登陆注册
2671500000013

第13章 与物理学家相约(4)

亨利小时候父亲长年有病。母亲为了照料父亲,只好把六岁的亨利送到五十多公里外的戈尔维乡下,寄养在亲戚家里。亨利在戈尔维上小学,10岁就辍学,在一家乡村小店当学徒。

老板见小亨利聪明、机灵,很喜欢他,让他上午上班,下午去学校学习。有一次,他到教堂去玩耍,发现有一块地板是活动的,原来下面有一条地道直通教堂图书馆。从此只要有空,亨利就钻进地道到图书馆去看书。后来小店老板知道了,干脆带亨利走正门去那里读书,还和他一起讨论问题,使亨利养成良好的自学、钻研的习惯。亨利14岁那年父亲去世,他回到母亲身边,在奥尔贝尼一位制表工匠那里学习手艺。他当时的抱负是当演员和剧作家。母亲为了维持生活,把空余的房间出租,有一位房客成了亨利的好朋友。有一次房客借给亨利一本1808年出版的《格里戈利关于实验科学、天文学和化学讲演集》。这本书内容丰富,有启发性,深深地吸引了亨利。从此,他的兴趣发生转移,决心献身于自然科学。亨利17岁在奥尔贝尼学校上夜校,只用了七个月就取得乡村小学教师资格。他白天教书,晚上做研究。后来在奥尔贝尼学院任职,经常利用实验室空闲时间做些电学实验。不久,他去伊利运河工地任测量工程师。1832年亨利应聘任新泽西学院(今普林斯敦大学)自然哲学教授,1846年经国会推选任华盛顿史密松博物馆馆长,同年亨利创设气象局。1867年选为美国国家科学院第一任院长。

亨利在物理学方面的主要成就是对电磁学的独创性研究。1829年亨利对英国发明家威廉·史特京(1783~1850)发明的电磁铁作了改进,他把导线用丝绸裹起来代替史特京的裸线,使导线互相绝缘,并且在铁块外缠绕了好几层,使电磁铁的吸引作用大大增强。亨利最初制作的电磁铁能吸起300千克铁。后来他制作的一个体积不大的电磁铁,能吸起一吨重的铁块。

1829年8月,亨利对绕有不同长度导线的各种电磁铁的提举力做比较实验。他意外地发现,通有电流的线圈在断路的时候有电火花产生。第二年8月,亨利对这种现象又进行了研究。1832年他发表了《在长螺旋线中的电自感》的论文,宣布发现了电的自感现象。

1830年8月,亨利在电磁铁两极中间放置一根绕有导线的条形软铁棒,然后把条形铁棒上的导线接到检流计上,形成闭合回路。他观察到,当电磁铁的导线接通的时候,检流计指针向一方偏转后回到零;当导线断开的时候,指针向另一方偏转后回到零。这就是亨利发现的电磁感应现象。这比法拉第的发现几乎早一年,遗憾的是亨利没有及时公开发表自己的实验结果。法拉第不但在1831年就报告了自己的发现,而且在1851年又总结出了电磁感应定律。

因此,后人把发现电磁感应现象的优先权归属于法拉第,并且用法拉第的名字来命名电磁感应定律。

1842年亨利在实验室里安装了一个火花隙装置,在40米处放一个线圈来接收能量,线圈和检流计相接,形成回路。当火花隙装置的电火花闪过的时候,和线圈相接的检流计指针就发生偏转。这个实验的成功,实际上实现了无线电波的传播。亨利的实验虽然比赫兹的实验早了40多年,但是当时的人们包括亨利自己在内,还认识不到这个实验的重要性。

此外,亨利还先于莫尔斯(1791~1871)发明了电报机,并且成功地研究了长距离输送电力的问题。

亨利的贡献很多,只是当时没有立即发表,因此他失去了许多发明的专利权和发现的优先权。但是亨利仍然不失为公认的著名电学家。亨利于1878年5月13日在华盛顿去世,终年81岁。后人为了纪念亨利,特地用他的名字来命名电感的单位,简称“亨”。

被命名为磁通量单位的科学家韦伯

威尔海姆·爱德华特·韦伯(Wilhelm Eduard Weber,1804~1891)在物理学中的主要贡献是测定了电荷的静电单位和电磁单位的比值。他是德国物理学家,1804年10月24日诞生于德国维腾堡。

韦伯在维腾堡上小学,1813年全家迁往哈勒。1822年,韦伯考入哈勒大学,在物理学家施维格(1779~1857)教授指导下攻读物理学。1826年发表关于簧风琴的波动理论的学位论文,取得博士学位。1828年韦伯先后担任哈勒大学的讲师、副教授。1831年4月任哥廷根大学物理学教授。1832年韦伯和高斯成了好朋友,先后合作进行电报、地磁等方面的研究。1838年3月韦伯先后到柏林、伦敦、巴黎等地旅行。1840年当选为英国伦敦皇家学会外国会员,不久任法国科学院外国院士。1843年任莱比锡大学物理学教授。1848年恢复在哥廷根大学的教授职位,兼任天文台台长。韦伯曾经荣获英国皇家学会柯普利奖章。

1832年,韦伯就和高斯一起研究磁学量的绝对测量,发明了磁强计和磁偏计。1840年韦伯开始从事电学量和磁学量的测量研究。当时,在电磁学研究中有两种电荷单位,一种是以库仑定律来定义的电荷的静电单位,另一种是以毕奥-沙伐尔定律来定义的电荷的电动力学单位(这种单位是现在的电磁单位的2倍)。这两种单位各有优点,长期在电磁学研究中同时使用。它们究竟有什么关系,反映了什么物理意义呢?

1856年韦伯和卡尔劳什合作,在马尔堡对这个问题进行了测量研究。他们用实验测定电荷的电动力学单位和静电单位之比具有速度的量纲,数值是2×3.1074×108米/秒,折合成电磁单位和静电单位的比值是3.1074×108米/秒,和光速十分接近。不过,韦伯当时没有沿着这条路子得出正确的结论。后来麦克斯韦根据这个结果得到了光的电磁理论。

韦伯还花了很多精力研究电荷之间的相互作用力,他导出了运动电荷的受力公式,创立了韦伯电动力学。由于韦伯的电动力学遇到不能满足能量守恒等困难,因此没有得到发展,最后被麦克斯韦电磁场理论所代替。

此外,韦伯第一个提出了电子论,后来经过特鲁德(1863~1906)、洛伦兹等人的发展,创立了经典金属电子论。韦伯于1833年在相距2700米的韦伯物理实验室和高斯天文台之间,用有线电报进行通信联系,这是最早的伽伐尼电报之一。1849年研制成镜式电流计。他还认为电流是由相反运动的正电和负电组成的。

韦伯对电磁学作了许多研究,后人为了纪念他,于1935年把磁通量的单位命名为“韦伯”,简称“韦”。

电磁感应定律的发现者楞次

楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz,1804~1865)是俄国物理学家,1804年2月14日诞生于俄国爱沙尼亚的杰普特市。

楞次在中学时期就酷爱物理学,成绩突出。1820年他以优异成绩考入杰普特大学,学习自然科学。1823年他还在大学三年级读书,就因为物理成绩优秀被校方选中,以物理学家的身份参加了环球考察。1826年,他考察归来后在一所中学教物理,同时认真总结整理考察成果。1828年2月16日,楞次向彼得堡皇家科学院作了考察成果汇报,由于报告生动、出色,被接收为科学院研究生。1830年他当选为科学院候补院士,1834年接替刚去世的彼得洛夫,升为正式院士。1935年10月,楞次应邀主持彼得堡大学物理学讲座,1836年任物理系主任,1862年任彼得堡大学校长,1864年因病辞职。

楞次在物理学上的贡献主要在电磁学方面。1831年他开始系统地进行电学研究,首先用实验验证了欧姆定律。1832年楞次在彼得堡得知法拉第发现电磁感应现象的消息之后,对研究这一现象产生了极浓厚的兴趣,还沿着自己的路子重做了法拉第实验。1833年他总结了自己的实验结果,年底写出论文《论动电感应引起的电流的方向》,向彼得堡科学院作了报告,宣布他发现了电磁感应现象的基本定律。他在报告中断言:“如果金属导体在电流或磁铁附近运动,那么导体中激起的伽伐尼电流的方向,就要使得处于静止状态的这个导体朝相反方向移动;当然我们假定这种移动只能沿着运动的方向朝前或逆着运动方向朝后进行。”后人把这一定律叫做楞次定律。用现代的术语来说,就是“感应电流的方向总是使它所产生的磁场同引起感应的原有磁场的变化方向相反。”这是一条重要的定律,它从电磁现象和机械现象相互作用的角度反映了能量守恒和转化的规律。

从1833年起,楞次独立地进行电流热效应的研究。他用铁、铜和银等材料制成的导线进行了电流发热的实验,根据实验结果指出:如果导线的电阻相同,那么通电导线产生的热量同材料无关,而同导体的电阻、所通电流的平方以及通电时间的乘积成正比。这个结果一年前英国物理学家焦耳就已经发现,并用论文形式发表在1841年10月号英国哲学杂志上。虽然楞次的实验结论是1842年10月在向彼得堡科学院的报告中发表的,但他是独立地用不同的方法发现这个定律的,因此后人把这个定律叫做“焦耳-楞次定律”。

另外,楞次对发电机和电动机可逆性,电流在分支电路中的分布等问题也作了认真的研究。楞次还在1864年编写出版了《物理学手册》,这本书对当时俄国物理学界产生了比较大的影响。他还在地磁勘测、自然地理考察方面作出了相当多的成果,曾经编写过大专和中学的地理课本。

楞次晚年的健康越来越不好,因患严重白内障赴意大利医治,却不幸并发脑溢血,于1865年2月10日在罗马逝世,终年61岁。

万能博士亥姆霍兹

能量守恒定律是19世纪的重大科学发现之一。亥姆霍兹(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz,1821~1894)曾为这个定律的建立起过重要作用。他是德国物理学家、生理学家,1821年8月31日诞生于德国柏林附近的波茨坦的一个贫穷的知识分子家庭,父亲是一位哲学和文学教师。

亥姆霍兹幼年体质比较弱,父亲在家里亲自给他进行初级教育,不仅教他许多基础知识,而且还教会他拉丁语、英语、法语。亥姆霍兹小时候算不得聪明,学话也晚,但是有强烈的好奇心,喜欢问东问西。他在父亲的指导下养成了看书的习惯,曾经看过海吉利的《自然哲学》等书。亥姆霍兹对物理学特别爱好,但是父亲劝他学医。1838年他进入柏林的弗里德里奇·威海姆医学院学医。由于医学院师资力量不足,学生们常要到柏林大学听课,他在那里结识了著名生理学家缪勒(1801~1858)和物理学教授马格诺斯(1802~1870)。

亥姆霍兹1843年毕业,应征到普鲁士军队当军医。1848年前往阿尔贝托大学任解剖学助理研究员和非常任生理学教授。1849年他应聘柯尼斯堡大学生理学和普通病理学教授。1858年任海德尔堡大学生理学教授。1871年接替马格诺斯任柏林大学物理学教授。1873年当选为英国伦敦皇家学会的外国会员,被授予柯普利奖章。1882年受封爵位。1887年被任命为新成立的柏林复洛滕堡物理技术学院院长。

亥姆霍兹原来是研究生理学的,在对生理过程和动物热的来源进行分析的时候,发现著名化学家李比希的活力学说有问题。李比希认为活的机体会从一种“活力”取得能量。亥姆霍兹认为,如果生物机体除了从食物发热取得能量外,还可以从某种“活力”得到能量,那么生物机体就成了永动机。说得通俗一点,就是人不吃饭也可以从“活力”中得到能量而活下去。亥姆霍兹认为永动机是不可能实现的。他把自己的观点加以整理,写成《论力的守恒》一文,送到德国《物理学年鉴》,但却,被主编泼根道夫退了回来。

亥姆霍兹坚信自己的观点。1847年7月2日他在柏林物理学会的一次讲演中报告了这篇论文。

他全面阐述了能量守恒和转换定律,认为不仅热能和机械能,而且各种形式的能都是等效的。他用12mv2来表示“活力”,也就是现在所说的动能。这篇论文表明,亥姆霍兹是能量守恒定律的创立者之一。

亥姆霍兹对电动力学也很有研究,是正确阐述法拉第和麦克斯韦理论的第一批德国学者之一。他证明了法拉第感应电流之所以存在是由于能量守恒的结果。1871年亥姆霍兹普预言电磁感应的传播速度是每秒31万4千千米。1881年他从法拉第电解定律分析出电的基元可能是粒子。特别值得一提的是,1878年夏季,亥姆霍兹在柏林大学出了一个物理竞赛题目,征求用实验方法验证麦克斯韦电磁理论。在亥姆霍兹的鼓励和指导下,他的学生赫兹经过八九年的探索,终于在1887年成功地作出了电磁波的传播实验。

此外,亥姆霍兹对人眼的光学结构、色觉和乐音的物理性质都很有研究。1856年~1868年,亥姆霍兹完成了《生理学手册》的编著。他是第一位用物理学的方法研究神经系统的学者,1850年他成功地测量出神经脉动的传播速率大约是10倍声速的数量级。

亥姆霍兹是19世纪一位“万能”博士,一身兼任生理学家、物理学家、数学家以及机智的实验家等多种头衔。19世纪末,一位评论家对亥姆霍兹写过这样的话:“他从研究生理学开始,解剖了眼睛的耳朵,探索它们是怎样起作用的,准确构造是怎样的。但是,他发现要研究眼睛和耳朵的作用,就不能不同时研究光和声的本性,这导致他研究物理学。当他开始研究物理学的时候,已经是这个世纪最有成就的生理学家之一,以后他又成了这个世纪最伟大的物理学家之一。可是他又发现,要研究物理学不能不掌握数学,就又研究数学,成为这个世纪最有成就的数学家之一。”

第一个荣获诺贝尔物理学奖的科学家伦琴

伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen,1845~1923)是德国著名的物理学家,1845年3月27日诞生于鲁尔河流域伦内普(Lennep)的一个商人家庭。

同类推荐
  • 明仔奇遇记3:人质危机

    明仔奇遇记3:人质危机

    榕树村外的小河边,时不时出现一个陌生中年男人,他憔悴的神情、忧郁的歌声、心灵手巧的沙雕、捉摸不定的行踪,都让明仔深深着迷。但,这个有故事的陌生人,先是救起了溺水的明仔,却又“绑架”了他!这是一场“非典型的绑架”。一大一小,斗嘴不断;斗智斗勇,叉形同父子。这个叫楚天佑的中年男人,到底经历了什么样的痛苦?为何要带着无辜的明仔一路向西?明仔能够回归正常的生活轨道吗?所有谜团,终将解开;所有苦难,终将在光明照耀下得到救赎……
  • 新黑猫警长第四辑:暗黑传说

    新黑猫警长第四辑:暗黑传说

    眼睛瞪得像铜铃,射出闪电般的机灵;耳朵竖得像天线,能听见一切可疑的声音!对了,我就是黑猫警长!我用智慧、果敢和卓越的领导才能,带领着白猫警士们消灭一切来犯之敌,侦破一个又一个案件,誓死保卫森林市的安全!黑猫警长的形象和故事已经在中国少年儿童的心中深深地扎下了根。经典不会随时间的磨砺而黯然失色,只会在岁月的砺炼中愈加璀璨!你瞧!黑猫警长又出发了!全新的黑猫警长系列情节更加曲折、引人入胜,大家将会领略到黑猫警长利用高科技破案的风采,在错综复杂的故事中增长知识和智慧!
  • 我想养只狗2:说声对不起

    我想养只狗2:说声对不起

    我和白玫不是同桌啦!我的同桌变成了杨小鹿,白玫的同桌变成了刘星雨,还好我们还有共同的小狗琪琪,我还是开心的。可是没过两天,坏事就是一件接着一件——我和白玫吵了一架,乐乐爷爷突然住进了医院,还有,还有,琪琪居然咬伤了白玫……我以为白玫再也不理我了,没想到,她却递来一本日记……
  • 汤小团漫游中国历史系列19(纵横三国卷3):有凤来仪

    汤小团漫游中国历史系列19(纵横三国卷3):有凤来仪

    东汉帝国风雨飘摇,古都洛阳在大火中毁于一旦,而传国玉玺的意外出现又改变了许多人的命运。被称为“第一武将”的吕布要做一个关系到帝国存亡的重要决定,他将如何选择呢?
  • 小山猪逃亡记

    小山猪逃亡记

    《动物自立童话》之一,《小山猪逃亡记》是一部中长篇童话。小山猪三兄弟在严重干旱的季节出生了。为了给他们增加营养,妈妈在抓捕蛇的过程中,死于非命。为了填饱肚子,三个年幼的山猪稀里糊涂地来到山下,偷吃了庄稼地里的红薯,被一群狼犬发现了,一场围猎和突围的较量开始了。这篇童话使小读者们了解了智慧和勇敢的意义。
热门推荐
  • 重生之商女豪门

    重生之商女豪门

    杨曦前世为了跟顾时在一起,不惜跟母亲断绝来往,却换来一场不幸福的婚姻。重生回到小时候,她要改变命运,努力赚钱,发家致富,爱情什么的靠边站,钱才是王道。这一世幸运之神降临,意外获得异能,鉴别古董,赌得了石,开得了公司……一步步走向人生的巅峰!
  • 西畴老人常言

    西畴老人常言

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 万妖之王

    万妖之王

    原本平静的小山村迎来了史无前例的灾难,本是平凡的王平却有九尾仙狐守护,几经辗转入得仙门,却遭受天下围杀,是人、是妖、还是魔,都在他一念之间。人生沉浮辗转,却逃不脱宿命的安排,他是魔道大圣,他是正道领袖,他更是万妖之王。天下群雄,豪起纷争,枭雄末路,匹夫逆袭,且看他如何一步步走上大道巅峰。
  • 我所认识的蒋介石

    我所认识的蒋介石

    本书是冯玉祥将军和蒋介石在政治上分手之后,在美国口述、并由其夫人李德全笔录而成的。1928年冯玉祥与蒋介石换帖结盟,拜为兄弟,开始了20年的合作关系和私人交往,过从之密,交往之久。非一般人所能及全书以第一人称口述,读来真实生动,朴实无华,振聋发聩,是一部值得阅读和收藏的好书。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 瑶瑶可以及

    瑶瑶可以及

    不争不抢的富家女顾瑶,对待任何事情都可以迁就,唯独婚姻不可以,偏偏家里包办婚姻,对待此事,曾扬言,宁愿嫁给家里的“私家车”(她的宠物狗)也不愿嫁给定下娃娃亲的那个人,当家庭聚会上见到那个心心念的某人,打脸来的太快就像龙卷风
  • 江先生我甜不

    江先生我甜不

    谢曲怎么也没想到自己26年的单身生活竟然是被一场车祸终结的。重生归来她本以为自己依旧能够像前世一样平平静静的生活却没想到一个小小的改变让以后的日子变得截然不同,甚至还给自己捡了个男朋友。……论捡到的帅哥对你说喜欢是一种什么体验。当事人现在就是懵逼,很懵逼。*江先生,人美声甜,性别男爱好谢曲,优点,擅长表白。谢曲从没想过自己谈恋爱的样子,如果没有遇到江先生。有人问她为什么会和他在一起。“因为……是他先跟我表的白。”
  • 我在异界做游戏

    我在异界做游戏

    明明只是卖卖游戏机,想要给异世界的大家带来笑容而已.....为什么?你们为什么要叫我传奇炼金师,还要让我出面对抗光明教会?要是别人,早死了一万次了!第一万零八百次读档的莱特愤然说道!
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 末世血皇

    末世血皇

    [死胖子,别挡路啦!][喔,对不起!]罗娜听到身前挚友李灵珊的话忙轻拉她的衣服,[珊,别这样,他又不是故意的。]李灵珊瞪了挪开肥胖身体闪到门旁边的陆羽[看到胖子就有气,噁心死了][珊……][好啦!]李灵珊往位置走去准备上课.说也奇怪,罗娜在自己位置坐下后想,沧海学院几乎等於贵族学院,怎么还会有陆羽这种人?全身上下都是洗到快破开的衣物,对他来说好似小了一号,说不定是三年前开学领的说,跟其他人的光鲜,对比满强烈的,再说现在大家都注重体态,营养均衡,怎么还会有他这样胖到不像话的人?尤其在这样的贵族学院中?