“同性相斥,異性相吸”,是世間的基本法則。 嗯,我說(shuō)的是磁。 磁場(chǎng)是廣泛存在的,地球,恒星(如太陽(yáng)),星系(如銀河系),行星、衛(wèi)星,以及星際空間和星系際空間,都存在著磁場(chǎng)。 古往今來(lái),對(duì)世界文明有杰出貢獻(xiàn)的許多發(fā)明都或多或少涉及到磁。地球磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)航方面非常重要,沒(méi)有地磁,也絕不會(huì)有人類(lèi)偉大的大航海時(shí)代。 據(jù)說(shuō)希臘哲學(xué)家泰勒斯是最早認(rèn)識(shí)磁性的,不過(guò)他認(rèn)為摩擦琥珀吸引草屑和磁石吸引鐵片,都是因?yàn)椤坝徐`魂”。 而中國(guó)對(duì)磁的最早研究出現(xiàn)在公元前4世紀(jì)編寫(xiě)的《鬼谷子》一書(shū)中,這可能是鬼谷子穿越而來(lái)的又一個(gè)佐證。 我們很早就知道用磁場(chǎng)來(lái)做指南針,最早的指南針是司南,我們引以自豪的四大發(fā)明之一啊,無(wú)人不知。 但是很久以來(lái),人類(lèi)一直搞不清楚什么是'磁'? 1820年,一位名叫奧斯特的開(kāi)路先鋒,“猛然打開(kāi)了一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的大門(mén),那里過(guò)去是一片漆黑的,如今充滿(mǎn)了光明?!比祟?lèi)歷史上,他第一次發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。 整個(gè)科學(xué)界都為之震驚,整個(gè)歐洲都在重復(fù)和發(fā)展奧斯特的實(shí)驗(yàn)。 安培回歸科學(xué)后,也對(duì)此深深著迷,他開(kāi)始在奧斯特的肩膀上研究電流,僅僅花了兩周時(shí)間,他就提出了安培右手定則:將右手的大拇指指向電流I方向,再將四根手指握緊電線(xiàn),則彎曲的方向?qū)Q定磁場(chǎng)B的方向。 每一個(gè)完成義務(wù)教育的人都學(xué)過(guò)這個(gè)右手法則,你從小豎起大拇指向安培致敬的時(shí)候,同時(shí)指示了電流方向。 接下來(lái)他連續(xù)進(jìn)行了幾個(gè)著名的關(guān)于電流相互作用的精巧實(shí)驗(yàn),導(dǎo)出兩個(gè)電流元之間的相互作用力公式。 1822年,他革命性地提出:平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)之間存在相互影響,電流方向相同則相互吸引,若相反就相互排斥。 安培創(chuàng)造了「電流」這個(gè)名詞,提出了電流慣例上的符號(hào)I(來(lái)自法語(yǔ)意為電流強(qiáng)度),又將正電流動(dòng)的方向定為電流的方向。 幾年后,他解開(kāi)了千年的謎團(tuán),提出了一個(gè)驚世駭俗的定律:『磁場(chǎng)是電子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的』。這就是極為著名的『安培定律』。 這是一個(gè)將磁場(chǎng)大小與產(chǎn)生磁場(chǎng)大小的電流聯(lián)系起來(lái)的方程式。這個(gè)等式,需要大學(xué)水平的數(shù)學(xué)。如果用差分形式,磁場(chǎng)(B)與電流密度(J)的關(guān)系是這樣的: 只要有磁作用的地方,就要有安培定律,它是磁學(xué)的基本定律,決定了磁場(chǎng)的性質(zhì),并奠定了電磁理論的基礎(chǔ)。 英雄識(shí)英雄,麥克斯韋知道安培工作的價(jià)值:“安培為建立電流間的作用定律而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究在科學(xué)上是最光輝的成就,整個(gè)理論和實(shí)驗(yàn)似乎是從‘電學(xué)中的牛頓’的頭腦中跳躍出來(lái)的,曾在那里得到全盤(pán)思考和全副武裝,它們是完善的無(wú)懈可擊的。它們總結(jié)在一個(gè)公式中,所有電磁現(xiàn)象都可以從這個(gè)公式推導(dǎo)出來(lái),這個(gè)公式將永遠(yuǎn)是電動(dòng)力學(xué)的基本公式?!?/p> 對(duì)當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家包括愛(ài)因斯坦而言,麥克斯韋是神一樣的存在。他用四個(gè)方程式就包羅萬(wàn)有整個(gè)電磁場(chǎng)理論。 德國(guó)物理學(xué)家波爾茲曼贊之為“出自上帝之手”! 江湖傳說(shuō):任何一個(gè)人能把這幾個(gè)公式全看懂,一定會(huì)感到背后有涼風(fēng)——如果沒(méi)有上帝,怎么解釋如此完美的方程? 這四個(gè)方程式的最后一個(gè)就是安培定律加上時(shí)間變量后的擴(kuò)展,又被稱(chēng)為安培-麥克斯韋定律。 浪子安培回歸科學(xué)短短幾年時(shí)間,就為科學(xué)做出了巨大貢獻(xiàn),他被稱(chēng)為電動(dòng)力學(xué)之父。 |
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