奥斯特和电磁学

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原文选自：APS News

18世纪末时，科学家已经发现了很多电现象和很多磁现象，大部分科学家认为电和磁是截然不同的力。在1820年7月，丹麦科学家奥斯特（Hans Christian Oersted）发表的一篇单行本的论文，证明电和磁之间有密切的关系。

奥斯特于1777年8月生于丹麦鲁兹克宾。他主要在家里接受的教育，在儿童时代便对科学产生了兴趣。13岁时，他给做药剂师的父亲做学徒。1794年，他进入哥本哈根大学，他学物理、哲学和药学，并获得了哲学博士学位。

1801年，他完成了博士学业。按照惯例，他开始环游欧洲，访问德国和法国并结识其他科学家。他结识的一位科学家，约翰·里特（Johann Ritter）——那时认为电和磁之间有某种联系的少数科学家之一，可能启发了他以后的科学生涯。

1803年，奥斯特返回了哥本哈根，他谋求一个大学物理教师的职位，但未能立即如愿。他于是私下里收费讲课。很快，他的课程大受欢迎。1806年，他在哥本哈根大学获得了一个职位。他扩展了物理和化学的课程，建立了新的实验室，并且继续自己在物理和其他科学领域的研究。他的第一篇论文是关于电力和化学力的。他研究了物理学中的很多问题，如水的压缩率和电流在开矿中的应用。

1820年，奥斯特作出了使他一举成名的发现。那时，尽管大多数科学家认为电和磁是没有关系的，但是，也有很多理由认为二者之间有联系。比如，那时人们早就知道，指南针遭受雷击之后有时会改变极性。奥斯特也早已注意到热辐射和光有某种相似性，尽管他不能证明它们都是电磁波。那时，他可能已经相信电和磁是物质辐射出的力，并且二者彼此之间有某种相互作用。

1820年4月21日，在课堂演示实验中，在他搭建他的实验仪器时，奥斯特发现当他把电线接到电池两端接通电流的时候，旁边的一个磁针偏离了正常的磁北极。小磁针只有很轻微的变化，课堂上的学生都没有注意到。但是，这一轻微的现象对于奥斯特来说是很显著的了。

有人认为这个发现纯属偶然。这个演示实验是专门设计来寻找电和磁之间的联系，还是为了演示其他现象，档案有不同的记述。可以肯定的是，奥斯特早已准备好来观测这一效应，就仅仅用手头的磁针和电池。

不管纯属意外还是些许意料之中，这一发现激发了奥斯特的极大兴趣。他没有立即找到一个数学公式来表述这一发现，思考了三个月之后，他继续做实验，直到他确信电流可以产生磁场（他称之为”electric conflict”）

1820年7月21日，奥斯特以单行本论文的形式发表了他的结果，这片单行本在物理学家和科学团体间私下流传。他的结果主要是定性的，但是效应很清楚——电流可以产生磁力。

奥斯特用的电池是20个铜板组成的伏打电堆，电动势大约为15-20伏。他试验过各种种类的电线，都能发现磁针的偏转。当反向接通电流，他发现磁针偏转方向也会相反。他实验中考查过磁针的各种取向和电流方向的关系。他还注意到，这种效应不能被木材或玻璃屏蔽。

这篇论文立即引起了轰动，并且提升了奥斯特在科学界的地位。有人开始研究这一新发现的电和磁之间的联系。法国物理学家安培写出了一个数学定律来描述电流之间的磁力。在奥斯特的发现十年之后，法拉第发现了奥斯特的发现的逆现象——变化的磁场产生电场。在法拉第的工作之后，麦克斯韦写出了麦克斯韦方程组，终于将电和磁统一起来。

奥斯特继续从事物理学方面的工作。他认为科普很重要，创办了自然科学传播协会(the Society for Dissemination of Natural Science)，该协会的宗旨是使公众了解科学。1829年，奥斯特创建哥本哈根理工学院。他还是一个作家和诗人。他在其他科学领域也有建树，如在化学领域，1825年，他第一次生产出了铝。1851年，奥斯特逝世。他在1820年的发现是电磁学革命的开端，第一次把截然不同的物理现象联系了起来。