奥斯忒和安培

第一节　奥斯忒和安培

1777年，奥斯忒出生于丹麦鲁兹克宾城的一个药剂师家庭，1794年考入哥本哈根大学，1799年获哲学博士学位。后到德国和法国游学，受到康德和谢林关于自然力统一的思想的熏陶。回国后从事物理和化学方面的研究。在康德哲学的引导下，奥斯忒坚信，电现象和磁现象有着共同的根源。于是他就开始了这方面的研究。

18世纪富兰克林发现的莱顿瓶放电能使钢针磁化的现象对奥斯忒启发很大，他认为电转化为磁是完全可能的。问题是如何来实现。

开始时，奥斯忒根据电流通过直径较小的导线会发热的现象推测：如果通电导线的直径进一步缩小，那么导线就会发光，如果直径缩小到一定程度，就会产生磁效应。

他按照这个思路摸索了很多年，却都没有发现电向磁转化的现象。但他并不气馁，继续进行实验。

1820年，奥斯忒受命主持一个电磁的讲座。一天晚上，他正在讲课，突然来了“灵感”，在讲课结束时说“让我把通电导线与磁针平行旋转来试验看。”于是他在一个小伽伐尼电池的两极之间接上一根很细的铂丝，在铂丝正下方旋转一枚磁针，然后接通电源，小磁针微微地跳动，转到与铂丝垂直的方向。

小磁针的摆动，对听课的听众来说并没有什么。但对奥斯忒来说实在太重要了。多年盼望出现的现象，终于出现了。他又改变电流方向，发现小磁针向相反方向偏转，说明电流方向与磁针转动之间有着某种联系。

奥斯忒为了弄清楚电流对磁针的作用，于1820年，花了几个月时间，做了60多个实验。并于1820年7月21日，发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文。这篇论文仅用4页纸，简浩地报告了他的实验，向科学界宣布了电流的磁效应。

奥斯忒当时把电流对磁体的作用称为“电流磁撞”，他总结出了两个特点：一是电流碰撞存在于载流导线的周围；二是电流碰撞沿着螺纹方向垂直于导线的螺纹线传播。

1820年7月21日作为一个划时代的日子载入史册，它揭开了电磁学的序幕，标志着电磁时代的到来。

奥斯忒的发现马上轰动了整个欧洲。当年8月末，法国物理学家阿拉果在瑞士听到这个消息后，马上返回法国。9月初向法国科学院报告了奥斯忒的电流磁效应的实验细节。这时，包括安培在内的法国科学家们如梦方醒，才知道他们错误地信奉了库仑关于电、磁之间没有关系的教条。

听完报告的第二天，安培就重复了奥斯忒的实验，并于9月18日向法国科学院报告了第一篇论文，提出了磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则，以后这个定则被命名为安培定则。

9月25日安培向科学院报告了第二篇论文，提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引，电流方向相反的两条平行载流导线相互排斥。

10月9日报告了第三篇论文，阐述了各种形状的曲线载流导线之间的相互作用。后来，安培又做了许多实验，并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律，描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这个定律称为安培定律。12月4日安培向科学院报告了这一成果。

安培从小生长在富商家庭，由于其父在法国大革命中被处死和妻子的早丧，曾经历了各种不幸，使他一生笃信宗教，并潜心于研究学问，对科学以外的事漠不关心，有时甚至有点心不在焉。

有一次，安培在街上行走，走着走着，想出了一个电学问题的算式，正为没有地方运算而发愁。突然，他见到面前有一块“黑板”，就拿出随身携带的粉笔，在上面运算起来。那“黑板”原来是一辆马车的车厢背面。马车走动了，他也跟着走，边走边写；马车越来越快，他就跑了起来，一心一意要完成他的推导，直到他实在追不上马车了才停下脚步。

还有一次拿破仑访问巴黎科学院安培居然不认识拿破仑。拿破仑觉得一位法国科学家不认识他，实在有点可笑，于是拿破仑邀请安培第二天去皇宫御花园赴宴，安培也答应了。但是第二天皇宫的宴会上，他的椅子空着，他居然把皇帝的邀请忘到脑后了。据说，对此，拿破仑并没有怪他。

安培就是这样一个心不在焉的人，但对电磁学的发展却做出了巨大的成就。在发现安培定律之后，安培又一鼓作气，于1821年1月提出了著名的分子电流的假设，认为每个分子的圆电流形成一个小磁体，这是形成物体宏观磁性的原因。

安培还对比了静力学和动力学的名称，第一个把研究动电的理论称为“电动力学”，并于1822年出版了《电动力学的观察汇编》，1827年出版了《电动力学理论》。此外，安培还发现，电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了探测和量度电流的电流针。

奥斯忒和安培的研究工作，揭示了长期以来认为性质不同的电现象和磁现象之间的联系，在很短的时间内，使电磁学产生了飞跃，进入了一个崭新的发展时期。为了纪念这两位科学家的功绩，人们把磁场强度的单位以“奥斯忒”命名，把电流强度的单位以“安培”命名。