法拉第

法拉第（返回顶端）

一、生平简介      

    法拉第(Michael Faraday,1791～1867年)，英国家、化学家。

1791年9月22日生于伦敦。父亲是铁匠，母亲识字不多，法拉第从小生长在贫苦的家庭中，不可能受到较多的教育。9岁时，父亲去世了。法拉第不得不去文具店当学徒。1805年到书店当图书装订工，这使他有机会接触到各类书籍。每当他接触到有趣的书籍时就贪婪地读起来，尤其是百科全书和有关电的书本，简直使他着了迷。繁重的体力劳动，无知和贫穷，都没有能阻挡法拉第向科学进军。       

    有一次，法拉第去听著名科学家戴维的讲座，他认真地记笔记，并把它装成精美的书册。然后把这本笔记本和一封毛遂自荐的信于1812年圣诞节前夕，一起寄给戴维。在戴维的介绍下，法拉第终于进入皇家学院实验室并当了他的助手。

    法拉第在实验室工作半年后，随戴维去欧洲旅行。对法拉第来说，这次旅行相当于上了“社会大学”，他结识了许多科学家，如盖·吕萨克、安培等，还学到许多科学知识，大开眼界。法拉第回国后，发挥出惊人的才干，不断取得成果。

    1821年他任皇家学院实验室总监。1824年被选为皇家学会会员。1825年接替戴维任实验室主任。1846年法拉第荣获伦福德奖章和皇家勋章。

    1831年法拉第发现电磁感应现象，这在物理学上起了重大的作用。1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化，提出了法拉第电解定律。

    法拉第不计较名誉地位，更不计较钱财。他拒绝了制造商的高价聘请，谢绝了大家提名他为皇家学会会长和维多利亚女皇准备授与他的爵位，终身在皇家学院实验室工作，甘愿当个平民迈克尔·法拉第。

    1867年8月25日法拉第与世长辞。

    二、科学成就

    1．在物理学方面

    法拉第在物理学方面的主要贡献是对电磁学进行了比较系统的实验研究，发现了电磁感应现象，总结出电磁感应定律；发明了电磁学史上第一台电动机和发电机；发现了电解定律；提出电场、磁场第重要概念。他是十九世纪电磁域中最伟大的实验家。他写成的巨著《电学的实验研究》，收集了3362个条目，详细记述了他做过的实验，总结出带有规律性的成果，是一部珍贵的科学文献。

    (1)制作了历史上第一台电动机

    1821年9月3日，法拉第重做了奥斯特的实验，他用小针放在放在载流铜导线周围的不同位置，发现小磁针有沿着环绕以导线为轴的圆周旋转的倾向。根据这一现象，法拉第设计制作了一种“电磁旋转器”，让载有电流的导线在一个马蹄形磁铁的磁场中转动，这就是科学史上最早的一台电动机

    (2)发现了电磁感应现象

    1831年8月，法拉第用一个 英寸厚、外径6英寸的软铁圆环，绕有两股约缘线圈A和B，B的两端用一条导线连成一个闭合回路，导线下面平行放置一根磁针。A和一组电池组、一个开关连接成另一个闭合回路。法拉第发现，在合上开关有电流通过线圈A的瞬间，磁针偏转；断开开关切断电流的瞬间，磁针也偏转。但是法拉第并不满足，立即提出了两个十分深刻的问题。第一，上述实验中是否一定要用软铁磁环，没有行不行？第二，线圈A是否可以不要，改用磁棒代替？10月17日法拉第做了一个现在人们熟知的，他用一个接有电流计、线圈的闭合回路，把一根永久磁棒迅速插入线圈或迅速拔出，都可以发现电流计指针偏转。法拉第在

11月24日，向英国伦敦皇家学会报告了他的重大发现，归纳出产生感应电流的五种情况：一、变化着的电流；二、变化着的磁；三、运动的稳恒电流；四、运动的磁铁；五、在磁场中运动的导线。法拉第在报告中，把他所观察的现象正式定名叫“电磁感应”。

    (3)在实验基础上总结出法拉第电磁感应定律

    1851年在《论磁力线》一书中正式提出电磁感应定律：“形成电流的力和所切割的磁力线根数成正比。”

    (4)制成第一台圆盘发电机

    在发现电磁感应现象以后，法拉第设计了圆盘发电机实验把一个铜盘放在一个大的马蹄形磁铁的两极中间，铜盘的轴和边缘各引出一根导线，同电流计相连，构成闭合回路。当铜盘旋转的时候，电流计指示出回路中有电流产生。这就是发电机的雏形。

    (5)提出了电场和磁场的概念

    法拉第的又一个重要成果，是提出了场的概念和力线的图象。他反对电、磁之间超距作用的说法，设想带电体、磁体或电流周围空间存在一种从电或磁激发出来的物质，它们无所不在，是一种象以太那样的连续介质，起到传递电力、磁力的媒介作用。他把这些物质称做电场、磁场。法拉第还凭借着惊人的想象力，和流体力学中的流场类比，提出电场和磁场是由力的线和力的管子组成的，正是这些力线、力管，把不同的电荷、磁体或电流连接在一起。1852年，他用铁粉显示出磁棒周围磁力线的形状。

    (6)暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播

    1832年，法拉第还用极深邃的物理洞察力对光和电的关系作出了研究。他给英国伦敦皇家学会写了一封密封信，信上写着：“现在应当收藏在皇家学会的档案馆里的一些新的观点。”这封信在档案馆里躺了一百多年，直到1938年才为后人重新发现，启了封。法拉第在信中预言了磁感应和电感应的传播，暗示了电磁波存在的可能性，还预言了光可能是一种电磁振动的传播。他还发现了光的偏振面在磁场中旋转的旋光效应。

    2．在化学方面的贡献

    (1)法拉第发现了电解第一和第二定律，开创了电化学领域，并且引入了阳极、阴极、阴离子，阳离子等现在仍在普遍使用的术语。

    (2) 他研究了氯，发现两种新的氯化碳，通过实验研究了气体扩散和几种气体的液化，还研究了合金钢的性能，等等。

    三、趣闻轶事

    1．当年提携恩情重，后来排挤反为仇。

    1812年12月的一天，英国青年化学家戴维爵士正在家里养病，一清早仆人把一大堆邮件整整齐齐放到沙发旁边的茶几上。戴维随手取出一只最大的信封，拆开来一看，是一本厚厚的书，有368页。硬封面上烫了金字：“戴维爵士讲演录”。奇怪，那个出版商连招呼都不打一声，借了我的名字出书？再翻开内页，原来这300多页书竟是用漂亮的字体手工抄写的，而且带附了不少精美的插图。这下戴维如附坠入五里雾中，莫名妙了。翻着，书中落下一张信笺，原来是封短信，大意是：“我是一个刚刚满师的订书学徒，很热爱化学，有幸听过您4次讲演，整理了这本笔记，现送上。如能蒙您提携，改变我目前的处境，将不胜感激云云。最后的签名是迈克尔·法拉第(1791～1867)，戴维将信看了两遍，想自己也是苦出生，小时候挺淘气，多亏了伦福德伯爵的提携才有了今天，想到这里，不由动了恻隐之心，竟提起大鹅毛笔写了一封回信：

    先生：

    承蒙寄来大作，读后不胜愉快。它展示了你巨大的热情，记忆力和专心致志的精神。最近我不得不离开伦敦，到一月底才能回来，到时我将在你方便的时候见您。我很乐意为你效劳，我希望这是我力所能及的事。——亨·戴维

    在戴维的大力推荐下，1812年3月法拉第才告别了整整干了7年的订书工生涯，到皇家学院上班，担任了实验室的助理工。

    1820年皇家学会的沃拉斯特会在了解了奥斯特的实验后，他想：既然电与磁有联系，电能让磁动，磁为何不能让电也动呢？他找过戴维，还设计了一个实验，在大磁铁旁放一根通电导线，看看它会不会转动，可没有成功。1821年当法拉第发现了载流导线绕磁体旋转的论文后，却传来了一些流言蜚语，说法拉第剽窃别人的成果，而散布这种言论的正是戴维。法拉第陷入十分苦恼之中，但是法拉第不愿因此与恩师反目，再说这些年来他也逆来顺受惯了。所以他在亲自登门向沃拉斯特解释之后，就悄然退出了电磁研究领域，而将注意力转向化学。这种人际关系的内耗使科学事业蒙受了损失。当时法拉第已经在日记中写下了“转磁为电”几个字。如果戴维此时能帮他一把的话，电磁感应现象也不会等到10年之后才被发现了。

    1823年3月法拉第液化氯气成功了。皇家学会的会员们十分赞赏法拉第的才华，有29人（其中有沃拉斯特）联名报他当会员。戴维听说此事大发雷霆，气冲冲地要法拉第去划掉自己的名字，还说服学会的教授们撤销对泊拉第作为会员候选人的提名。

1824年1月在皇家学会就法拉第的会员资格进行无记名投标，其中有一张反对票，就是戴维投的。正是：当年提携恩情重，今天排挤反为仇。戴维这个人的心态也够复杂的。

    法瓣第一生中一直对自己的恩师怀着敬重和感激之情，晚年，法拉第还经常指着墙上戴维的画像颤抖地说：“这是一位伟大的人呀！”

    2．从无意中的觉察到伟大的发现

    在法拉第的思想中，确信物理学所涉及的自然界的各种力是互相紧密地联系着的。他分析了电流的磁效应以后认为，既然电可以产生磁，反过来磁也应该能产生电。他在1822年的一篇日记中就写了这样的话：“把磁转化成电。”法拉第朝着这个目标，坚定不移地坚持实验、研究近十年，经历五次重大失败，终于发现了电磁感应现象。

    1831年8月，法拉第做了一个新装置。他在直径6英寸的铁环的半边，用铜丝绕成线圈，接上电流计；在铁环的另一半也红了一组线圈，接到由100个伏打电池连成的电池组上。合闸，法拉第觉得电流计的指针晃动了一下，他定神细看，指针仍指在零点，法拉第查看了桌上的仪器：

A段的线圈仍连着电池组，B段的线圈仍连着电流计。“如果指针真的动过了，它应该不断地来回摆动，或者偏向一边啊！可现在指针为什么又指在零点不动呢？”法拉第想不出个所以然，只得手拆线了。这时电流计上的指针又动了。这一回他看清楚了。这次指针是向与刚才相反的方向偏转，接着又回到了零点，法拉第反复地合上、拉开电闸，见到指针不住地来回摆动。为什么指针总是这样来回摆动呢？法拉第百思不得其解。他给朋友查理·菲利浦斯的信中说：“我目前正忙于电磁研究，而且我想，我已经抓到了一点苗头，但是一时还讲不出什么道理。可是我在全力以赴之后，最后从水里抓到的，可能不是一条鱼，而是根稻草。”

    发现了由磁生电的现象之后，法拉第又经过二个月的奋战，他找到了一种更为简单的办法，用一根第形磁铁和一个闭合线圈，也可以获得这种大小、方向不断变化的电流。

    法拉第就在不断重复这个实验的时候，领悟到磁并不能产生电，只有运动的磁才能生电啊！许多年来，那么多有才华的科学家孜孜不倦、苦心探索的问题，答案竟是如此简单。他们之所以在电磁的大门外徘徊不前，原来是“静电”和“静磁”的框架束缚了他们的头脑。这说怪也不怪，大凡人们在思考问题的时候，总喜欢按习惯的方法和现有的思想体系来进行逻辑推理，这叫做思维定势。到了这一步创造能力已被窒息，再要前进就困难了。这时需要有胆识过人的科学家，敢于打破常规，另辟蹊径，才能出奇制胜。法拉第的成功也正在于这一点，另外他的运气也挺不错，这也很重要，俗话说：“谋事在人，成事在天”！

    3．“婴儿”的诞生预示着电气化时代的到来

    再说法拉第发现了“动磁生电”现象之后，很快总结它的规律。这一规律启发了法拉第去研制一种发电机：使导体有规律地切割磁力线，从而产生一股持续的电流来。经过几天的琢磨，10月28日法拉第在他的日记本上画出了他构想的发电机草图。

    一天法拉第在皇家学会表演他的发电机时，一位贵妇人冷冷地说：“这玩意儿有什么用呢？”法拉第机智地回答：“夫人，你不应当去问一个刚出生的婴儿会有什么出息，谁也不能预料婴儿长大成人之后会怎么样？”

    4．不爱金钱爱科学

    法拉第从小就善于思考，经常提出一些有意义的问题。有一天，他到一家订户送报，突然对花园的栏杆出了神，心想：如果我的头伸进栏杆里，而身子还在栏杆外，那么我究竟应该算在栏杆的哪一边呢？法拉第好提问题，以至别人这样来形容他：他的头“老是往前伸着，好象随时准备向别人提问题似的。”

    法拉第在书店学徒时，他不但博览群书，而且用它们作指导，在宿舍里做了许多实验。他的工钱除了吃饭以外，几乎全部花在买实验用品上。后来法拉第听了戴维的讲演，更下定了“献身于科学”的决心。据说法拉第为了进皇家学院室工作，戴维曾经同他进行过如下的谈话，戴维一边指着自己手上、脸上的伤疤，一边对法拉第说：“牛顿说过：‘科学是个很厉害的女主人，对于为她献身的人，只给予很少的报酬。’她不仅吝啬，有时候还很凶狠呢。你看，我为她效劳十几年，她给我的就是这样的奖赏。”法拉经坚定地说：“我不怕这个！”戴维又说：“这里工资很低，或许还不如你当订书匠挣的钱多呢！”法拉第回答说：“钱多少我不在乎，只要有饭吃就行。”戴维追问一句：“你将来不会后悔吧？”法拉第频频点头说：“我决不后悔！”就这样，法拉第正式踏进了科学的殿堂。

    法拉第在科学的征途上走过了半个多世纪，他始终如一地实践了自己“献身于科学”的诺言。由于法拉第在电学和化学研究上出了名，有一段时间，法院曾经聘请他做专家作证的工作。在不到一年时间里，法拉第获得了五千镑的报酬。这时候，一位朋友劝法拉第辞去皇家学会的研究工作，告诉他“如果继续干下去，每年可以稳赚二万五千镑”。当时皇家学会每年给法拉第的报酬只有五百镑。爱科学不爱金钱的法拉第经过郑重考虑，为了专心进行科学研究，毅然辞去了专家作证的工作。

    法拉第经常不分昼夜地在实验室里工作，为了利用每一分钟时间，凡是和实验无关的事情，他尽量推辞、谢绝；他不去朋友家吃饭；不上剧院看戏。他不停地做实验，记笔记。在他的实验日记上，记满了“没有效果”、“没有反应”、“不行”、“不成”等字样。1855年出版的八卷《法拉第日记》就是他日夜辛勤工作的明证，他的一系列重大科学成果，就是他心血和汗水的结晶。法拉第退休以后还念念不忘皇家学院实验室，经常去那里扫地、擦桌子、整理仪器。

    法拉第不计较名誉地位，更不计较钱财，他拒绝了制造商的高薪聘请，谢绝了大家提名他为皇家学会会长和维多利亚女皇授与他的爵位，终身在皇家学院实验室工作，甘原当个平民，1867年8月25日，他在伦敦去世，尽管法拉第一生中获得各国赠给他的学位和头衔多达94个，而遵照他的“一辈子当个平凡的迈克尔·法拉第”的意原，他的遗体被安葬在海洛特公墓，墓碑上只刻着三行字：迈克尔·法拉第，生于1791年9月22日，殁于

1867年8月25日。后人为了纪念法拉第，特意用他的名字来命名电容的单位，简称“法”。

    5．坐在椅子上平静地离开了人间

    法拉第在研究电感应和磁感应传播时，一时还不能完整地表述出自己的新思想，感到数学基础也不够，于是他把自己的想法先写了下来，信中说：

    我倾向于把磁力从磁极向上散布，比作受扰动的水面的振动，或者比作声音现象中空气的振动；也就是说，我倾向于认为，振动理论将适用于电和磁的现象，正像它适用声音，同时又很可能适用于光那样。……——迈·法拉第于皇家学院，1832年3月12日

    法拉第小心翼翼地将信封好，存放在皇家学院的保险箱里，希望有一天自己的想法会有知音，并得到发展和证实。光阴荏苒，弹指整整23年过去了，还未见有人问津这个领域，此时法拉第已经垂垂老矣。想到自己的理论也许再要过一百年才能人发现，心里不觉有点凄然，他感叹说道：“那个时候我也许是看不见喽！”且说那天法拉第正在叹息不已时，突然，放在桌上新到专业期刊上一篇醒目的标题跳入了他的眼帘：《论法拉第的力线》。法拉第一阵激动，他如饥似渴地将论文读了一遍，真是一篇好文章啊！文章把法拉第充满力线的比作一种流体场，又借助了流体力学的研究成果，推导出一组矢量微分方程。法拉第想自己从小失学，最缺的就是数学，现在突然降下了这么一位理解自己思想，又长于数学和帮手，真是高兴得乐不可支。“哈哈，我的理论后继有人了！”法拉第感到无限的欣慰。

    几年后，也就是1860年，70高龄的法拉第在自己的寓所里会见了比他年轻40岁的麦克斯韦，他高兴地说：“当我知道你用数学来构造这一主题，起初我几乎吓坏了，我惊讶地看到，你处理得如此之好啊！”“先生能给我指出论文的缺点吗？”麦克斯韦腼腆地说，“这是一篇出色的文章，”法拉第想了想说：“可是你不应当停留于用数学来解释我的观点，而应该突破它。”这句话鼓励了麦克斯韦不懈地努力，去攀登经典电磁理论的顶峰，他终于在1865年前建立起了完整的电磁场理论方程。

1867年8月25日幸运的法拉第在看到了自己的理论后继有人，经典电磁学理论大厦完全竣工之后，坐在椅了上平静地离开了人间。

吉尔伯特（返回顶端）

一、生平简介       

吉尔伯特是(1540～1603)是英国医生、物理学家。

1540年5月24日诞生于英格兰科尔切斯特的艾塞克斯的一个中产阶级家庭。       

吉尔伯特于1558年考入剑桥圣约翰学院，1569年获医学博士学位。1575年前后在伦敦开业行医。1581年进入皇家医学院工作，历任学院司库、学院领导成员、院长。在英国，甚至在欧洲大陆，吉尔伯特是一个具有很大成就和声誉的医生。1601年应召进宫，任伊丽莎白女王的御医。吉尔伯特起初研究过化学，后来花了二十年左右的时间，进行了关于电和磁的实验。吉尔伯特在伦敦的时候，一直住在圣彼得山上的皇家实验室里，这儿也是科学家们集会的中心。       

吉尔伯特于1603年12月10日在英国伦敦去世，终年63岁。

二、科学成就

1、吉尔伯特在物理学中的贡献是开创了电学和磁学的近代研究。1600年他发表了一部巨著《论磁》，系统地总结和阐述了他对磁的研究成果。使他在物理学史上留下了不朽的位置。

2、吉尔伯特对电也作过详细研究。他用琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺、明矾等做样品，作了一系列实验，发现经过摩擦，它们都可以具有吸引轻小物体的性质。他认识到这是一种物质普遍具有的现象，因此根据希腊文琥珀（ηλεκτορν）引入“电的”(electric)一词，并且把象琥珀这样经过摩擦后能吸引轻小物体的物体称做“带电体”。吉尔伯特还发明了第一只验电器。

3、吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。在《论磁》中，吉尔伯特说，一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比，这大概是历史上第一次独立于重量而提到质量，通过“磁力”这一特殊的力，吉尔伯特揭示了自然界中某种普遍的相互作用。

吉尔伯特用粉笔把小磁针排列的方向画成一条条线，画出了许多子午圈，与地球上的经度线很相象。吉尔伯特画的经线交汇于两个相反的端点，称为“磁极”。小磁针在两极垂直地指向球面，在两极中间则平行于球面，因此吉尔伯特由此得出一个结论，认为地球本身就是一个巨大的磁体，磁石指向南北的原因是地球本身，而许多磁现象与这大磁石有关，这样很易解释为什么磁针指北。他还提出了一个普通的原理：每一个磁体的磁北极吸引每个别的磁体的磁南极，而排斥它们的相应的北极。为此，他给实验用的大磁石取名为“小地球”。

他还以这个理论为基础，研究地球引力与行星运动的原因。他提出：小地球的力向四面八方延伸，每当铁或其他磁体在它影响所及的范围内出现时，就受到吸引，而且越靠近磁体，吸引力越大，这实际上已接近“场”的概念了。

以上的实验与结论都发表在他的著名的《论磁石》书中，这本书被誉为“充满了有价值的事实与天才地论证了的实验”，是第一部研究磁现象的科学著作。

吉尔伯特对磁现象的研究中，还发现了磁感应，他研究了使铁和钢磁化的各种方法，他利用地磁场使细铁丝磁化。而且，他还发现了磁极不可分离的事实。

吉尔伯特对电现象也进行了比较仔细的研究。他从琥珀经摩擦后会吸引轻小物体的现象中受到启发，有意识地收集了许多物质，诸如金刚石、蓝宝石、水品、硫磺、明矾、树脂等，一一作摩擦实验，他发现摩擦过后，它们都具有吸引轻小物体的能力，吉尔伯特把这种作用与磁作用加以区别，引入了一个词“电的”——(Electric)作用。他通过实验认识到电现象也是物质的一种普遍具备的现象，从而破除了人们对电的迷信。他把电与磁加以比较，发现它们有以下几个截然不同的性质：

第一，自然界中只有磁体才具有磁性，它是磁体本身具有的一种性质，而电性是可以通过摩擦等手段来产生的。

第二，磁性有两种：吸引和排斥；而电性仅仅有吸引作用(当时还不知电也有排斥作用)。磁石只对可磁化的物质才有力的作用，而带电体可以吸引任何轻小物体。

第三，电吸引比磁吸引弱。

第四，磁体之间的作用不受中间的纸片、亚麻布等物体的影响，而带电体之间的作用要受到中间这些纸片或布片的影响。当带电体浸在水中时，电力的作用就消失，而磁体的磁力不会消失。

吉尔伯特根据上述理由相应地提出解释电现象与磁性的理论，他认为磁性与重力一样，是由某种发自物体本来就有的力，而带电却是由于摩擦而从两个物体的挤压中流出的东西。他认为带电物质在摩擦的作用下向周围释放出一种类似大气的介质，正是这种介质气起传递电的作用，不过这种气体极为稀薄，它的放出、转移，人们并不能觉察到。

吉尔伯特还制作了第一个实验用的验电器，他用一根极细的金属棒，中心固定在支座上，可以自由转动，由于金属细棒极轻，因此当摩擦后的带电物体靠近它时，金属棒会被吸引而转向带电体，由此可探测物体是否带电。

吉尔伯特着重强调电与磁的本质上的不同，给整个后来的电磁学的历史留下了深刻的痕迹，在很长的一段时间中，人们都认为电与磁是相互无关的两种现象，分别进行研究，直到法拉第和安培才找到了它们之间的本质联系。今天，人们为了纪念他，把它的名字

(吉伯)用作磁通势的单位。

安    培（返回顶端）

一、生平简介

安培(André Marie Ampè 1775～1836年)，法国物理学家，对数学和化学也有贡献。

1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显出数学才能。他的父亲信奉J．J．卢梭的教育思想，供给他大量图书，令其走自学的道路，于是他博览群书，吸取营养；卢梭关于植物学的著作燃起了他对科学的热情。1802年他在布尔让-布雷斯中央学校任物理学和化学教授；1808年被任命为新建的大学联合组织的总监事，此后一直担任此职；1814年被选为帝国学院数学部成员；1819年主持巴黎大学哲学讲座；1824年担任法兰西学院实验物理学教授。1836年6月10日在巡视法国各大学途经马赛时逝世。终年61岁。

二、科学成就

1．安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究。

①发现了安培定则 奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，他全部精力集中研究，两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告，以后这个定则被命名为安培定则。

②发现电流的相互作用规律 接着他又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互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。

③发明了电流计 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计。

④提出分子电流假说 他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在，每个磁分子成为小磁体，两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性。当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，分子间相邻的电流作用抵消，而表面部分未抵消，它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实，它带有相当大的臆测成分；在今天已经了解到物质由分子组成，而分子由原子组面，原子中有绕核运动的电子，安培的分子电流假说有了实在的内容，已成为认识物质磁性的重要依据。

⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律 安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，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。后来人们把这定律称为安培定律。安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”，1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位“安培”是以他的姓氏命名的。

他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程；他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘，导出过阿伏伽德罗定律，论证过恒温下体积和压强之间的关系，还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。

三、趣闻轶事

1．怀表变卵石 安培思考科学问题专心致志，据说有一次，安培正慢慢地向他任教的学校走去，边走边思索着一个电学问题。经过塞纳河的时候，他随手拣起一块鹅卵石装进口袋。过一会儿，又从口袋里掏出来扔到河里。到学校后，他走进教室，习惯地掏怀表看时间，拿出来的却是一块鹅卵石。原来，怀表已被扔进了塞纳河。

2．马车车厢做“黑板” 还有一次，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。安培这个失常的行动，使街上的人笑得前仰后合。

3．“电学中的牛顿” 安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中，成为电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”。 安培在他的一生中，只有很短的时期从事物理工作，可是他却能以独特的、透彻的分析，论述带电导线的磁效应，因此我们称他是电动力学的先创者，他是当之无愧的。

奥斯特（返回顶端）

一、生平简介

    奥斯特(Hans Christian Oersted,1777～1851年)丹麦物理学家、化学家。

1777年8月14日生于丹麦的路克宾。1794年他进入哥本哈根大学学习医学和自然科学，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。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。

二、科学成就

    1．1820年发现电流的磁效应

    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F.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M.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》。

三、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。

玻尔（返回顶端）

一、生平简介

玻尔，N．(Niels Henrik David Bohr 1885～1962)  丹麦物理学家，哥本哈根学派的创始人。1885年10月7日生于哥本哈根，1903年入哥本哈根大学数学和自然科学系，主修物理学。1907年以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖章，并先后于1909年和1911年分别以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随后去英国学习，先在剑桥J．J．汤姆孙主持的卡文迪什实验室，几个月后转赴曼彻斯特，参加了以E．卢瑟福为首的科学集体，从此和卢瑟福建立了长期的密切关系。

1913年玻尔任曼彻斯特大学物理学助教，1916年任哥本哈根大学物理学教授，1917年当选为丹麦皇家科学院院士。1920年创建哥本哈根理论物理研究所，任所长。1922年玻尔荣获诺贝尔物理学奖。1923年接受英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位。1937年5、6月间，玻尔曾经到过我国访问和讲学。1939年任丹麦皇家科学院院长。第二次世界大战开始，丹麦被德国法西斯占领。1943年玻尔为躲避纳粹的迫害，逃往瑞典。1944年玻尔在美国参加了和原子弹有关的理论研究。1947年丹麦政府为了表彰玻尔的功绩，封他为“骑象勋爵”。1952年玻尔倡议建立欧洲原子核研究中心(CERN)，并且自任主席。1955年他参加创建北欧理论原子物理学研究所，担任管委会主任。同年丹麦成立原子能委员会，玻尔被任命为主席。

二、科学成就

玻尔从1905年开始他的科学生涯，一生从事科学研究，整整达57年之久。他的研究工作开始于原子结构未知的年代，结束于原子科学已趋成熟，原子核物理已经得到广泛应用的时代。他对原子科学的贡献使他无疑地成了20世纪上半叶与爱因斯坦并驾齐驱的、最伟大的物理学家之一。

1．原子结构理论

在1913年发表的长篇论文《论原子构造和分子构造》中创立了原子结构理论，为20世纪原子物理学开劈了道路。

2．创建著名的“哥本哈根学派”

1921年，在玻尔的倡议下成立了哥本哈根大学理论物理学研究所。玻尔领导这一研究所先后达40年之久。这一研究所培养了大量的杰出物理学家，在量子力学的兴起时期曾经成为全世界最重要、最活跃的学术中心，而且至今仍有很高的国际地位。        3．创立互补原理        1928年玻尔首次提出了互补性观点，试图回答当时关于物理学研究和一些哲学问题。其基本思想是，任何事物都有许多不同的侧面，对于同一研究对象，一方面承认了它的一些侧面就不得不放弃其另一些侧面，在这种意义上它们是“互斥”的；另一方面，那些另一些侧面却又不可完全废除的，因为在适当的条件下，人们还必须用到它们，在这种意义上说二者又是“互补”的。

按照玻尔的看法，追究既互斥又互补的两个方面中哪一个更“根本”，是毫无意义的；人们只有而且必须把所有的方面连同有关的条件全都考虑在内，才能而且必能（或者说“就自是”）得到事物的完备描述。

玻尔认为他的互补原理是一条无限广阔的哲学原理。在他看来，为了容纳和排比“我们的经验”，因果性概念已经不敷应用了，必须用互补性概念这一“更加宽广的思维构架”来代替它。因此他说，互补性是因果性的“合理推广”。尤其是在他的晚年，他用这种观点论述了物理科学、生物科学、社会科学和哲学中的无数问题，对西方学术界产生了相当重要的影响。

玻尔的互补哲学受到了许许多多有影响的学者们的拥护，但也受到另一些同样有影响的学者们的反对。围绕着这样一些问题，爆发了历史上很少有先例的学术大论战，这场论战已经进行了好几十年，至今并无最后的结论，而且看来离结束还很遥远。

4．在原子核物理方面的成就

作为卢瑟福的学生，玻尔除了研究原子物理学和有关量子力学的哲学问题以外，对原子核问题也是一直很关心的。从20世纪30年代开始，他的研究所花在原子核物理学方面的力量更大了。他在30年代中期提出了核的液滴模型，认为核中的粒子有点像液滴中的分子，它们的能量服从某种统计分布规律，粒子在“表面”附近的运动导致“表面张力”的出现，如此等等。这种模型能够解释某些实验事实，是历史上第一种相对正确的核模型。在这样的基础上，他又于1936年提出了复合核的概念，认为低能中子在进入原子核内以后将和许多核子发生相互作用而使它们被激发，结果就导致核的蜕变。这种颇为简单的关于核反应机制的图像至今也还有它的用处。

当L．迈特纳和O．R．弗里施根据O．哈恩等人的实验提出了重核裂变的想法时，玻尔等人立即理解了这种想法并对裂变过程进行了更详细的研究，玻尔并且预言了由慢中子引起裂变的是铀-235而不是铀-238。他和J．A．惠勒于1939年在《物理评论》上发表的论文，被认为是这一期间核物理学方面的重要成就。众所周知，这方面的研究导致了核能的大规模释放

泊松（返回顶端）

（Poisson S.-D,B.,1781.6.21~1840.4.25）是法国数学家，曾任过欧洲许多国家科学院的院士，在积分理论、微分方程、概率论、级数理论等方面都有过较大的贡献。

    据说泊松在青年时代研究过一个有趣的数学游戏：

    某人有12品脱啤酒一瓶（品脱是英容量单位，1品脱=0.568升），想从中倒出6品脱。但是他没有6品脱的容器，只有一个8品脱的容器和一个5品脱的容器。怎样的倒法才能使5品脱的容器中恰好装好了6品脱啤酒？

不容易想到的是，对这个数学游戏的研究竟决定了泊松一生的道路。从此，他决心要当一位数学家。由于他的刻苦努力，他终于实现了自己的愿望。

富兰克林（返回顶端）

一、生平简介       

富兰克林(Benjamin Franklin,1706～1790)是美国著名的科学家、社会活动家。

1706年1月11日诞生于美国波士顿的一个工人家庭。   

富兰克林8岁上小学，聪明、好学，成绩突出。因为家境贫困，10岁就退学，跟着父亲学做肥皂和蜡烛。12岁的时候，到哥哥詹姆士的厂里当印刷工。在这期间，他博览了许多有名的著作，不仅获得了丰富的科学文化知识，而且养成了良好的自学习惯。15岁已能写得一手好文章。1723年离开波士顿，到费城一家印刷厂当工人。后来去英国学艺，回国后制造成北美第一台铜版印刷机。1727年富兰克林组织了青年自学团体“共读社”，在这个基础上，于1731年创办了北美第一座图书馆。1743年富兰克林在费城创建了美国第一个科学团体“北美增进有用知识哲学会”。1746年富兰克林开始走上了研究电学的道路。1748年他出卖了他的印刷所，把全部时间致力于电的实验。1753年富兰克林发明了避雷针。同年，因为他在电学方面的出色成果，荣获英国伦敦皇家学会授予的科普利金质奖章。1754年富兰克林取得美国麻省坎布里奇大学(现在的哈佛大学)文学硕士学位。1756年富兰克林被选为英国伦敦皇家学会会员。在美国独立战争期间，富兰克林积极参加反英斗争，参与1776年美国《独立宣言》的起草工作。1769年当选为美利坚哲学会会长，一直连任到他去世之日。1772年他还当选为法兰西科学院的外国院士。1776到1785年出使法国，促成1778年法美同盟的缔结。1787年被选为制宪会议代表，极力主张废除农奴制度，为解放黑奴作出了很大贡献。

1790年4月17日，富兰克林病逝于费城。

二、科学成就

富兰克林对物理学的贡献主要在电学方面，是探索电学的先驱者之一。

1．说明各种电现象的理论，最早提出电荷守恒定律。

就在一个简单的放电实验中，富兰克林取得了第一个重要发现。他让A、B两人分别站在木箱上，用莱顿瓶分别使他们带上玻璃电和松香电，又让A、B向站在地上的第三个人C放电，结果都有火花闪现。但是如果A、B带电后先互相握手，再向C放电，结果都没有火花闪现。富兰克林由此发现玻璃电和松香电可以互相抵消，于是总结出电荷有两类，他把玻璃电叫做正电，把松香电叫做负电，分别用“

+”、“-”符号来表示。并提出了电的单流体学说，他认为：每个物体都有一定量的电，电只有一种。摩擦不能创造出电，只是使电从一个物体转移到另一个物体上，它们的总电量不变。物体上带过量电的称为带正电，不足的称为带负电。由于这些概念的引入，使电成为可以定量的物理量了。

2．揭开雷电现象的秘密，制作了避雷针

在1749年到1751年间，富兰克林仔细观察和研究了雷、闪电和云的形成，提出了云中的闪电和摩擦所产生的电性质相同的推测。1752年他在费城进行了震动世界的电风筝实验：在雷电交加的情况下，利用风筝将大气电收集到莱顿瓶中，使其充电，由此证明了他所提出的“闪电和静电的同一性”的设想。根据这一理论和他对尖端接地导体放电现象的发现，1750年提出了关于避雷针的建议。这一建议首先于1852年在法国马利大学得到应用。避雷针的发明不仅可以防止闪电所招致的严重危害，同时也破除了迷信，揭示了自然力的真实性质。

3．在工艺制作等方面的成就

富兰克林还发明了双光眼镜、宾夕法尼亚火炉(一种节约木材的炉子)、电轮(电动机的雏型)等等。

高斯（返回顶端）

一、生平简介       

高斯(Carl Friedrich Gauss，1777～1855)德国数学家和物理学家，1777年4月30日出生于德国不伦瑞克的一个贫苦农民家庭。幼时家境贫苦，聪敏异常，受一贵族资助才进入学校受教育。

1795～1798年在哥廷根大学学习，1799年获得博士学位，1807年开始任哥廷根大学数学教授和天文台台长，1833年和物理学家韦伯共同建立地磁观测台，组织磁学学会以联系全世界的地磁台站网。1855年2月23日在哥廷根逝世，终年78岁。

二、科学成就

高斯长期从事于数学并将数学应用于物理、天文学和大地测得学等领域的研究，著述丰富，成就甚多。他一生中共发表323篇（种）著作，提出404项科学创见（发表178项），完成4项意义重大的发明：（日光）、回照器(1820)、光度计(1821)、电报(1832)和磁强计(1837)。在各领域的主要成就有：1．物理学和地磁学中，关于静电学（如高斯定理）、温差电和摩擦电的研究、利用绝对单位（长度、质量和时间）法则量度非力学量（如磁场强度）以及地磁场分布的理论研究（如把地面上任一点的磁势进行球谐分析）。

2．利用几何学知识研究光学系统近轴光线行为和成像，建立高斯光学。3．天文学和大地测量学中，如小行星轨道的计算，地球大小和形状的理论研究等。4．结合实验数据的测算，发展了概率统计理论和误差理论，发明了最小二乘法，引入高斯误差曲线。此外在纯数学方面，他对数论、代数、几何学的若干基本定理作出严格证明，如自然数为素数乘积定理、二项式定理、散度定理等。

赫兹（返回顶端）

一、生平简介     

赫兹，H．R．(Heinrich Rudolf Hertz  1857～1894)  德国物理学家。

1857年2月22日生于汉堡。父亲为律师，后任参议员；家庭富有。赫兹在少年时期就表现出对实验的兴趣，12岁时便有了木工工具和工作台，以后又有了车床，常常用以制作简单的实验仪器。1876年入德累斯顿工学院学习工程，由于对自然科学的爱好，转入慕尼黑大学学习数学和物理，第二年又转入柏林大学，在H．von亥姆霍兹指导下学习并进行研究工作。1880年他以纯理论性工作的《旋转导体电磁感应》论文获得博士学位，成为亥姆霍兹的助手。1883年到基尔大学任教。1885～1889年任卡尔斯鲁厄大学物理学教授，1886年开始进行使他闻名世界的关于电磁波的实验工作。1889～1894年任波恩大学物理学教授接替R．克劳修斯的席位。1894年1月1日因血中毒在波恩逝世，当时年仅36岁。为了纪念他发现电磁波的卓越贡献，将频率的单位命名为赫兹，现行国际单位制(SI)仍沿用。

二、科学成就

1．赫兹的主要贡献是用实验证明了电磁波的存在，并测出电磁波传播的速度跟光速相同，还进一步观察到电磁波具有聚焦、直进性、反射、折射和偏振等性质。

(1)赫兹证明电磁波存在的实验

赫兹是亥姆霍兹的学生，在老师的影响和要求下，他深入研究了电磁理论。1879年，德国柏林科学院悬奖征解，向当时科学界征求对麦克斯韦电磁理论进行实验验证，促使年轻的赫兹萌发了进行电磁波实验的雄心壮志。

赫兹的实验装置一部分如。AA′是两块

40厘米见方的铜板，焊上直径0.5厘米，长70厘米的铜棒，头上各接一小铜球，相对放置，球中间留有空隙约0.75厘米。铜球表面仔细磨光，两棒分别接到感应圈的两端，当通电时，两棒之间产生放电，形成振荡。

再取2毫米粗的铜棒做成圆环，半径为

35厘米，如中的B。圆环的空隙f，宽度可用精密螺旋调节，从零点几毫米调到几毫米。当放在适当位置时，f间隙会跟随AA′产生火花放电，火花可长达6—7毫米。B环可围绕平行于AA′面的法线mn旋转，旋转到不同位置，f放电的火花长度不一样。当f处于a或a′时，完全没有火花；转动些许角度，开始会产生火花；转至b或b′时，火花最大。

 (2)赫兹测出电磁波速度

赫兹最有说服力的实验是直接测出电磁波的传播速度。他用的装置如下：导体AA′（赫兹称之为原导体）在感应圈的激励下产生电磁波。AA′平面与地板垂直，在图中赫兹标了一条基线rs，下面是距离标记从离AA′中心点

45厘米处计程。

实验在一间15×14米的大教室进行，在基线的

12米内无任何家具。整个房间遮黑，以便观察放电火花。次回路就是那个半径为35厘米的圆环C或边长60厘米的方形导线框B。

根据麦克斯韦理论，已经知道这个速度大概是每秒3万公里，要直接测这样的速度是十分困难的。赫兹想起了20年前他的老师昆特(Kundt)用驻波测声速的方法，巧妙地设计了一个方案。

他在教室的墙壁上贴了一张4米高，

2米宽的锌箔，并将锌箔与墙上所有的煤气管道、水管等联接，使电磁波在墙壁遭遇反射。前进波和反射波叠加的结果就会组成驻波，。根据波动理论，驻波的节距等于半波长，测出节点的位置就可以知道波长。

赫兹沿基线rs移动探测线圈，果然在不同的位置上火花隙的长度不一样。有的地方最强，这是波腹；有的地方最弱，甚至没有火花，这是波节。

根据电容器的振荡理论赫兹算得电磁振荡的周期。从光速就是电磁波的速度的假设和测得的波长也可算出周期，两者相差大约10%，赫兹证实了电磁波的速度就是光速。

 (3)观察到电磁波有聚焦、直进、反射、折射和偏振现象

为了进一步考察电磁波的性质，赫兹又设计了一系列实验，其中有聚焦、直进性、反射、折射和偏振。

他用2米长的锌板弯成抛物柱面形，，柱面的焦距大约为

12.5厘米。他把发射振子和接收振子分别安在两块柱面的焦线上，调整感应圈使发射振子产生电火花。当两柱面正好面对时，接收振子也会发出火花；位置离开就不产生效果，由此证明电磁波和光波一样也有聚焦和直进性的性质。

赫兹还用1.5米高重

500千克的大块沥青做成三棱镜，让电磁波通过，和光一样电磁波也发生折射。他测得最小偏向角为22°，三棱镜的顶角是30°，由此算出沥青对电磁波的折射率是1.69。他还用“金属栅”显示了电磁波的偏振性。

在1888年12月13日向柏林科学院作了题为《论电辐射》的报告，他以充分的实验证据全面证实了电磁波和光波的同一性。他写道：“我认为这些实验有力地铲除了对光、辐射热和电磁波动之间的同一性的任何怀疑”。

2．发现电子与原子的碰撞规律赫兹科学研究中最出色的工作是他与弗兰克合作的著名实验，通过这一实验证明了当原子受到电子的冲击激发而发射谱线时，所需要的能量是分立的。这一先驱性的工作，给玻尔的原子量子化模型以决定性的支持。因这一重要发现，赫兹与弗兰克共获1925年度的诺贝尔物理学奖。

卡文迪许（返回顶端）

一、生平简介      

卡文迪许(Henry Cavendish,1731～1810年)英国化学家、物理学家。

1731年10月10日生于法国尼斯。1742—1748年他在伦敦附近的海克纳学校读书。1749—1753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。在伦敦定居后，卡文迪许在他父亲的实验室中当助手，做了大量的电学、化学研究工作。他的实验研究持续达50年之久。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员，1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。       

1810年3月10日，卡文迪许在伦敦逝世，终身未婚。

二、科学贡献

卡文迪许的才能是多方面的。1784年左右他研究了空气的组成，发现普通空气中氮占五分之四，氧占五分之一。他确定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物。他还发现了硝酸。

卡文迪许生前在物理学方面发表的论文为数极少，一直到麦克斯韦审阅整理并出版了他的手稿后，人们才知道他在电学方面作出了很多重要发现。他发现一对电荷间的作用力跟它们之间的距离平方成反比，这就是后来库仑导出的库仑定律内容的一部分；他提出每个带电体的周围有“电气”，与电场理论很接近；卡文迪许演示了电容器的电容与插入平板中的物质有关；电势的概念也是卡文迪许首先提出的，这对静电理论的发展起了重要作用；他还提出了导体上的电势与通过电流成正比的关系。

卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时，已年近七十。在物理学上他最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律，确定了引力常数和地球平均密度。      

   推算地球密度：卡文迪许测量地球的密度是从求牛顿的万有引力定律中的常数着手，再推算出地球密度。他的指导思想极其简单，用两个大铅球使它们接近两个小球。从悬挂小球的金属丝的扭转角度，测出这些球之间的相互引力。根据万有引力定律，可求出常数G。

根据卡文迪许的多次实验，测算出的地球密度是5.48，误差为14%左右。这与近代测得数值5.518很接近，被誉为第一个称地球的人。他测得的引力常数G是(6.754±0.041)×10-8达因·厘米2/克2，这个值同现代值(6.6732±0.0031)×10-8达因·厘米2/克2，相差无几。

三、趣闻轶事

1．最富有的学者，最博学的富豪

据说卡文迪许很有素养，但是没有当时英国的那种绅士派头。他不修边幅，几乎没有一件衣服是不掉扣子的；他不好交际，不善言谈，终生未婚，过着奇特的隐居生活。卡文迪许为了搞科学研究，把客厅改作实验室，在卧室的床边放着许多观察仪器，以便随时观察天象。他从祖上接受了大笔遗产，成为百万富翁。不过他一点也不吝啬。有一次，他的一个仆人因病生活发生困难，向他借钱，他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票，还问够不够用。卡文迪许酷爱图书，他把自己收藏的大量图书，分门别类地编上号，管理得井井有序，无论是借阅，甚至是自己阅读，也都毫无例外地履行登记手续。卡文迪许可算是一位活到老、干到老的学者，直到79岁高龄、逝世前夜还在做实验。卡文迪许一生获得过不少外号，有“科学怪人”，“科学巨擘”，“最富有的学者，最博学的富豪”等。

2．视名利如天上的浮云

有一次卡文迪许出席宴会，一位奥地利来的科学家当面奉承卡文迪许几句，他听了起初大为忸怩，继而手足无措，终于坐不住站了起来，冲出室外径自坐上马车回家了。卡文迪许沉默寡言，对慕名来访的客人常常一言不发陪坐在旁，脑中想着科学问题，使一些帮闲文人尴尬扫兴。他一生致力于科学研究，成果丰硕，但只发表两篇并不重要的论文。

3．卡文迪许实验室

人们为纪念这位大科学家，特意为他树立了纪念碑。剑桥大学还把卡文迪许工作过的实验室命名为卡文迪许实验室，这个实验室曾经造就了不少有名望的物理学家。        

4．沉睡了一百年的手稿

1810年卡文迪许逝世后，他的侄子齐治把卡文迪许遗留下的20捆实验笔记完好地放进了书橱里，谁也没有去动它。谁知手稿在书橱里一放竟是70年，一进到了1871年，另一位电学大师麦克斯韦应聘担任剑桥大学教授并负责筹建卡文迪许实验室时，这些充满了智慧和心血的笔记获得了重返人间的机会。麦克斯韦仔细阅读了前辈在100年前的手搞，不由大惊失色，连声叹服说：“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家，他几乎预料到电学上的所有伟大事实。这些事实后来通过库仑和法国哲学家的著作闻名于世。”此后麦克韦决定搁下自己的一些研究课题，哎心沥血地整理这些手稿，使卡文迪许的光辉思想流传了下来。真是一本名著，两代风流。不啻是科学史上的一段佳话。

库仑（返回顶端）

一、生平简介       

库仑(Charles-Augustin de Coulomb,1736～1806年)法国工程师、物理学家。

1736年6月14日生于法国昂古莱姆。他在美西也尔工程学校读书。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师。他在西印狄兹工作了9年，因病而回到法国。        法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治时期，他回到巴黎，成为新建的研究院成员。      

1773年发表有关材料强度的论文，1777年库仑开始研究静电和磁力问题。1779年他分析摩擦力，还提出有关润滑剂的科学理论。他还设计出水下作业法，类似现代的沉箱。1785—1789年，库仑用扭秤测量静电力和磁力，导出有名的库仑定律。       

1806年8月23日库仑在巴黎逝世。    

二、科学成就

 1．在应用力学方面的成就。      

他在结构力学、梁的断裂、砖石建筑、土力学、摩擦理论、扭力等方面做了许多工作，他也是测量人在不同工作条件下做的功(人类工程学)的第一个尝试者。他提出使各种物体经受应力和应变直到它们的折断点，然后根据这些资料就能计算出物体上应力和应变的分布情况。这种方法沿用到现在，是结构工程的理论基础。他还做了一系列摩擦的实验，建立了库仑摩擦定律：摩擦力和作用在物体表面上的正压力成正比；并证明了摩擦因数和物体的材料有关。由于这些卓越成就，他被认为18世纪欧洲伟大工程师之一。

2．最主要的贡献是建立著名的库仑定律。

当时，法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，要改良磁针的工作，必须从这一根本问题着手，他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。他又发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从面可利用这种装置算出静电力或磁力的大小。这导致他发明扭秤。扭秤能以极高的精度测出非常小的力。

库仑定律是库仑通过扭秤实验总结出来的，库仑扭秤在细金属丝的下端悬挂一根秤杆，它的一端有一个小球A，另一端有一平衡体P，在A旁放置一个同它一样大小的固定小球B。为了研究带电体间的作用力，先使A和B都带一定电荷，这时秤因A端受力而偏转。扭转悬丝上端的旋钮，使小球A回到原来的位置，平衡时悬丝的扭力矩等于电力施在A上的力矩。如果悬丝的扭转力矩同扭角间的关系已知，并测得秤杆的长度，就可以求出在此距离下AB之间的作用力。        实验中，库仑使两小球均带同种等量的电荷，互相排斥。他作了三次数据记录：第一次，令两小球相距36个刻度；第二次，令小球相距18个刻度；第三次，令小球相距8.5个刻度。大体上按缩短一半的比例来观测。观测结果为第一次扭丝转36度；第二次扭丝转144个刻度；第三次扭丝转575.5度。库仑分析出间距之比约为1:1/2:1/4，而转角之比为1:4:16。最后一个数据有点出入，那是因为漏电的缘故。库仑还作了一系列的实验，最后总结出库仑定律。库仑扭秤实验在电学发展史上有重要的地位，它是人们对电现象的研究从定性阶段进入定量阶段的转折点。

拉普拉斯（返回顶端）

拉普拉斯(1749～1827年)，法国著名的数学家、力学家和天文学家。拉普拉斯是天体力学的主要奠基人，是天体演化学的创立者之一，是分析概率论的创始人，是应用数学的先躯。他发表的天文学、数学和物理学的论文有270多篇，专著合计有4006多页。其中最有代表性的专著有《天体力学》、《宇宙体系论》和《概率分析理论》。1796年，他发表《宇宙体系论》。在该书附录里，他独立提出太阳系起源的星云学说；被后人称之为“康德一拉普拉斯”星云学说。1799年出版了巨著《天体力学》的头两卷，主要论述行星运动、行星形状和潮汐。1802年出版第三卷，论摄动理论。 l805年出版第四卷，论木星四颗卫星的运动及三体问题的特殊解。1825年出版第五卷，补充前几卷的内容。由于这部巨著的出版，拉普拉斯被誉为法国的牛顿。据说，当拿破仑看到这部书时，问拉普拉斯，为何在他的书中一句也不提上帝。拉普拉斯明确地回答：“陛下，我不需要那个假设”。

楞次（返回顶端）

一、生平简介

　　楞次，Э．X．(Эмилий Христианович Ленц1804～1865)，俄国物理学家和地球物理学家。

1804年2月24日（旧历12日）生于多尔帕特（今爱沙尼亚的塔尔图），1820年以优异成绩从中学毕业后进入多尔帕特大学。19岁时被推荐作为地球物理观测员参加了俄国主办的由O．E．科采布率领的“普雷德普里阿蒂”号单桅帆船第二次全球性科学航行(1823～1865)。1829～1830年去高加索考察并进行地磁观测，精确测定里海海平面的变化和提取石油及天然气样品1836～1865年任圣彼得堡大学教授，其间还兼任海军和师范等院院校物理学教授。1865年2月10日（旧历1月29日）在意大利罗马逝世。

二、科学成就

1．在电磁学方面的成就

　　1833年发现感应电动势阻止产生这一感应的磁铁或线圈的运动，此结论于1834年发表，后称为楞次定律。1842～1843年独立于J．P．焦耳并更为精确地建立了电流与其所生热量的关系，后被称为焦耳定律，或焦耳-楞次定律。他还研究并定量地比较了不同金属线的电阻率，确定定了电阻与温度的关系；建立了电磁铁吸引力与磁化电流的二次方成正比的定律。

1832年致力于电学量和磁学量的冲击法测量的理论和应用研究。1844年导出包含电动势和电阻的归一并联电路中电流分布的定律，但1845年后，G．R．基尔霍夫却获得了更有普遍意义的电路定律。在电化学方面，他确立了伽伐尼电池中电动势的相加性，阴极和阳极上极化电动势的相加定律，以及每一电极的极化电动势和起始电极电势的相加定律。

2．地球物理方面的贡献

在地球物理方面，他积累了大量而可靠的观测数据；在全球性科学航行中，他测量了深海的海水比重和温度：发现并正确地解释了大西洋和太平洋赤道南北的海水是含盐量较高，且大西洋的比太平洋的高，而印度洋含盐量低的现象，还注意到在一定纬度下，海洋表面的水温高于水上面的空气温度；1845年在他倡导和协助下组织了俄国地理学会。

麦克斯韦（返回顶端）

一、生平简介       

　　麦克斯韦(James Clerk Maxwel 1831～1879)英国物理学家，1831年6月13日生于英国爱丁堡的一个地主家庭，8岁时，母亲去世，在父亲的诱导下学习科学，16岁时进入爱丁堡大学，1850年转入剑桥大学研习数学，1854年以优异成绩毕业于该校三一学院数学系，并留校任职。1856年到阿伯丁的马里沙耳学院任自然哲学教授。1860年到伦敦任皇家学院自然哲学及天文学教授。

1865年辞去教职还乡，专心治学和著述。1871年受聘为剑桥大学的实验物理学教授，负责筹建该校的第一所物理学实验室——卡文迪许实验室，1874年建成后担任主任。1879年第11月5日在剑桥逝世，终年只有49岁。

二、科学成就

　　麦克斯韦自幼聪颖，15岁就发表过数学论文，一生从事过许多方面的物理学研究工作:

　　1．麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。而这种理论预见后来得到了充分的实验证实。

　　1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美的书，具有划时代的意义。

　　2．麦克斯韦在电磁学实验方面也有重要贡献。他建立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的实验，将实验精度提高了3个数量级。他的验证理论成为后世精确验证静电力平方反比定律的依据。此外他还发明了麦克斯韦电桥。

　　3．麦克斯韦在分子动理论方面的功绩也是不可磨灭的。他运用数学统计的方法导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律。还研究过土星的光环和视觉理论，创立了定量色度学。。他负责建立起来的卡文迪许实验室，在他和以后几位主任的领导下，发展成为名闻世界的学术中心之一。

　　在其短暂的生涯中，麦克斯韦迈出了物理学中从未有人走过的最重要的几步，他的成就无论在深度和广度上都可以和爱因斯坦相比拟，甚至难以想象，如果不是受到麦克斯韦工作的启发，爱因斯坦会取得那么巨大的成功。

　　爱因斯坦在自传中说：“在我求学的时代，最吸引人的题目就是麦克斯韦的理论”，“特殊的相对论起原于麦克斯韦的电磁场方程”。1931年，在纪念麦克斯韦诞生100周年时，爱因斯坦把麦克斯韦的电磁场贡献评价为“自牛顿时代”以来物理学所经历的最深刻最有成效的变化。”