Kun je me zien?
Kun je me horen?
Hoe dan?
Ik kan duizenden kilometers weg zijn.
Maar als je het apparaat aanzet dat mijn stem naar je toe zendt
ben ik onmiddellijk daar.
Hoe is dat mogelijk?
Voor onze voorouders was dat hekserij geweest.
Voor hen was communicatie niet sneller dan het snelste paard.
Of de snelste klipper.
Onze berichten worden zo snel als het licht verzonden.
Waar komen die mythische krachten vandaan?
Het is allemaal door één persoon bedacht:
een armeluiskind van wie geen grootse dingen werden verwacht.
Maar als die man er niet was geweest
zou de wereld zoals wij die kennen misschien niet bestaan...
Nederlandse vertaling: Geminy Aflevering 10 - The Electric Boy
Vroeg of laat had een ander zijn ontdekkingen misschien wel gedaan.
Maar zonder Michael Faraday
zouden we misschien nog leven zoals onze voorouders uit de 17e eeuw.
Ons niet bewust van de bedienden die tot onze beschikking staan.
Dit is het verhaal van hoe we elektronen ons werk laten doen.
Het begint met het grootste genie dat ooit geleefd heeft:
Isaac Newton.
Dit is Woolsthorpe, waar Newton geboren werd.
Hier peinsde hij over een mysterie.
Newton, die de formule opstelde voor de beweging van de planeten
wilde weten hoe de zon de planeten in beweging kreeg
zonder ze aan te raken.
Hoe wisten de appels dat ze moesten vallen?
Een ander genie peinsde over een ander aspect van hetzelfde mysterie.
Ik heb een cadeau voor je. Zie je, mijn jongen?
Hoe ik het kompas ook draai
de naald wijst altijd dezelfde kant op.
Behalve...
Hoe kan dat als ze elkaar niet raken?
Moet je me niet bedanken, Albert?
Ik kan het me nog herinneren.
Die ervaring liet een diepe indruk op me achter.
Er moest een verborgen kracht achter liggen.
Tussen Einstein en Newton in
leefde er nog een ander genie, een van hetzelfde formaat.
De man die het mysterie van Newton oploste
legde de grondslag voor Einsteins revolutionaire inzichten
en voor de manier waarop wij nu leven.
In 1791, in een erbarmelijke buitenwijk van Londen
werd Michael Faraday geboren.
Hij was geen veelbelovende leerling.
Weet je een woord dat begint met de letter R? Nou?
Wabbit?
Het woord is "Rabbit". Spreek het eens fatsoenlijk uit.
Wabbit?
Hou je me voor de gek?
Heb ik je niet geleerd hoe je de letter R uitspreekt?
Zeg dan tenminste hoe je heet.
Michael Fawaday, juffrouw.
Ga hiermee een Spaans rietje kopen
zodat ik je brutale broer een pak slaag kan geven.
Het is niet duidelijk of Michael Faraday daarna nog naar school is gegaan.
Faraday werd streng christelijk grootgebracht.
Zijn geloof zou zijn hele leven een bron van kracht en troost blijven.
Op zijn 13e moest hij in een boekbinderij gaan werken.
Overdag bond hij boeken en 's avonds las hij ze.
Dat was het begin van zijn fascinatie voor elektriciteit.
Na jaren in de boekbinderij
wilde de 21-jarige Faraday de wijde wereld in.
Zijn kans kwam toen hij een kaartje kreeg
voor een nieuwe vorm van vermaak:
wetenschap voor Jan Publiek.
Het begon hier, bij de Royal Institution in Londen.
Humphry Davy was een vooraanstaand wetenschapper
die verschillende elementen had ontdekt, zoals calcium en natrium.
Daarnaast was hij een showman.
Zijn demonstraties van elektriciteit sloegen altijd aan bij het publiek.
Mogen de lichten gedimd worden?
Ik ga zo de kracht van 2.000 chemische batterijen loslaten
die in de kelder onder ons zijn opgeslagen.
En dan nu de kracht van de mysterieuze elektrische stroom
die onze toekomst zal verlichten.
Faraday had het te druk met schrijven om te applaudisseren.
Faraday schreef Davy's hele lezing uit.
Als ervaren boekbinder maakte hij er dit boek van.
Misschien zou hij met dit cadeau de aandacht van de grote man trekken.
Misschien werd dit gebaar de ontsnapping naar een groter universum.
Dag, meneer.
Kunt u dit pakket aan Sir Humphry geven?
Het was een gok, maar Faraday hoopte dat het iets zou opleveren.
En dat deed het.
Het experiment staat voor u klaar, meneer.
Volgens Ampère is Dulong hiermee een oog en drie vingers kwijtgeraakt.
Mijn ogen! Mijn ogen!
Toen een experiment in het gezicht van Humphry Davy ontplofte
dacht hij aan Michael Faraday.
De jongen die zijn lezing had opgeschreven en ingebonden.
Jij hebt een uitmuntend geheugen en ik heb een secretaris nodig.
Sir, ik wil mijn leven in dienst van de wetenschap stellen.
Hou je maar liever bij het boekbinden.
De wetenschap is een hard bestaan.
Iemand met jouw bescheiden middelen heeft meer aan een goed vak.
Die wereld is slecht en zelfzuchtig.
Wetenschappers zijn beminnelijk en moreel superieur.
Ik ben zeker de enige wetenschapper die je kent.
Faraday maakte zich onmisbaar voor Davy.
Hij kreeg een vaste betrekking en de Royal Institution werd zijn thuis.
Overdag assisteerde hij Davy.
Maar 's avonds beklom hij de trap naar het kleine appartement
waar zijn geliefde bruid Sarah op hem wachtte.
Davy en de chemicus William Wollaston experimenteerden
met een mysterieus fenomeen dat verstrekkende gevolgen zou hebben.
Dit is dezelfde opstelling als die van Orsted.
Sluit het circuit en let goed op.
Wat duwt de naald weg van de draad?
Geen idee. Het lijkt of de stroom de draad magnetisch maakt.
Elektriciteit moet iets te maken hebben met magnetisme.
Kregen we hem maar permanent aan het draaien.
Stel je voor dat we deze krachten konden benutten.
Als je hebt opgeruimd moet jij maar eens kijken wat je ervan vindt.
Davy bedoelde het als grap, maar Faraday was enthousiast.
Tot nu toe werd elektriciteit als een nouveauté beschouwd,
waarmee je een lichtje ontstak of een kompasnaald liet bewegen.
Maar het had geen praktisch nut.
Faraday begon meteen een opstelling te bedenken.
Hij wijdde al zijn vrije tijd aan het probleem.
Als het hem lukte
zou hij een oneindig groot, onzichtbaar
en vooralsnog onontdekt leger van elektronen
onder het bevel van de mens brengen.
Hoe begint een revolutie?
Soms is er niet meer voor nodig
dan een stukje metaal, een kom met kwik en een stukje kurk.
Sarah, stuur je broer naar beneden!
Ik ga iets nieuws proberen dat hij moet zien.
Doe jij het maar, Georgie.
Daar gaat 'ie!
Dit was de eerste motor
die elektrische stroom omzette in continue mechanische beweging.
Het lijkt weinig voor te stellen,
maar die draaiende spil is het begin van een revolutie
waarbij alle schoten en bommen uit de historie in het niet vallen.
Dit was een van de belangrijkste ontdekkingen voor onze beschaving.
Stel je de bedrijven, fabrieken, technologieën
en vernieuwingen eens voor die hun oorsprong vonden
in dat moment van extase in Michael Faradays lab.
Het nieuws verspreidde zich snel.
Ineens was de assistent van Davy de ster van Londen.
Davy nam het hem niet in dank af.
Hij had al die elementen ontdekt.
Maar nu zei men dat zijn grootste ontdekking Michael Faraday was.
Davy zorgde ervoor dat Faraday niet nog een keer de krant zou halen.
Had u me geroepen, sir?
Ik heb een nieuwe uitdaging voor je.
Jij moet onze pogingen overnemen
om Brits optisch glas te verbeteren.
Die verdraaide lui uit Beieren zijn ons nog voor.
Glas?
Met alle respect, ik weet niets van glas.
Dan moet je dat leren, Faraday.
We weten hoe snel je bent. Analyseer de samenstelling van hun glas
en zoek uit hoe ze het hebben gemaakt. Dat is zo gebeurd.
Faraday werkte er vier jaar aan, maar zonder succes.
Dit is nog erger dan de laatste partij!
Hoe hard hij ook werkte,
Faraday kon niet achterhalen wat Joseph von Fraunhofer jaren geleden had ontdekt.
Faraday zag niet in dat het gieten van perfect optisch glas voor telescopen
ambacht en wetenschap was.
En de meesters in Beieren gaven hun geheim niet prijs.
Faraday zou hun geheim nooit achterhalen.
Hij bewaarde een glazen baksteen als souvenir van zijn falen.
Jaren later zou die zijn leven voorgoed veranderen.
En ook dat van ons.
Davy's dood maakte een eind aan het nutteloze project.
En Faraday, de jongen uit de sloppen
volgde hem op als labdirecteur.
Faraday deed iets onverwachts met zijn macht.
Hij gaf kerstlezingen voor jongeren.
Die begonnen in 1825 en worden nu nog altijd gehouden.
Bij een van de eerste lezingen bekoorde hij zijn publiek
met de nieuwe krachten die hij tot zijn beschikking had.
Stel dat ik kruit wil afsteken.
Dat kan met elektriciteit.
Als ik elektriciteit door deze draad leid
kan ik het doorgeven aan alles wat ik aanraak.
Maar alleen als ik voorkom dat de elektriciteit in de grond verdwijnt.
Nu sta ik onder spanning.
Denk je dat ik deze gaskraan met mijn vinger kan ontsteken?
Niet doen!
Nee!
Dit moet je niet thuis nadoen.
Jullie hebben zelf gezien, kinderen,
dat onzichtbare elektriciteit nieuwe dingen kan doen
die momenteel niet mogelijk zijn.
Een motor die continu draait en saai werk overneemt
is goed voor een fortuin en een plek in de geschiedenisboeken.
Maar Faraday zag dat anders.
Hij had geen interesse in patenten of rijk worden.
En wat de geschiedenisboeken betreft,
zijn lemma zou nog veel langer worden.
Mr. Anderson, kunt u het licht dimmen?
Heren, ik ga elektrische stroom induceren door een magneet te bewegen.
Kijk goed wat er in het gat tussen de draden gebeurt.
Er is alleen stroom als de magneet beweegt.
Hier wordt beweging in elektriciteit omgezet.
Dit was de eerste generator.
Daarmee kon elektriciteit naar believen worden opgewekt.
Faraday veranderde de wereld en het leven van de mensen.
Maar toen werd hij ineens geestesziek.
Mijn beste Schönbein,
ik zou graag je mening vragen over...
over...
Beste Schönbein... over...
Lieve schat, wat is er toch met je?
Ik was ineens vergeten wat ik wilde schrijven.
Maak je niet druk.
Je werkt te hard.
Je bent uitgeput. Nee Sarah, dit is anders.
Voor de derde keer in drie dagen laat mijn geheugen me in de steek.
Het is net of ik gek aan het worden ben.
En wat moet ik dan?
Natuurlijk, lieveling.
Toen hij 49 was, kreeg hij te maken met geheugenverlies en depressies.
Zijn werk kwam stil te liggen.
Al zou hij nooit helemaal herstellen,
zijn grootste prestaties moesten nog komen.
Faraday zat zo diep in de elektrische en magnetische experimenten
dat hij de ruimte rond een magneet zag
als gevuld met onzichtbare krachtlijnen.
Een magneet was niet alleen een gemagnetiseerde ijzeren staaf.
Het was ook iets onzichtbaars in de ruimte om de staaf.
Dat "iets" noemde hij een magnetisch veld.
Faraday geloofde in de eenheid der natuur.
Hij had het verband tussen magnetisme en elektriciteit aangetoond.
Maar was er een verband met een derde kracht? Licht.
Als hij het verband tussen deze drie fenomenen kon aantonen
zou een van de intiemste geheimen van de natuur worden onthuld.
Dus wat deed hij?
Hij ontwierp een experiment.
Faraday wist dat licht een golfbeweging maakt.
Lichtgolven gaan alle kanten op.
Maar je kunt een enkele lichtgolf isoleren
door polarisatie.
Als licht weerkaatst in bijvoorbeeld een spiegel
wordt het gepolariseerd.
Faraday wilde zien of die ene lichtstraal
kon worden gemanipuleerd door het magnetische veld.
Het oculair bevatte een kristal die als een hekwerk voor licht diende.
Het licht kon er alleen door als de magneet het bewoog.
Hij zette een lantaarn voor de spiegel.
Die kon hij alleen zien als de reflectie door het hek kwam.
Het geeft niet als je dit lastig vindt.
De wetenschap zou er 100 jaar over doen om dit fenomeen te verklaren.
Faraday wist dat magnetisme in lucht geen effect had op licht.
Maar hoe zat dat met andere media?
In welk medium zou de magneet het licht wel doen bewegen?
Hij probeerde honderden transparante stoffen.
Maar hij zag niets door het oculair.
De magneet verdraaide het licht niet.
Hij probeerde calcietkristallen,
natriumcarbonaat,
calciumsulfaat,
maar hij zag nog altijd niets.
Hij probeerde zuren:
zwavelzuur, zoutzuur, koolzuur.
Hij probeerde gassen:
zuurstof, stikstof, waterstof.
Maar zonder succes.
Het magnetische veld in deze stoffen
draaide het licht niet door het oculair.
Verdomme!
Uit pure wanhoop besloot hij de glazen steen te proberen.
Het souvenir van zijn jarenlange hand-en-spandiensten voor Davy.
En dat werkte.
De magnetische kracht draaide het licht
waardoor het door het kristal viel.
Waarom was dat zo belangrijk?
Faraday had de fysieke realiteit aangetoond die rondom ons is,
maar die nooit eerder was waargenomen.
Het was even belangrijk
als de eerste keer dat men de kosmos door een telescoop waarnam.
Door aan te tonen dat een elektromagnetische kracht
licht kan manipuleren
had Faraday een diepere eenheid van de natuur ontdekt.
Hij opende de deur voor Einstein en alle natuurkundigen na hem
om het samenspel van verborgen oerkrachten in het heelal te zien.
Op het toppunt van zijn kunnen werd hij geteisterd door depressies
en twijfel dat hij de simpelste dingen niet kon onthouden.
Mijn dierbare vriend. Het kost me moeite
om wetenschappelijke brieven te beantwoorden.
Want ik kan ze niet meer in een keer bevatten.
En de onderdelen kan ik niet onthouden.
P.S. De toon van deze brief zal u vast verdriet doen,
maar mijn dierbare man is niet helemaal in orde.
Ik hoop dat hij snel beter wordt.
Hoogachtend, S. Faraday.
Als jonge man was Faraday de armoede ontstegen
in een van de meest klassenbewuste samenlevingen ter wereld.
Hij werd de meest gevierde wetenschapper van zijn tijd.
Tegen zijn veertigste had hij de elektromotor uitgevonden,
de transformator, de generator,
machines die huis, boerderij en fabriek zouden veranderen.
Op zijn zestigste, tientallen jaren nadat fysici hun bloeitijd beleven
geteisterd door geheugenverlies en depressies
groef hij onverschrokken verder in de mysterieuze natuurkrachten.
De wereld dacht dat Michael Faraday zijn beste tijd had gehad.
Maar ondanks zijn depressie bleef hij even nieuwsgierig als voorheen.
Na zijn ontdekking van de eenheid van elektriciteit, magnetisme en licht
wilde Faraday weten hoe deze drie-eenheid samenwerkte.
♪ this is the way the ladies walk... ♪
Dit was niets nieuws.
Kinderen speelden al eeuwen met magneten en ijzervijlsel.
Men nam aan dat dit fraaie patroon iets was wat ijzer deed.
Faraday wist dat stroom een draad in een magneet verandert.
Hij verwachtte vergelijkbare patronen in vijlsel
rond een draad die onder stroom stond.
Maar waar anderen mooie patronen zagen
zag Faraday iets diepers.
De patronen kwamen niet door het ijzervijlsel.
Ze bestonden in de ruimte rond een magneet of elektrische draad.
Ook zonder vijlsel waren de patronen de sporen,
de voetafdruk van onzichtbare krachtvelden
die zich in de ruimte rond elk magnetisch voorwerp bevonden.
De kompasnaald waar men zich duizend jaar over had verwonderd
reageerde niet op een verafgelegen Noord Pool.
Hij richtte zich naar een continu krachtveld dat tot aan de pool liep.
De aarde zelf is een enorme magneet.
En zoals bij elke magneet lopen de veldlijnen in de ruimte eromheen.
Ze zijn overal om ons heen.
Ze zijn er altijd al geweest.
Maar niemand had ze ooit opgemerkt.
Geen mens, althans.
Vogels zijn de laatste levende afstammelingen van de dinosaurus.
Duiven en andere vogels kunnen opvallend goed de weg vinden.
Ze trekken duizenden kilometers zonder te verdwalen.
Hoe? Deels door oriëntatiepunten te herkennen.
Rivieren, bergen, sterren.
Zelfs bepaalde geuren dienen als wegwijzer voor trekvogels.
Maar vogels hebben ook een intern kompas.
Ze voelen het magnetische veld van de aarde.
Ze verwerken magnetische prikkels zoals wij visuele prikkels verwerken.
Door de veldrichting te lezen,
onderscheiden ze noord van zuid.
Zo weten Noord-Amerikaanse vogels hoe ze 's winters naar het zuiden moeten vliegen.
Het veld is sterker bij de polen dan bij de evenaar.
De vogels gebruiken dat om hun breedtegraad te bepalen.
Het veld kent ook kleine onregelmatigheden.
Locaties waar het veld iets zwakker of sterker is.
Net als een opvallende berg of rivier
zijn deze onregelmatigheden oriëntatiepunten.
Duizenden jaren gebruikte de mensen postduiven om berichten te verzenden.
In de Tweede Wereldoorlog was dit nog een belangrijke communicatiemethode.
We gebruikten magnetische velden dus al lang om te communiceren.
We wisten het alleen niet.
Waarom heeft onze planeet eigenlijk een magnetisch veld?
Wat veroorzaakt het?
Het antwoord ligt diep in de aarde.
Vloeibaar ijzer dat door de draaiing van de aarde om de kern stroomt
gedraagt zich als een elektrische stroomdraad.
En zoals Faraday ons liet zien
produceert elektrische stroom magnetische velden.
Dat is iets goeds.
Ons magnetisch veld beschermt ons
tegen kosmische straling, die onze biosfeer zwaar zou beschadigen.
Kosmische straling verwoest DNA.
Zonder magnetisch veld zouden er veel meer gemuteerde organismen zijn.
Gelukkig worden deze kosmische scherven
grotendeels opgevangen door de Van Allen-gordels
waar geladen deeltjes door ons magnetisch veld worden getemd.
De wetenschap dat de aarde een grote magneet is
verklaart een van de mooiste fenomenen in de lucht:
de aurora.
Geladen deeltjes van de zon, de zonnewind
bombarderen de aarde continu.
De zonnewind is een soort van elektrische stroom.
Het aardmagnetisch veld richt die stroom naar de Noord- en Zuid Pool.
Als ze op de dampkring botst,
gloeien de zuur- en stikstofmoleculen
als reusachtige TL-lichten.
Bij Faraday zijn laatste en meest diepgaande ontdekking
werd hij als nooit tevoren door zijn afkomst gehinderd.
Hij had hulp nodig en vond die in iemand van een andere wereld.
Michael Faraday had het mysterie opgelost dat Isaac Newton voor raadsels stelde.
Zo bepaalde de zon de beweging der planeten zonder ze aan te raken.
De zon raakt de planeten wel aan,
met haar gravitatieveld.
En het gravitatieveld van de aarde bepaalt hoe de appels vallen.
Dit alles is een droom.
Helaas dachten zijn collega's er precies zo over:
Faraday was een dromer.
Ze bewonderden zijn inventiviteit en experimenten
maar zagen zijn veldlijnen en ideeën over licht en zwaartekracht
als kunstgrepen waar geen concreet bewijs voor was.
Sommigen maakten zijn theorieën belachelijk.
Ze wilden zijn ideeën uitgedrukt zien in de taal van de moderne fysica:
precieze vergelijkingen.
Dat was het enige vlak waar Faradays gebrekkige jeugd en opleiding
hem belemmerden.
Hij kon de berekeningen niet maken.
Faraday was op een onoverkomelijk obstakel gestuit.
En toen schoot de grootste theoretische fysicus van de 19e eeuw hem te hulp.
James Clerk Maxwell groeide op in geprivilegieerde omstandigheden.
Hij was het enige kind van aanbiddende ouders van middelbare leeftijd.
Amper de twintig gepasseerd, was hij een vooraanstaand wiskundige.
Terwijl anderen vonden dat Faraday achterhaald was
en geen rol speelde in de toekomst van de natuurkunde.
wist James Clerk Maxwell wel beter.
Hij las alles wat Faraday had geschreven over elektriciteit.
Hij raakte ervan overtuigd dat de krachtvelden echt bestonden.
Hij bedacht er een precieze wiskundige formule voor.
Een natuurkundige vergelijking is een formule
voor iets wat zich in de tijd en ruimte afspeelt.
De vergelijking voor een slingerbeweging
laat zien dat de slinger nooit hoger dan zijn startpositie komt.
Toen Maxwell Faradays observaties over magnetische velden vertaalde
naar vergelijkingen, ontdekte hij een a-symmetrie.
Zie je die onderste?
Die heeft hard iets extra's nodig.
De grote wiskundige voegde een term toe om hem in balans te brengen.
Die aanpassing veranderde Faradays statische veld
in golven die zich met de lichtsnelheid verspreiden.
Het duurde niet lang voordat die golven werden benut
als dragers van onze boodschappen.
Kun je me zien?
Kun je me horen?
Dit is de reden.
Die technologie heeft de beschaving veranderd
van een lapjesdeken van steden en dorpen
in een intercommunicatief organisme.
We zijn met lichtsnelheid verbonden
met elkaar...
en met de kosmos.
Niets is te mooi om waar te zijn,
zolang het overeenkomt met de wetten der natuur...