Si Michael Faraday est un des plus grands scientifiques du 19e siècle, sa vie et son parcours en font également un personnage atypique dans l’histoire des sciences.



Fils d’un forgeron, Michael Faraday naît à Newington, le 22 Septembre 1791. Contrairement à la plupart des grands scientifiques, il ne reçoit aucune formation académique ou universitaire. Cela sera peut être sa chance. Car sa vision des choses et de ses recherches sera différente de celles de ses contemporains, tous diplômés des meilleures universités du royaume et qui défendent les théories les plus conventionnelles. Peut-être cette liberté de pensée était-elle nécessaire pour qu’un homme puisse proposer des théories novatrices dans plusieurs domaines scientifiques.

Ses origines modestes font que son instruction est très limitée. Il quitte l’école après avoir appris à lire, écrire et compter et devient porteur de journaux – " saute-ruisseau " - pour un libraire-relieur. A quatorze ans, celui-ci l’embauche comme apprenti relieur. Doté d’une énorme curiosité scientifique, Faraday profite alors de son métier pour lire et étudier tout ce qui lui passe sous les yeux (en particulier l’Encyclopaedia Britannica), encouragé en cela par son employeur et patron. Autodidacte, c’est pendant ces années que Faraday acquiert sa formation scientifique. A 17 ans, il s’inscrit à la société philosophique de la City où il suit des conférences et donne son premier exposé sur les deux électricités.

Un client de la librairie, impressionné, lui donne alors des tickets pour suivre les conférences de Humphry Davy à la Royal Institution de Londres. Notre apprenti relieur y assiste, prend des notes, les relie et les envoie à ce dernier, en lui proposant ses services pour tous travaux scientifiques. Heureuse circonstance, Davy est devenu momentanément aveugle, suite à un accident de laboratoire, et a donc besoin d’un lecteur. Il répond donc favorablement à la demande de Faraday. C’est le départ d’une grande aventure pour celui-ci.



C’est ainsi que le 1er mars 1813, à l’âge de vingt-deux ans, Michael Faraday entre comme garçon de laboratoire à la Royal Institution, où il travaillera toute sa vie, devenant même son directeur douze années plus tard en 1825. Au mois d’octobre 1813, Davy, part pour un long voyage qui durera deux ans à travers toute l’Europe. Faraday l’accompagne en qualité de valet de chambre, secrétaire et assistant. La première étape du périple passe par Paris. Il assiste alors à la découverte par Davy et les scientifiques français André-Marie Ampère, Nicolas Clément et Charles-Bernard Desormes d’une nouvelle substance tirée des algues, l’iode. En avril 1814, nos deux hommes se trouvent à Florence, en Italie, où Faraday admire la lunette de Galilée. Là-bas, il participe également à une expérience importante de Davy qui démontre que le diamant est du carbone pur.

Ce voyage, pendant lequel Faraday apprend le français et l’italien, lui permet d’obtenir une promotion. En effet, à leur retour à Londres en 1815, Davy le nomme chef de travaux auprès d’un chimiste de l’institution. Durant les trois années suivantes, Faraday apprend la chimie et commence une importante recherche sur les aciers. En parallèle, il donne une série de conférences à la société philosophique de la City. C’est en 1816, qu’il publie, encouragé en cela par Davy, son premier article sur la composition de la chaux éteinte de Toscane. Il s’agit là d’un équivalent de nos actuels D.E.A.. 

Ces premières recherches dans le domaine de la chimie commencent à porter leurs fruits puisqu’en 1820, Faraday découvre quelques dérivés chlorés du carbone et, en 1823, il met au point des techniques de liquéfaction d’un certain nombre de gaz comme le chlore, le dioxyde de carbone ou l’ammoniaque. En 1821, un bref intermède " électrique " le conduit à rédiger un ouvrage historique de vulgarisation à propos de l’électricité. Pour cela, il refait les principales expériences historiques et en invente d’autres à des fins d’explication et de démonstration qui resteront célèbres. Mais, pour le moment, Faraday préfère délaisser l’électricité et se consacrer à la chimie. Cette même année, Faraday est engagé comme surintendant à la Royal Institution et se marie à la fille d'un orfèvre londonien.



A l’époque, les gaz d’éclairage sont obtenus à partir d’huiles de poisson. Lors de leur combustion, ils laissent un dépôt liquide. Faraday se penche, en 1825, sur la question et découvre le benzène. Il s’agit là d’un de ses apports les plus importants à la chimie, ce composé devenant par la suite indispensable aux industriels. A présent, Michael Faraday est un scientifique reconnu. Nommé en 1824 à la Royal Society, il est aussi directeur de la Royal Institution. Malgré cette réussite, l’ancien apprenti relieur n’oublie pas ses origines modestes. C’est ainsi que cette année là, il inaugure ses séries de conférences de Noël à destination des enfants. Entre 1827 et 1829, Faraday met au point avec l’aide de l’astronome John Herschel et de l’opticien George Dollond de nouveaux verres optiques permettant de perfectionner les instruments de navigation. En 1831, Faraday est considéré comme un expérimentateur de génie. Il abandonne la chimie pour se consacrer à ce qui va le rendre historiquement et mondialement célèbre : ses recherches sur l’électricité.

Depuis les travaux d’Hans Christian Oerted et d’Ampère, on connaissait l’existence d’un lien entre l’électromagnétisme et le passage d’un courant électrique. En particulier, on savait qu’un courant qui traverse une boucle de fil de cuivre crée en son centre un champ magnétique. Faraday, cherche lui à obtenir la création d’un courant électrique dans une boucle par un champ magnétique qui la traverse. Pour cela, il met au point un astucieux dispositif. Il s’agit d’un anneau de fer – qui permet de conduire le champ magnétique - autour duquel sont enroulées deux boucles de cuivre - une de chaque coté de l’anneau. La première boucle est fermée par une pile et un interrupteur, la seconde par un galvanomètre (un appareil permettant de détecter le passage d’un courant ainsi que son sens). Lorsque la pile délivre du courant, la boucle de cuivre crée un champ magnétique qui se propage le long de l’anneau. Celui-ci, pense Faraday, va créer un courant dans la deuxième boucle. Il constate alors un résultat surprenant : le galvanomètre indique un passage de courant seulement lors de l’ouverture ou de la fermeture de l’interrupteur. En revanche, il ne se passe rien tant que l’interrupteur est ouvert ou fermé. De plus, le scientifique anglais remarque que le courant, dans la seconde boucle, passe dans un sens au moment de l’ouverture de l’interrupteur et dans l’autre au moment de la fermeture. Il vient de découvrir l’induction électromagnétique. Ce n’est pas, explique-t-il, la présence d’un champ magnétique qui crée un courant électrique - comme on le supposait à l’époque - , mais la variation de ce champ. Cette découverte énorme sur le plan théorique va permettre la mise au point de la dynamo, de l’alternateur ou du transformateur. Cela rend possible l’utilisation de l’électricité dans la société du XIXe siècle.



A partir de 1832, Michael Faraday reprend les travaux de Davy sur l’électrolyse et, fait nouveau chez lui, essaie de quantifier ses résultats. Il cherche à mesurer " l’effet chimique " provoqué par le passage d’une « certaine quantité d’électricité » et met ainsi en évidence une règle de proportionnalité entre les deux. L’homme de sciences invente au passage un moyen de mesurer la quantité d’électricité. On compte depuis celle-ci en Faraday. Il s’agit des deux lois dites de Faraday sur l’électrolyse. En effet, comme il aime à ce que les choses soient claires, avec l’aide de William Whewell, professeur à l’Université de Cambridge, Faraday invente plusieurs mots importants dans le domaine de l’électrochimie : électrolyte, électrode, cathode, anode, ion, cation ou anion en particulier.

A cette époque, on connaît trois moyens de fabriquer de l’électricité : par frottement - électivité statique -, à l’aide d’une pile - électricité chimique - ou par induction électromagnétique. Michael Faraday cherche à présent à démontrer l’unicité de ces électricités. C’est durant ces recherches qu’il perfectionne et rend plus spectaculaire une vieille expérience datant de Benjamin Franklin et Joseph Priestley, du siècle précédent donc, sur l’absence de charges électriques à l’intérieur d’une boite conductrice électrisée. Le savant invente alors une cage – nommé depuis la cage de Faraday - dans laquelle il s’installe pour vérifier l’absence de charges à l’intérieur, pendant que son assistant en tire des étincelles à l’extérieur. Cette célèbre expérience fait toujours aujourd’hui les beaux jours du palais de la découverte à Paris !

Fort de son savoir théorique et expérimental, Faraday pressent une certaine " unité de la nature " et cherche, à partir 1845, à mettre en évidence une relation entre la lumière et l’électromagnétisme. Il conduit sur le sujet plusieurs recherches avec un certain succès, découvrant notamment " l’effet faraday ". Celui-ci permet de faire tourner la direction de polarisation d’un faisceau lumineux grâce à un champ magnétique. Faraday s’intéresse également aux phénomènes de diamagnétisme et de paramagnétisme. Dans ce domaine particulier, ses travaux n’aboutiront pas, les moyens expérimentaux de l’époque ne le permettant pas. Il s’agit de l’effet Kerr (modification de la polarisation d’une lumière par un champ électrique) qui sera découvert trente années plus tard, et surtout de l’effet Zeeman (modification de la longueur d’onde d’une lumière par un champ magnétique) mis à jour seulement en 1896.

Le dernier apport, et non des moindres, de Faraday à l’électricité consiste à essayer d’associer une variable importante au phénomène électromagnétique : le temps. On doit cependant à James Clerk Maxwell d’être parvenu à un résultat probant. Celui-ci réussira l’unification et la mathématisation de tout l’électromagnétisme à travers les lois qui portent son nom. Il ne cessera jamais de rentre hommage à l’importance des travaux de Faraday sur son œuvre. Einstein comparait d’ailleurs le rôle joué par Faraday vis-à-vis de Maxwell à celui joué au XVIIe siècle par Galilée vis-à-vis de Newton. Le manque de formation universitaire de Faraday peut expliquer cet échec.



Celui que l’on surnomme le " prince des expérimentateurs " passe la fin de sa vie à Hampton Court, dans une belle demeure offerte par la reine Victoria en reconnaissance de ces travaux. Il décède le 25 août 1867, à l’âge de soixante-seize ans, en ayant jamais eu d’enfant, laissant derrière lui une des plus impressionnantes œuvres scientifiques de tous les temps. Durant son incroyable existence de scientifique, Michael Faraday ne publiera qu’un seul livre, en 1827, qui s’intitule Les Manipulations chimiques. Ses cahiers de laboratoire ont davantage d’importance. Ceux-ci possèdent 16.000 entrées parfaitement numérotées, calligraphiées et … reliées !