汉斯·奥斯特。一位科学家的传记

奥斯特·汉斯·克里斯蒂安。这位科学家的传记

伟大科学家的传记

汉斯·奥斯特 （1777 1851）。

“科学的丹麦物理学家，教授，”写道安培，——他的伟大发现为物理学家开辟了一条新的研究道路。这些研究并非毫无结果；他们发现了许多值得所有对进步感兴趣的人关注的事实。

汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 (Hans Christian Oersted) 于 14 年 1777 月 XNUMX 日出生于丹麦兰格兰岛雷德科宾镇一个贫穷的药剂师家庭。这个家庭经常需要帮助，所以汉斯·克里斯蒂安和安德斯兄弟不得不尽可能地接受小学教育：城市理发师教他们德语，他的妻子教他们丹麦语，一个小教堂的牧师教他们语法规则，向他们介绍历史和文学，测量员教他们加减法，第一次来访的学生告诉他们关于矿物特性的惊人事情，播下好奇心，教他们爱上神秘的香气。

十二岁时，汉斯被迫站在他父亲药房的柜台后面。在这里，医学长期迷住了他，取代了化学、历史、文学，进一步增强了他对科学使命的信心。他决定进入哥本哈根大学，但仍然执着于疑惑：学什么？他什么都学——医学、物理学、天文学、哲学、诗歌。

汉斯在大学的围墙里很开心。这位科学家后来写道，为了让一个年轻人完全自由，他必须享受思想和想象的伟大境界，那里有斗争，那里有言论自由，被征服者有权站起来。并再次战斗。他生活，陶醉于困难和他的第一次小胜利，获得新的真理和消除以前的错误。

他只是没有做什么。 1797年大学的金质奖章被授予他的论文《诗与散文的限度》。他的下一部作品也备受推崇，涉及碱的性质，而他获得哲学博士头衔的论文则专门研究医学。他分散了，似乎提前结束了他的科学生涯，更喜欢多才多艺而不是专业精神。

XNUMX 世纪以一种新的生活方式和思想、新的社会和政治理念、新的哲学、对艺术和文学的新观念宣告了自己。这一切都抓住了汉斯。他努力到达生活沸腾的地方，主要的科学和哲学问题正在得到解决的地方——德国、法国和其他欧洲国家。当然，丹麦在这个意义上是一个欧洲省份。奥斯特不想也不能留在那里。

1819 岁时，奥斯特获得药学学位，1820 岁时获得博士学位。凭借出色的论文答辩，汉斯前往大学在法国、德国和荷兰实习。在那里，奥斯特聆听了关于借助诗歌研究物理现象的可能性以及物理学与神话之间联系的讲座。他喜欢看台上闪闪发光的哲学家的讲课，但他绝不同意他们拒绝对物理现象进行实验研究。他被谢林打动了，正如黑格尔早先打动他的那样，尤其是谢林关于现象普遍联系的思想。奥斯特在其中看到了他明显分散的理由和意义——根据这种哲学，他所研究的一切都被证明是相互关联和相互依存的。他开始痴迷于将一切与一切联系起来的想法。很快就找到了志同道合的人，和他一样的想法，一样的散漫和浪漫。那是德国物理学家里特，他是电池的发明者，是一位才华横溢的远见卓识者，是疯狂想法的创造者。例如，他“计算”（基于纯粹的天文考虑）电力领域的新发现时代将在 1820 年或 XNUMX 年到来。而这个预言真的成真了：发现发生在 XNUMX 年，奥斯特做到了，但里特不必亲眼目睹——他十年前就去世了。

1806 年，奥斯特成为哥本哈根大学的教授。他对谢林的哲学着迷，对热、光、电和磁之间的关系进行了很多思考。 1813年，他的著作《化学和电力身份的调查》在法国出版。在其中，他首先表达了电与磁之间联系的想法。他写道：“你应该试着看看电……是否不会对磁铁产生任何作用……”他的考虑很简单：电会产生光——火花、声音——噼啪声，最后它可以产生热 - 闭合电流源夹子的电线变热。电不能产生磁作用吗？他们说奥斯特并没有与磁铁分开。那块铁一定让他一直在往那个方向思考。

电和磁之间的联系的想法，可以追溯到琥珀吸引绒毛和磁铁吸引铁屑之间最简单的相似之处，在空气中流传开来，欧洲许多最聪明的人都被带走了它。

今天，任何小学生都可以很容易地重现奥斯特的经验，通过将铁屑倒在纸板上来展示“电气冲突的漩涡”，载流电线穿过纸板的中心。

但要检测电流的磁效应并不容易。俄罗斯物理学家彼得罗夫试图通过将电池的电极与铁和钢板连接起来来探测它们。在通电几个小时后，他没有发现这些板有任何磁化。有关于其他观察的信息，但完全可以肯定的是，奥斯特观察并描述了电流的磁效应。

15 年 1820 月 XNUMX 日，已经是哥本哈根大学化学名誉教授的奥斯特为他的学生做了一场讲座。讲座伴随着示威游行。实验室桌上有一个电流源、一根闭合夹子的电线和一个指南针。就在奥斯特关闭电路的时候，罗盘指针一缩，转了转。当电路打开时，箭头又回来了。这是对电和磁之间联系的第一次实验确认，这是许多科学家长期以来一直在寻找的东西。

似乎一切都清楚了。奥斯特向学生们展示了对现象普遍联系这一由来已久的想法的另一个确认。但是为什么会有质疑呢？为何随后围绕这一事件的情况引发了如此多的争议？事实是，听过讲座的学生后来讲了完全不同的东西。据他们说，奥斯特只是想在讲座上展示一种有趣的电的特性来加热电线，而指南针很意外地落在了桌子上。他们解释说罗盘就在这根电线旁边是偶然的，而且在他们看来，一个目光敏锐的学生非常偶然地引起了人们对转向箭头的注意，而教授对此感到惊讶和高兴。对他们来说，是真实的。奥斯特本人在他后来的作品中写道：“在场的所有人都是我提前宣布实验结果的见证人。因此，这一发现并非偶然，正如希尔伯特教授所希望的那样从我第一次宣布开业时使用的那些表达中得出结论。”

奥斯特的发现是巧合吗？毕竟，在任何实验室都可以获得必要的仪器、它们的相互排列和“操作模式”的完美组合？是的。但在这种情况下，随机性是自然的——奥斯特是当时为数不多的研究现象之间联系的研究人员之一。

然而，值得回到奥斯特发现的本质。不得不说，讲座实验中的罗盘指针的偏差非常小。 1820 年 XNUMX 月，奥斯特再次重复实验，使用更强大的电流源电池。现在效果变得更强烈了，而且他用来闭合电池触点的电线越粗越粗。此外，他发现了一件奇怪的事情，不符合牛顿关于作用和反应的想法。作用在磁铁和电线之间的力不是沿着连接它们的直线，而是垂直于它。用奥斯特的话来说，“电流的磁效应围绕它做圆周运动。” 磁针从不指向金属丝，但总是与环绕金属丝的圆圈相切。就好像看不见的磁力凝块围绕着电线旋转，拉出一根轻的罗盘指针。这就是让科学家感到惊讶的地方。这就是为什么在他的四页“小册子”中，他害怕不信任和嘲笑，仔细列举了证人，不忘记提及他们的任何科学价值。

奥斯特一般对实验给出了不正确的理论解释，从而对电磁现象的涡旋性质产生了深刻的思考。他写道：“此外，从所做的观察可以得出结论，这种冲突在电线周围形成了一个漩涡。” 换句话说，磁场线围绕着载流导体，或者电流是磁场涡旋。这是电动力学第一基本定律的内容，也是科学家发现的本质。奥斯特的经历不仅证明了电和磁之间的联系。向他揭示的是一个不符合已知法律框架的新谜团。

奥斯特的回忆录于 21 年 1820 月 XNUMX 日出版。对于当时悠闲的科学来说，进一步的事件以非常不寻常的速度发展。几天后，这本回忆录出现在阿拉戈当时正在访问的日内瓦。第一次接触奥斯特的经历就向他证明，他和许多其他人一直在努力解决的问题已经找到了答案。实验的印象是如此之好，以至于在场的一个人站了起来，兴奋地说出了后来成名的一句话：“先生们，有一场革命！”

阿拉戈震惊地返回巴黎。 4 年 1820 月 22 日，在他返回后立即参加的学院第一次会议上，他口头报告了奥斯特的实验。记录员懒惰的手在学术期刊上做的笔记证明，院士们已经在 XNUMX 月 XNUMX 日的下一次会议上要求阿拉戈展示所有在场的人奥斯特的经历，正如他们所说，“全尺寸”。

安培院士特别认真地听取了阿拉戈的信息。或许，在那一刻，他觉得，面对全世界，从奥斯特手中接过发现的指挥棒的时候到了。他已经等待这个时刻很久了——大约二十年，就像阿拉戈和奥斯特一样。然后时间到了——4 年 1820 月 XNUMX 日，安培意识到他必须采取行动。短短两周内，他就向全世界公布了他的研究成果。他提出了一个绝妙的想法并设法通过实验证实了它——所有的磁现象都可以归结为电现象。这就是一门新科学诞生的方式——电动力学，理论上将电和磁现象联系起来。四十年后，电动力学成为麦克斯韦电磁场理论不可或缺的一部分，它仍然是我们在所有电磁现象世界中的指南针。

开幕后，荣誉像聚宝盆一样落在奥斯特身上。他被选为许多最权威的科学学会的成员：伦敦皇家学会和巴黎科学院。英国授予他科学功勋奖章，并从法国获得了三千金法郎的奖金，曾被拿破仑任命为电力领域最大发现的作者。

1821 年，奥斯特率先提出光是一种电磁现象。 1822-1823 年，他独立于 J. Fourier，重新发现了热电效应并制造了第一个热电偶。奥斯特通过实验研究了液体和气体的可压缩性和弹性，发明了压力计。这位科学家进行了声学研究，特别是他试图检测由于空气引起的电现象的发生。

1830年，奥斯特成为圣彼得堡科学院的名誉会员。接受所有新的荣誉，奥斯特并没有忘记新世纪需要一种新的科学教学方法。他在丹麦创立了一个促进科学追求的协会和一本文学杂志，为女性阅读教育讲座，支持与他同名的“小汉斯·克里斯蒂安”——未来的伟大作家安徒生。奥斯特成为民族英雄。

奥斯特于 9 年 1851 月 XNUMX 日去世。他们在晚上埋葬了他。二十万人用火把照亮前路，陪他踏上了最后的旅程。专门谱写在他记忆中的哀悼旋律响起。科学家、政府官员、王室成员、外交官、学生、普通丹麦人都将他的死视为个人损失。在很多事情上，他们都感谢他。尤其是因为他给了世界新的秘密。

作者：萨明 D.K.

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