陳 浩
丹麥物理學家奧斯特(Hans Christian Oersted,1777—1851)1777年8月14日生于丹麥朗格蘭德島一個藥劑師家庭。12歲開始幫助父親在藥房里干活,同時堅持學習化學。由于刻苦攻讀,17歲時以優(yōu)異的成績考取了哥本哈根大學的免費生。他一邊當家庭教師,一邊在學校學習藥物學、天文、數(shù)學、物理、化學等。1806年任哥本哈根大學物理學教授,1821年被選為英國皇家學會會員,1823年被選為法國科學院院士,后來任丹麥皇家科學協(xié)會會長。
奧斯特早在讀大學時就深受康德哲學思想的影響,認為各種自然力都來自同一根源,可以相互轉(zhuǎn)化。富蘭克林發(fā)現(xiàn)的萊頓瓶放電使鋼針磁化的現(xiàn)象,對奧斯特啟發(fā)很大,他認識到電向磁的轉(zhuǎn)化不是不可能的,關(guān)鍵是要找出轉(zhuǎn)化的具體條件。他在1812年出版的《關(guān)于化學力和電力的統(tǒng)一性的研究》中,根據(jù)電流流經(jīng)直徑較小的導線會發(fā)熱,推測出如果通電導線的直徑進一步縮小,那么導線就會發(fā)光;使通電導線的直徑變得更小,小到一定程度時,電流就會產(chǎn)生磁效應。他指出:“我們應該檢驗電流是否以其最隱蔽的方式對磁體有所影響?!睂ふ疫@兩大自然力之間聯(lián)系的思想,經(jīng)常盤繞在他的頭腦中。
1819年冬,奧斯特在哥本哈根開設了一個講座,講授電磁學方面的課題。在備課中,奧斯特分析了前人在電流方向上尋找磁效應都未成功的事實,想到磁效應可能像電流通過導線產(chǎn)生熱和光那樣是向四周散射的,即是一種橫向力,而不是縱向的。1820年春,奧斯特安排了一個這方面的實驗,他采用講演時常用的電池槽,讓電流通過一根很細的鉑絲,把一個帶玻璃罩的指南針放在鉑絲下面,實驗沒有取得明顯的效果。1820年4月的一天晚上,奧斯特在講課中突然產(chǎn)生了一個想法,講課快結(jié)束時,他說:讓我把導線與磁針平行放置來試試看。當他接通電源時驚奇地發(fā)現(xiàn)小磁針微微動了一下。這一現(xiàn)象使奧斯特又驚又喜,他緊緊抓住這一現(xiàn)象,連續(xù)進行了3個月的實驗研究,終于在1820年7月21日發(fā)表了題為《關(guān)于磁針上的電流碰撞的實驗》的論文。這篇僅用了4頁紙的論文,是一篇極其簡潔的實驗報告。奧斯特在報告中講述了他的實驗裝置和60多個實驗的結(jié)果,從實驗總結(jié)出:電流的作用僅存在于載流導線的周圍;沿著螺紋方向垂直于導線;電流對磁針的作用可以穿過各種不同的介質(zhì);作用的強弱決定于介質(zhì),也決定于導線到磁針的距離和電流的強弱;銅和其他一些材料做的針不受電流作用;通電的環(huán)形導體相當于一個磁針,具有兩個磁極,等等。
奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流磁效應,是科學史上的重大發(fā)現(xiàn)。它立即引起了那些懂得它的價值和重要性的人們的注意。在這一重大發(fā)現(xiàn)之后,一系列的新發(fā)現(xiàn)接連出現(xiàn)。兩個月后安培發(fā)現(xiàn)了電流間的相互作用,阿拉果制成了第一個電磁鐵,施魏格發(fā)明了電流計等。安培曾寫道:“奧斯特先生已經(jīng)永遠把他的名字和一個新紀元聯(lián)系在一起了?!眾W斯特的發(fā)現(xiàn)揭開了物理學史上的一個新紀元。
奧斯特不只是一位著名的物理學家,還是一位優(yōu)秀的教師。他的講課有表演,有分析。他非常重視實驗,他說過“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課,因為歸根到底,所有的科學進展都是從實驗開始的?!?/p>