比较人道，法拉第也并不是孤儿——他有一位母亲、一位铁匠父亲和几位兄弟姐妹，不至于因为希望再来一碗能看见碗底的稀粥而挨一顿暴打，更不用跟着老费金学习盗窃。
不过，法拉第的童年生活也没比奥利弗强到哪里去：铁匠是个体力活，可铁匠父亲体弱多病，故收入微薄，再加上兄弟姐妹多，法拉第生活贫困，很多时候一条面包吃一个星期。好在父母思想开明，人穷志不短，重视孩子们的人格培养和教育，节衣缩食勉强支持法拉第上了两年学。12岁时，法拉第为了缓解家庭困难状况开始街头卖报，日后又在书店之中打工。也许是为了打发时间，也许是为了继续学习，法拉第在书店里通过阅读的方式开始自学，并对电学产生了浓厚兴趣，成功还原许多电学实验、制造静电起电机，展现出电学天赋。
一个人所处的生活环境和交友圈对性格的影响是巨大的，像奥利弗一样出淤泥而不染、在盗贼窝里面两进两出回头还把盗贼窝端了的比“鱼香肉丝里面的鱼”还要少。好在法拉第的工作地点是订书店，闲暇之时可以拿本书看，平时接触的人有很多学者或好学者，大家相处时间久了组建起各种兴趣小组学习小组，探讨学问，再加上哥哥的资助，法拉第加入学者塔特姆领导的青年科学组织“伦敦哲学会”。就是在这一段时间，法拉第知晓了他日后的恩师——化学家汉弗莱·戴维。
有才又好学的人总是能得到欣赏，法拉第成功赢得订书店老板的认可。在订书店老板的支持下，法拉第21岁时终于有机会聆听戴维在皇家学院的授课，接近了这位他仰慕已久的科学家。此次授课给予法拉第极大影响，他回去后开始思考未来应如何度过：是局限于小团队之中当一辈子的科学爱好者，还是登上破冰船、深入未知领域呢？
粉丝见到偶像之后都会产生非常激动的心情，稍微冷静点的会手舞足蹈，感情强烈点的恨不得当即冲上去抱住对方。法拉达感情很炽热，也很冷静，毕竟他对戴维的情感根源在于对科学的追求。他写了一封信，连同自己的笔记一同寄给戴维，表达自己对科学的热爱。戴维在几页信件中看出法拉第的无限潜力，决定聘请他为自己的助手，用现在的话说，法拉第“追星成功”。他对新助手非常满意，认为发现法拉第是他对科学做出的又一个重要成就。
（2）电靠什么驱动物体
戴维很看重勤奋认真且颇具天赋的法拉第，带他去欧洲大陆考察、参加各种研讨会，并且交给他一些任务，法拉第也有机会尽快了解到最新的研究成果，比如奥斯特所发现的电流使磁针发现偏转的现象，通电的导电线圈不动而磁针动。既然通电之后静止线圈可以令磁针产生运动，法拉第很自然地联想到，如果磁针不动，线圈会不会动呢？
法拉第很快将灵感付诸于实践，成功制造出一个简单的电动装置：当电流通过线圈时，线圈会围绕磁铁转动。这部简陋装置就是电动机的始祖，日后电动机不断完善，升级为一套复杂高效的能量转化系统，将电能转化为机械能、驱动设备运转，其基本原理未有变化，仍然是电能、磁场能与机械能的相互转化，使转子输出转矩，推动设备其它零部件的运转。我们今天所驾驶的挖掘机能够粉碎坚硬物体、抬举重物的同时保证自己没因为自身重量解体、抬起自己的沉重的大臂与铲斗，电动机的作用不可忽视。
（3）有电动机了，再来点电
现在，包括挖掘机在内的诸多工程机械设备都安装有各种电器，比如空调、控制台、设备使用时长显示器等等。为电器和电子设备输送电流的电源一些是设备自带的电池，还有一些是由发动机带动的发电机。如果只有电器而没有电源，那就是工期时下连绵雨——干着急；好在，法拉第发明电动机之后，还解决了发电的问题。
1821年，《哲学年鉴》主编邀请法拉第的老师戴维爵士撰写一篇文章评述自从奥斯特发现电流的磁效应以来电磁理论的发展状况。戴维老师把这种整理性工作交给了法拉第。戴维爵士晚年时嫉妒法拉第的才华，对他颇为戒备，自1821年起，他不断阻挠法拉第从事科学研究，甚至释放谣言污蔑自己的学生剽窃学术成果，并在他陷入流言蜚语时冷漠对待。戴维爵士将这份类似于写文献综述的工作交给已经名声在外的法拉第时，也许带着一些复杂情绪，而法拉第此时也许感受到了来自戴维爵士的灰暗目光。
不过，心无旁骛地认真做事总是有所收获，无数改变世界的灵感就是在其它人看来没什么特别的日常活动或者前人重复了无数次的实验中诞生的，比如瓦特改进蒸汽机的灵感、比如奥斯特所发现的“电流的磁效应”、比如赫兹所发现的光电效应，还有法拉第发现的电磁感应定律。
在收集资料的过程中，法拉第对电磁感应定律产生兴趣，立刻投入到电磁学的研究之中。经过认真分析和思考，他确信：既然电能够产生磁，那么磁也一定能够产生电。早期，他希望用持续稳定的磁力产生电流，但失败连连，戴维爵士的嫉妒更是使他的时间长期浪费在与基础理论研究无关的领域，甚至在法拉第遭受流言侵扰时保持冷漠，几近将他排挤出电磁学的研究。
好在妻子撒拉一直支持法拉第。她虽然无法理解丈夫的研究，却始终相信丈夫的才能和人品，支撑他走过最为艰难的岁月。1829年，将法拉第从订书店带进实验室的戴维老师去世，这位成就却又在日后阻碍法拉第的老师在临终前承认发现法拉第是他最重要的成就，法拉第回到电磁学研究的阻碍也随戴维爵士的去世而消失。自1821年开始，法拉第经过近十年的实验，终于发现让磁生电的关键：既然磁力不发生变化时无法发电，那如果磁力发生变化了呢？
一个通电线圈确实不能引起与之相邻的线圈产生电流，但通电和关闭电流的瞬间另一个线圈的电流表指针发生跳动，这一现象被法拉第敏锐地捕捉到。1931年，法拉第成功发明通过切割磁感线发电的圆盘发电机。
法拉第先生的贡献不止于此。1825年，法拉第确定了当时煤气生产过程中的剩余物质——苯，而苯正是日后重要的化工原料；1831年，发明发电机的同年，法拉第发现电磁感应定律；1833年，法拉第发现电解定律，该定律不仅是最早的定量基本定律，也为金属冶炼产业发展做出贡献；1837年，法拉第指出电和磁周围都有“场”的存在，将电场和磁场的概念引入正式研究之中，不久又提出电力线的概念，突破传统的权威理念“超距作用”（自牛顿力学以来，人们认为两个不发生接触的物体之间存在“以太”之类的物质传递作用，使它们之间发生作用），奠定现代电学基础。
在电动设备之中，挖掘机有电池供电；而在非电动挖掘机中，设备的发动机带动发电机向设备提供电源。现在，我们能够在装有空调的驾驶室里，通过计算机系统驾驶设备，还能在液压表上了解液压设备情况。无论是夏日炎炎还是寒风刺骨，我们都可以在驾驶室中享受合适温度，操控机器实现精确工作，这都离不开法拉第先生孜孜不倦发展电磁理论。
法拉第在电磁学方面的贡献主要在于基础理论的突破，而将公式和理论变为能够帮助人类直接改造世界的利器，需要理论切实转化为应用科学与生产技艺，最后才能生产出实际产品。下一期我们要介绍的，就是“被营销号吹上了大气层”、“实际上也确实是在大气层飞翔”、“某精明商人的最大竞争对手”“二十世纪最强雷电法王”“交流发电机等一众电器发明人”特斯拉先生。
