一`科學的發展7(3 / 3)

電流磁效應的發現就像是引爆了電磁學的“火藥桶”,一係列的新發現接踵而來。安培發現了電流間的相互作用,提出了安培定律,阿果拉發明了電磁鐵,施魏格發明了電流計等等,物理學的一個全新領域——電磁學,從此宣告到來。正如安培所言,奧斯特先生已把他的名字和一個新紀元聯係在一起了。奧斯特憑著這一發現,獲得了該年度英國皇家學會科普利獎章,並於1829年起榮任哥本哈根工學院院長。

1777年8月14日,奧斯特出生於丹麥蘭格朗島魯德喬賓的一個藥劑師家庭,從小就愛好科學。為了實現自己科學的夢想,他於1794年考入了哥本哈根大學,1799年獲博士學位。此後幾年他去德、法等國訪問,結識了許多物理學家及化學家,在從中了解到當時電磁研究狀況的同時,也和不少物理學家交流了自己的觀點和看法。1806年起任哥本哈根大學物理學教授。

從1812年開始,奧斯特便開始了對電磁學的深入研究,經過多年的研究和試驗使他對科學發現有了敏銳的觀察力,哪怕是十分微小的變化,他也要追根究底。更為重要的是,他上大學時就接受了康德哲學與謝林的自然哲學。受其影響,他堅信電、磁、光、熱等現象相互存在著內在的聯係。當他得知美國科學家富蘭克林發現萊頓瓶放電能使鋼針磁化之後,更堅定了他的觀點。盡管當時也有人從事電與磁的聯係實驗,盡管失敗緊接一個失敗,他都沒有動搖自己的觀點。正是有這種經曆和信念,他便抓住了稍縱即逝的機會,發現了電流的磁效應。

除發現電流磁效應外,奧斯特在科學上還有許多傑出的貢獻。1822年他精密地測定了水的壓縮係數值,並論證了水的可壓縮性。次年他還對溫差電作出了成功的研究,改進了庫侖扭秤。1825年,他提煉出金屬鋁,雖然純度不高,但在當時是最早的。40年代末期,他還研究了抗磁體,對後人深入研究磁本質打開了一個通道。

作為物理學家,奧斯特一生成果豐碩,作為一名教師,他的講課也深受學生歡迎。他說過“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課,因為歸根到底,所有的科學進展都是從實驗開始的”。為此,1934年美國特地設立了“奧斯特獎”,以獎勵優秀的物理老師。

1851年3月9日,奧斯特在哥本哈根逝世。為紀念他在科學上做出的貢獻,1934年科學界把國際單位製中的磁場強度單位命名為“奧斯特”。

數學王子高斯

在德國流傳著一個關於天才男孩的故事,傳說一個三歲的小孩幫助他的父親糾正了借款賬目中的錯誤。這位天才男孩就是後來有“數學王子”之稱的高斯。

高斯是數學史上一個轉折時期的重要代表人物,他的許多研究成果都具有劃時代的意義。

1777年4月30日,高斯生於德國不倫瑞克的一個工匠家庭,幼時家貧,受人資助才進入學校讀書。16歲時進入哥廷根大學學習,後轉入黑爾姆施泰特大學,1799年獲得博士學位。從1807年起擔任哥廷根大學教授兼哥廷根天文台台長直至逝世。

被稱為天才數學家的高斯,在很小的時候就展現出了極高的數學天賦。上小學的時候,他用很短的時間計算出了對自然數從1到100的求和。他所使用的方法是:對50對構造成和為101的數的求和。同時得到結果:5050。如果說這僅僅是小技巧的話,那麼在他16歲的時候預測到了非歐氏幾何的必然產生,並且還推導出了二項式定理的一般形式,並發展了數學分析的理論,就不得不承認他天才的智慧了。

在進入哥廷根大學的同年,高斯發現了質數分布定理和最小二乘法。接著他又轉入曲麵與曲線的計算,並成功得到高斯鍾形曲線,這一曲線在概率計算中大量使用。次年,年僅17歲的他首次用尺規構造出了規則的17角形,為歐氏幾何自古希臘以來做了首次重要的補充。

在1807年的時候,高斯成為了哥廷根大學的教授和當地天文台的台長,於是他開始涉足於小行星的研究,他利用自己創立的三次觀測決定小行星軌道的計算方法,成功計算出了穀神星和智神星的軌道。此後,天文界對小行星軌道的計算幾乎都采用這種方法。

1818年至1826年,高斯領導了漢諾威公國的大地測量工作,他利用測量平差和求解線性方程組的方法,使測量的精度得到了極大的提升。在此期間,他白天測量,夜晚計算,在剛開始的五六年間,他經曆了上百萬次的大地測量數據計算,後來他轉入測量數據的研究和計算,從中推導了由橢圓麵向圓球麵投影時的公式,這些理論在今天仍有很大的應用價值。

在長期的測量中,他發明了還日光反射儀,可以將光束反射至450公裏外的地方。但是要利用日光反射儀進行精確測量就必須解決曲麵和投影的理論關係,高斯在這段時間開始了對曲麵和投影的理論研究。這方麵的研究成果為後來微分幾何的創立奠定了基礎。在非歐氏幾何的研究中,他獨自提出和證明歐氏幾何的平行公設不具有物理的必然性,由於他擔心同時代的人不能理解該理論,最終沒有發表。但後來量子力學證明了他的觀點的正確性。

高斯在數學上的成就十分廣泛,在微分幾何、非歐幾何、超幾何級數、數論以及橢圓函數論等方麵均有開創性貢獻,並且在天文學、大地測量學和磁學的研究中引入數學方法,取得巨大的成就。1855年2月23日,79歲的高斯在哥廷根逝世。為了紀念他,哥廷根大學的校園裏建立了一個正17邊形台座的高斯雕像。