| 词条 | 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 |
| 释义 | § 生平简介 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted，1777～1851年)，丹麦物理学家、化学家。1777年8月14日生于丹麦的兰格朗岛鲁德乔宾一个药剂师家庭。12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学。由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生，学习医学和自然科学。他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等。 1799年获得博士学位。1801—1803年他旅游德国、法国等地，于1804年回国。1806年被聘为哥本哈根大学物理、化学教授，研究电流和声等课题。1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1824年倡仪成立丹麦自然科学促进会，1829年出任哥本哈根理工学院院长，直到1851年3月9日在哥本哈根逝世。终年74岁。 § 科学成就 1．1820年发现电流的磁效应 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 自从库仑提出电和磁有本质上的区别以来，很少有人再会去考虑它们之间的联系。而安培和毕奥等物理学家认为电和磁不会有任何联系。可是奥斯特一直相信电、磁、光、热等现象相互存在内在的联系，尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化，更坚定了他的观点。当时，有些人做过实验，寻求电和磁的联系，结果都失败了。奥斯特分析这些实验后认为：在电流方向上去找效应，看来是不可能的，那么磁效应的作用会不会是横向的？ 在1820年4月，有一次晚上讲座，奥斯特演示了电流磁效应的实验。当伽伐尼电池与铂丝相连时，靠近铂丝的小磁针摆动了。这一不显眼的现象没有引起听众的注意，而奥斯特非常兴奋，他接连三个月深入地研究，在1820年7月21日，他宣布了实验情况。 奥斯特将导线的一端和伽伐尼电池正极连接，导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方，当导线另一端连到负极时，磁针立即指向东西方向。把玻璃板、木片、石块等非磁性物体插在导线和磁针之间，甚至把小磁针浸在盛水的铜盒子里，磁针照样偏转。 奥斯特认为在通电导线的周围，发生一种“电流冲击”。这种冲击只能作用在磁性粒子上，对非磁性物体是可以穿过的。磁性物质或磁性粒子受到这些冲击时，阻碍它穿过，于是就被带动，发生了偏转。 导线放在磁针的下面，小磁针就向相反方向偏转；如果导线水平地沿东西方向放置，这时不论将导线放在磁针的上面还是下面，磁针始终保持静止。 他认为电流冲击是沿着以导线为轴线的螺旋线方向传播，螺纹方向与轴线保持垂直。这就是形象的横向效应的描述。 奥斯特对磁效应的解释，虽然不完全正确，但并不影响这一实验的重大意义，它证明了电和磁能相互转化，这为电磁学的发展打下基础。 2．其它方面的成就 奥斯特曾经对化学亲合力等作了研究。1822年他精密地测定了水的压缩系数值，论证了水的可压缩性。1823年他还对温差电现象作出了成功的研究。他对库仑扭秤也作了一些重要的改进。 奥斯特在1825年最早提炼出铝，但纯度不高，以致这项成就在冶金史上归属于德国化学家弗里德里希·维勒(1827)。他最后一项研究是40年代末期对抗磁体的研究，试图用反极性的反感应效应来解释物质的抗磁性。同一时期迈克尔·法拉第在这方面的成就超过了奥斯特及其法国的同辈。法拉第证明不存在所谓的反磁极。并用磁导率和磁力线的概念统一解释了磁性和抗磁性。不过，奥斯特研究抗磁体的方法仍具有很深的影响。 3．出版了《奥斯特科学论文》集 他的重要论文在1920年整理出版，书名是《奥斯特科学论文》。 § 趣闻轶事 1．磁针的跳动，使他激动得摔了一跤 奥斯特早在读大学时就深受康德哲学思想的影响，认为各种自然力都来自同一根源，可以相互转化。他一直坚信电和磁之间一定有某种关系，电一定可以转化为磁。当务之急是怎样找到实现这种转化的条件。奥斯特仔细地审查了库仑的论断，发现库仑研究的对象全是静电和静磁，确实不可能转化。他猜测，非静电、非静磁可能是转化的条件，应该把注意力集中到电流和磁体有没有相互作用的课题上去。他决心用实验来进行探索。 奥斯特在实验室 1819年上半年到1820年下半年，奥斯特一面担任电、磁学讲座的主讲，一面继续研究电、磁关系。1820年4月，在一次讲演快结束的时候，奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方，接通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下。这一跳，使有心的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。但是因为偏转角度很小，而且不很规则，这一跳并没有引起听众注意。以后，奥斯特花了三个月，作了许多次实验，发现磁针在电流周围都会偏转。在导线的上方和导线的下方，磁针偏转方向相反。在导体和磁针之间放置非磁性物质，比如木头、玻璃、水、松香等，不会影响磁针的偏转。 1820年7月21日，奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文，这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从实验总结出：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等。正式向学术界宣告发现了电流磁效应。 奥斯特发现的电流磁效应，是科学史上的重大发现，它立即引起了那些懂得它的重要性和价值的人们的注意。在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明电流计等。安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了．”奥斯特的发现揭开了物理学史上的一个新纪元． 2．设立奥斯特奖章 奥斯特是一位热情洋溢重视科研和实验的教师，他说：“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的”。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦第一个物理实验室。 1908年丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”，以表彰做出重大贡献的物理学家。奥斯特的功绩受到了学术界的公认，为了纪念他，国际上从1934年起命名磁场强度的单位为奥斯特，简称“奥”。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。 § 与安徒生的友谊 安徒生 汉斯·克里斯蒂安·安徒生是世界著名的童话作家，汉斯·克里斯蒂安·奥斯特是丹麦的另一位伟大人物，发现了电流磁效应的物理学家，安徒生这位文学家是科学家奥斯特的密友。 安徒生16岁时，第一次在哥本哈根拜见了44岁的奥斯特。那时，奥斯特由于发现电流的磁效应已经誉满全球。6年后，安徒生在外地读完语法学校后回到哥本哈根。从这时起，他每周应邀到奥斯特家做一次客，即便在奥斯特去世后，他依旧是奥斯特家的座上宾。另一个习惯是，每个圣诞节的上午，安徒生都要去奥斯特家帮助装点圣诞树，写一些短诗贴在奥斯特给孩子们准备的圣诞礼物上。安徒生曾说过，“奥斯特大概是我最热爱的一个人”。1829年，安徒生考哥本哈根大学时，奥斯特是主考官。所以说，他们二人首先是师生关系。后来，师生关系发展成了朋友关系。于是，安徒生给奥斯特写信时，有时就不再规规矩矩地称呼对方了，而戏称自己是“小汉斯·克里斯蒂安”，称对方是“大汉斯·克里斯蒂安”。安徒生与奥斯特的子女的关系也很好，并曾暗恋过奥斯特的小女儿。安徒生对奥斯特一家太熟悉了，他1859年创作的童话《两兄弟》就是以奥斯特和他的哥哥安德斯·桑多(长大后成为一名法学家)为原型的。《两兄弟》中描写了终身痛恨迷信的奥斯特小时候的情况；“哥哥还没起床；弟弟站在窗前，凝视着草地上升起的水汽。这不是小精灵在跳舞，如同诚实的老仆人所说的那样；他懂的可多了，才不信这一套呢。那是水蒸气，比空气要暖，所以往上升”。 两人的友谊对于他俩的事业发展都很重要，还丰富了对方的精神生活。安徒生的写作深受奥斯特的自然观的影响。奥斯特则尝试创作诗歌与散文，他有组诗《飞艇》等作品问世。 奥斯特的道义支持对于安徒生的写作和艺术创作具有重要的、甚至是决定性的意义。安徒生1833-1834年去意大利旅行期间画了一些素描，奥斯特是第一个看出这些美术作品的潜力的人。他还劝安徒生多旅行，多观察。1835年，安徒生发表了第一部小说《即兴诗人》，还发表了第一部包含有童话的作品集。奥斯特慧眼识珠，对安徒生说：“《即兴诗人》使你成名，童话将使你不朽”。 两人就信仰与知识的关系，就当时的技术发明，还有科学在艺术中的地位等等交流了很多看法，互相影响，互相启发。例如，奥斯特很早就树立了一种整体观，强调自然和人类精神之间的联系与类同。他认为，同样一个神圣而永恒的事物(或者叫“理性”)反映在自然现象中，反映在人这一造物的身上，也发映在人的创造物(例如艺术)之中。这样，他就化解了信仰(宗教)与知识(科学)之间的潜在不相容性。这一思想立刻在安徒生那里引起了共鸣。他给奥斯特写了一封长信，信中说；“我们的主并不反对我们通过思考去认识他，因为思考能力就是他赋予我们的；我不愿意懵懵懂懂地去见上帝；我要睁开双眼；我要看，要知晓，即使我除了成为一名信仰者之外达不到其他目标，至少我的思想丰富起来了。”安徒生1845年发表的童话《钟渊》、1848年发表的童话《水滴》和1851年发表的游记《在瑞典》都留下了这种整体观的痕迹。他们两人的交流探讨也对奥斯特发生了潜移默化的影响，他将阐述整体观的《自然精神》一书中的一章题献给“科学与诗的关系”。 他俩对科学技术进步将给人类带来的福祉都持乐观态度。安徒生在1853年发表了一篇类似科幻小说的童话《千年之后》，其中居然预言了飞机的发明和英吉利海峡海底隧道的兴建。奥斯特认为，气球将在气象研究中大显身手，推动气象学的进展，以至人类最终将能对任何地方、任何时候的天气形势进行预报。 当然，二人并不是没有分歧的。奥斯特主张，诗的表现也绝对不能偏离科学事实，对于这个观点，安徒生不敢恭维。安徒生认为，诗歌要从自然和科学中汲取灵感，而不是机械地描摹现实。另一个分歧在于，奥斯特谴责任何迷信思想和行为，而在安徒生的童话中总难免出现女巫和巫术之类的东西。 总之，安徒生觉得奥斯特像一位慈祥的、具有鼓舞力的、见多识广的父执和朋友，奥斯特则视安徒生为一位对自己充满敬佩心的知己朋友，富有奇思妙想的谈话伙伴，也是用诗性语言宣传自己的整体论自然哲学的急先锋。他俩的友谊是科学与人文可以而且应当交融的活生生的见证。 § 奥斯特生日LOGO Google首页推出纪念奥斯特生日的LOGO 2009年8月14日，Google在其首页推出纪念丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特生日的LOGO。汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted，1777～1851年)，是丹麦物理学家、化学家，1820年发现电流的磁效应；1822年他精密地测定了水的压缩系数值，论证了水的可压缩性。 |
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