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汉斯奥斯特
基本介绍
简介
汉斯奥斯特（HansØrsted，1777年8月14日－1851年3月9日），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。在物理学领域，他首先发现载流导线的电流会产生作用力于磁针，使磁针改变方向。在化学领域，铝元素是他最先发现的。十九世纪后期，在科学方面的后康德哲学和演进，由于他的写作而更见雏形。他也是第一位明确地描述思想实验的现代思想家，创建了思想实验(Gedankenexperiment) 这名词。
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。
生平
汉斯奥斯特生于丹麦朗格兰岛(Langeland)上的一个小镇Rudkøbing。他的父亲索伦奥斯特 (Søren Christian Ørsted) 是一位药剂师，在小镇里开了一个药局。由于小镇里没有正式学校，汉斯和弟弟，安德斯奥斯特 (Anders Sandøe Ørsted) 只能跟着镇上教育水平较高的长辈学习各种各样的知识。汉斯常常帮助父亲在药局里工作，因此学会了一点基础化学。虽然如此，他们都仍旧能够以优等的成绩通过哥本哈根大学的入学考试。安德斯想要从事律师行业，而汉斯则对文学和哲学具有浓厚的兴趣。于 1799 年，汉斯得到博士学位，论文主题是《大自然形而上学的知识架构》。
毕业后，汉斯奥斯特成为大学讲师。另外，他还在一位医学院教授的药局做配药师。1801 年，汉斯奥斯特得到一笔为期三年的游学奖学金，可以出国游学。他在德国遇到了约翰芮特 (Johan Wilhelm Ritter) ，一位优秀的物理学家。两人成为莫逆之友 。芮特深信在电场与磁场之间，隐藏着一种物理关系。奥斯特觉得这点子蛮有意思。他开始朝这学术方向学习发展。奥斯特有教书的天分，他的讲课广受大众欢迎。于 1806 年，他任聘哥本哈根大学教授。他的研究领域是电学和声学。在他的努力指导与推行之下，哥本哈根大学发展出一套完整的物理和化学课程，并且建立了一系列崭新的实验室。
1814 年，奥斯特与 Inger Bellum 在哥本哈根共缔良缘，共育有三男四女。
于 1820 年，奥斯特意外地发现他首先发现载流导线的电流会作用于磁针，使磁针改变方向，从此举世闻名，得到很多奖章与荣誉。为了提升丹麦的科技水平，于1851 年，他创建了丹麦技术大学，并且任职为校长，一直到他往生。他埋葬于哥本哈根的 Assistens Cemetery 。
奥斯特一家在法律界和政治界都出人头地，成就非凡。他的妹妹，芭芭拉 (Barbara Øersted) 的先生 Georg Jacob Bull 后来成为挪威最高法院从 1814 年至1827 年的首席大法官。弟弟安德斯成为在1853 年与 1854 年期间的丹麦总理。
影响及成就
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。
他的重要论文在1920年整理出版，书名是《奥斯特科学论文》。
奥斯特的实验
起因
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来进行探索。
实验
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。
意义
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．
科学成就
电磁效应
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。
电磁学
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。
其它方面
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，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。
奥斯特趣闻轶事
1．磁针的跳动，使他激动得摔了一跤
奥斯特受康德哲学思想的影响，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。
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，正式向学术界宣告发现了电流磁效应。2．设立奥斯特奖章
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还专门设立了奥斯特奖章，来奖励教学有成绩的优秀物理教师。
