人類不但很早就發現電現象, 還發現磁現象。 但兩千多年來, 人們沒有把電和磁聯繫起來, 連對電和磁分別有研究的吉伯特, 給電“定量”的庫侖都認為, 電和磁是兩種截然不同的現象, 它們有本質上的區別。
19世紀初, 隨著電學研究的深入, 電和磁的關係引起科學家們的注意。 法國物理學家阿拉果曾記載, 一場雷電讓船上的指南針改變方向;美國科學家佛蘭克林則發現, 萊頓瓶的電可使鐵針磁化, 隨手記在本上。 但他們都點到為止。 有一位科學家看到阿拉果和佛蘭克林的記錄後, 堅持認為這些不是偶然現象。
數百次的失敗, 只為一個信念
西元1807年, 剛任丹麥哥本哈根大學物理學和化學教授的奧斯特, 立志要弄清電和磁的內在聯繫。 原來, 他在大學時深受德國哲學家康得(注一)、謝林關於自然哲學的影響, 堅信光、電、磁等自然力具有統一性, 它們之間可以相互轉化。 某天, 奧斯特做電流實驗時, 發現電流經過小導線時, 導線的絕緣皮變熱了。 為此, 他大膽設想:既然電流通過小導線會發熱, 那通電導線的直徑進一步縮小, 肯定會發光, 再縮小的話, 很可能會產生磁效應。
哲學家康得 (網路圖)
為了證實這個設想,
奧斯特在授課之餘,
花八年時間,
做了上百次關於電和磁的實驗,
但都失敗了。
失敗並沒有讓奧斯特灰心。 “以往人們都是在電流方向上尋找電流的磁交流, 難道電流對磁體的作用不是縱向的, 而是橫向的, 或者縱橫都有?”他腦海中閃出大大的問號。
伴隨問號的, 又是無數次實驗!
一抖一摔, 引發電磁學革命
時針走到西元1820年4月。 一天晚上,
奧斯特驚得摔了一跤(注二)。 在學生們驚愕的表情中, 他迅速爬了起來, 小步跑出教室。 “電流一定對磁力產生了影響。 ”停下腳步, 他喃喃自語。 多少年夢寐以求的現象出現, 一貫嚴肅的他失態了。
此後三個月, 奧斯特接連做了60多個實驗:他把磁鍼分別放在導線的上、下、左、右, 並改變電流的方向, 以此觀察電流對磁鍼的影響;讓磁鍼離導線不同的距離, 看電流對磁鍼作用的大小;在導線與磁鍼間放玻璃、石頭、木塊、水等物體,
總結實驗現象, 奧斯特認為, 通電導線發生了一種“電流衝擊”, 此衝擊力主要作用在磁性物質或磁性粒子上, 使其發生偏轉。 實驗中, 磁鍼即磁性物質。 同年7月21日, 奧斯特對外發表了一篇名為《關於磁鍼上電衝突作用的實驗》的論文。 文中, 他提出兩個觀點:一是電流通過導線時, 導線周圍會產生像磁鐵那樣的磁力;二是這個磁力不是沿著電流方向而是沿著垂直於導線的方向進行傳播。
奧斯特實驗示意圖(來源於網路)
一石激起千層浪。
這篇論文很快使歐洲物理學界產生極大震動,
並導致大批實驗成果出現。
奧斯特及其實驗奠定了現代物理學的實驗基礎,
並拉開了現代電磁學的序幕。
人類研究電學的歷史,
也由此進入第三個階段:電磁學。
鑒於奧斯特對科學的重要貢獻, 丹麥自然科學促進協會於西元1908年設立“奧斯特獎章”, 以獎勵在物理教學上做出貢獻的老師。 西元1934年, 倫敦國際電學大會公開決定, 用“奧斯特”命名為國際通用的單位制式中的磁場強度單位。
奧斯特的發現轟動了整個科學界,科學家們紛紛投入到電和磁關係的研究中。其中一位科學家反應很快,在短短兩周就取得巨大成就,並奠定了現代電磁學的理論基礎。請看下集《微觀解釋電磁現象,他功不可沒》。
奧斯特像 (網路圖)
【科學人檔案】
漢斯·克利斯蒂安·奧斯特(1777年8月14日-1851年3月9日),丹麥物理學家、化學家。1820年發現了電流的磁效應;其主要論文在1920年被整理出版,書名是《奧斯特科學論文》。
【備註】
1、 康得(1724年4月22日—1804年2月12日),德國哲學家、天文學家,星雲說的創立者之一,德國古典哲學的創始人,德國古典美學的奠定者。他被認為是對現代歐洲最具影響力的思想家之一。他提出的“統一論”觀點認為,自然界、人類社會以及自然界與人類社會之間都是統一的,宇宙間的任何事物,都是在宇宙大同一的條件下運行的。
2、 關於奧斯特摔一跤發現電磁現象的趣聞軼事,詳情見於“學科網”、百度百科及論文《奧斯特和電流磁效應》等資料,已成為科學界的共識。
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用“奧斯特”命名為國際通用的單位制式中的磁場強度單位。奧斯特的發現轟動了整個科學界,科學家們紛紛投入到電和磁關係的研究中。其中一位科學家反應很快,在短短兩周就取得巨大成就,並奠定了現代電磁學的理論基礎。請看下集《微觀解釋電磁現象,他功不可沒》。
奧斯特像 (網路圖)
【科學人檔案】
漢斯·克利斯蒂安·奧斯特(1777年8月14日-1851年3月9日),丹麥物理學家、化學家。1820年發現了電流的磁效應;其主要論文在1920年被整理出版,書名是《奧斯特科學論文》。
【備註】
1、 康得(1724年4月22日—1804年2月12日),德國哲學家、天文學家,星雲說的創立者之一,德國古典哲學的創始人,德國古典美學的奠定者。他被認為是對現代歐洲最具影響力的思想家之一。他提出的“統一論”觀點認為,自然界、人類社會以及自然界與人類社會之間都是統一的,宇宙間的任何事物,都是在宇宙大同一的條件下運行的。
2、 關於奧斯特摔一跤發現電磁現象的趣聞軼事,詳情見於“學科網”、百度百科及論文《奧斯特和電流磁效應》等資料,已成為科學界的共識。
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