从法拉第到赫兹——记四位电磁学杰出科学家
(2012-01-20 17:01:38)
标签:
法国电磁学麦克斯韦方程组法拉第电解定律卡文迪许教育 |
分类: 我的观点---只言片语 |
1775年的今天,法国物理学家、数学家、化学家安培诞生。由于这些日子在看科普相关的书,联想起另外三位电磁学方面的大科学家:法拉第、麦克斯韦和赫兹。这四个人的成就正好承前启后,前者为后者做铺垫,后者改进和完善了前者的科学成就,使电磁学延续成为现代科学的基础,在此可做一番比较。
我在网上查阅了资料,简单回顾一下四位大科学家的经历以及在电磁学上做出的杰出成就。
电磁学改变了我们的生活,是现代科学的基础,没有这些十八、十九世纪杰出的大科学家,就没有我们今天的现代化生活,回顾安培、法拉第、麦克斯韦和赫兹,向他们致敬!
下面一个一个说吧。
安培1775年出生于富商家庭,他父亲受卢梭的影响很深,经常带他到图书馆看书,从《科学史》和《百科全书》开始,他对数学产生浓厚兴趣,安培的数学才能出众。
安培最大的贡献是提出了电磁学的重要原理,有我们熟知的《安培定律》、《安培定则》。电流强度的单位也是以“安培”做单位的。
安培与之后的其他几位科学家有个很大的区别就是涉猎广泛,他不仅对物理学、数学和化学有贡献,还对哲学和植物学有研究。真是多才多艺啊!
再说法拉第,我差点拼成法拉利,那是豪华跑车,是富人的身份象征,但说到贫富,法拉第在这四个人里却是出身最贫寒、在最艰难的环境里奋斗成长的,法拉第终身不看重名利,死后也不愿入葬名人公墓。
法拉第对电磁学作出的巨大贡献被后人永远铭记,麦克斯韦正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论的决心闯入电磁学领域的。
做一名优秀的科学家本已不易,难得的是法拉第还拥有杰出的品格。
法拉第为人谦和,治学严谨诚恳而刚正,对他人宽宏大量,对自己要求严格,有错即改,绝不文过饰非。
他说:“一件事实,除非亲眼目睹,我决不能认为自己已经掌握”。“我必须使我的研究具有真正的实验性。”
在1855年给化学家申拜因的信中,法拉第说:“我总是首先对自己采取严厉的批判态度,然后才给别人以这样的机会。”
在以上几位大科学家中,最不容易的就数法拉第了,他出身于社会底层,却用顽强的毅力刻苦学习和钻研,对科学事业做出了巨大贡献。
奇怪的是,他也是最长寿的一位,享年76岁。在当时,那可算是高寿了。
麦克斯韦,为近代科学家所熟悉和称道,他完善了法拉第的电磁场理论。
麦克斯韦方程不仅是电磁学的基本定律,也是光学的基本定律。
我们现在看的电视,就是应用麦克斯韦的理论而产生的。
麦克斯韦创建了剑桥大学的卡文迪许实验室,是剑桥第一个物理学实验室。该实验室对整个实验物理学的发展产生了极其重要的影响,众多著名科学家都曾在该实验室工作过。卡文迪许实验室甚至被誉为“诺贝尔物理学奖获得者的摇篮”。
麦克斯韦为后世确立了实验科学精神。可惜麦克斯韦48岁就去世了。
而赫兹比麦克斯韦更惨,1894年37岁的赫兹因为败血症在波恩英年早逝。他的侄子古斯塔夫·路德维格·赫兹是诺贝尔奖获得者,古斯塔夫的儿子卡尔·海尔莫斯·赫兹创立了超声影像医学。
赫兹和爱因斯坦一样,出身于德国犹太家庭。
赫兹在1886年至1888年间首先通过实验验证了麦克斯韦的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性,并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达,即波动方程。
赫兹还通过实验确认了电磁波是横波,具有与光类似的特性,如反射、折射、衍射等,他实验了两列电磁波的干扰,同时证明了在直线传播时,电磁波的传播速度与光速相同,从而全面验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性,并进一步完善了麦克斯韦方程组,使它更加优美、对称,得出了麦克斯韦方程组的现代形式。
在光的照射下,使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应(Photoelectric effect)。
赫兹于1887年发现了光电效应,对发展量子理论起了根本性作用。爱因斯坦因成功解释了光电效应而获得1921年诺贝尔物理学奖。
为简单起见,列一个表格,以方便认识这几位大科学家。
|
姓名 |
国籍 |
生卒年月日 |
享年 |
家庭出身 |
主要功绩 |
|
安培 |
法国 |
1775.1.20-1836.6.10 |
61 |
富商家庭 |
物理学家、数学家、化学家。发现了安培定律、安培定则,著作《电动力学现象的数学理论》是电磁学史上一部经典论著。 |
|
法拉第 |
英国 |
1791.9.22-1867.8.25 |
76 |
父亲为贫苦铁匠 |
物理学家、化学家。发现了法拉第电解定律、电磁场理论,提出电磁感应学说,提出磁场力线的假说,证明电荷守恒定律。 |
|
麦克斯韦 |
英国 |
1831.6.13-1879.11.5 |
48 |
父亲为机械设计师 |
物理学家、数学家。建立麦克斯韦方程组、创立经典电动力学、 |
|
赫兹 |
德国 |
1857.2.22-1894.1.1 |
37 |
犹太家庭,父亲是汉堡城的顾问,母亲是医生的女儿 |
物理学家,证明了电磁波的存在。 |

加载中…