来自哥本哈根的实验大师

说起丹麦的哥本哈根大学你会首先想到什么？是在这里观测日食的第谷吗？是安徒生和他的童话吗？还是玻尔和他的哥本哈根学派？实际上，还有一位在科学史上响当当的人物在这里取得了永载科学史册的辉煌成就。他就是汉斯·克里斯蒂安·奥斯特——为人类开启电磁学大门的敲门人。

深受哲学思想启发的物理学家

奥斯特1777年8月14日生于丹麦朗格兰德岛的一个药剂师家庭。12岁起在父亲的药房帮忙，同时自学化学，17岁考入哥本哈根大学，学习药物学、天文、数学和物理等多门学科。青年时期的奥斯特深受德国哲学家康德自然哲学思想的影响，认为宇宙中存在两种基本力——引力和斥力，而其它所有力都是这两种力的变化。因此，他坚信“自然界的各种力具有统一性，可以相互转化”。

1801年，汉斯·奥斯特得到一笔为期三年的游学奖学金，可以出国游学。他在德国遇到了约翰·芮特（Johan Wilhelm Ritter），一位优秀的物理学家，两人成为莫逆之友。芮特深信在电场与磁场之间，隐藏着一种物理关系。奥斯特觉得这点子蛮有意思。他开始朝这学术方向学习发展。奥斯特有教书的天分，他的讲课广受大众欢迎。于1806年，他任聘哥本哈根大学教授。他的研究领域是电学和声学。在他的努力指导与推行之下，哥本哈根大学发展出一套完整的物理和化学课程，并且建立了一系列崭新的实验室。

1812年，他在发表的论文中写道：“我们的物理学将不再零散汇总运动、热、光、电、磁等现象。我们将整个宇宙容纳在一个体系之中。”但在在1820年那个决定性的四月夜晚之前，科学界普遍认为电与磁是两种完全独立的现象。法国物理学家库仑曾断言二者之间没有本质联系，安培和毕奥等权威学者也持相同观点。

讲师手中线，物理掌上珠

奥斯特曾经尝试过各种电磁相互转化的实验。可是，受到当时经典力学普遍以“有心力”作为力的存在形式的思维方式的影响，奥斯特将实验的重点放在从导线的延长线上寻找电流磁力这一方向上。加之实际上单条导线旁小磁针的偏转所需要的电流很大，所以他的努力均以失败告终。

但机会总是偏爱有准备的人。1820年4月，奥斯特在一个演讲中向听众演示铂导线在通电条件下发光发热的现象。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。并且将导线更换为各种导体材质均不会影响小磁针偏转现象的发生。

其后，奥斯特将他的发现写成了论文发给全世界著名的科学家，在安培、法拉第、麦克斯韦等科学家如同长跑般的接力研究下，人类开启了电磁学这一宏伟的新领域，成为了物理学家掌上一颗开疆拓土的明珠。人类的科学史翻开了新的一页。1851年奥斯特去世时，电磁学已从一门孤立的学科发展为完整的理论体系。三十年后，麦克斯韦用方程组完美统一了电与磁的规律；又过十年，赫兹通过实验证实电磁波的存在，为无线电通信开辟道路。如今，我们的世界被电动机、发电机、变压器和无数电子设备包围——这些改变人类文明的发明，都始于1820年哥本哈根那个夜晚，一枚小小磁针的偏转。

鲜为人知的友谊

不为很多人所知的是，奥斯特与丹麦童话大师安徒生之间有一段深厚的友谊。安徒生16岁时初次拜访44岁的奥斯特，后来发展为每周一次的聚会。两人互称“小汉斯·克里斯蒂安”和“大汉斯·克里斯蒂安”。

安徒生的创作深受奥斯特自然观的影响。奥斯特的整体论思想强调自然与人类精神的联系，认为“同一神圣理性反映在自然现象、人类精神及艺术创造中”。这一思想在安徒生1845年的童话《钟渊》等作品中留下深刻印记。

奥斯特慧眼识才，在安徒生创作初期就断言：“《即兴诗人》使你成名，童话将使你不朽。”而安徒生1859年创作的《两兄弟》，正是以奥斯特兄弟为原型。

科学精神铸于永恒

为了纪念奥斯特在电磁学领域取得的伟大成就，在旧制CGS电磁单位制中，使用奥斯特（Oe）作为磁场强度的单位。其定义为在真空中，当一根无限长、横截面无限小的直线导线中通有 1/2π 绝对安培（约 0.1 安培）的恒定电流时，在距离该导线 1 厘米处所产生的磁场强度。而现代国际单位制中磁场强度的单位是安培/米。

奥斯特的成就告诉我们：也许科学的伟大发现源自一次偶然，但在这次偶然发生前，孜孜不倦的知识积累和长久思考锻炼出的科学思维与科学直觉都是伟大科学发现中不可或缺的必要条件。而在实验中把握不易被察觉的细节并提出有价值的问题也是科学研究所需要的重要素养。奥斯特渴望求知和严谨求真的科学精神值得我们每个人学习。

奥斯特的名字不仅刻在磁场强度单位“奥斯特”上，更刻在人类探索自然的永恒征程中。