H·C·奥斯特卓著而却倍受刁难的科研与执教人生

程民治 朱爱国 王向贤

（巢湖学院物理与电子科学系，安徽 巢湖 238000）

H·C·奥斯特卓著而却倍受刁难的科研与执教人生

程民治 朱爱国 王向贤

（巢湖学院物理与电子科学系，安徽 巢湖 238000）

本文通过对奥斯特的生平、科学贡献和热衷于科学教育事业的简要介绍，揭示了他成功的秘诀在于能够博采众长、兼收并蓄，从而使他极富科学哲学头脑和非常重视实验。同时也指出了奥斯特发现电流磁效应后所受到的不公正评价。

奥斯特；电流磁效应；科学哲学；教育家

物理学史表明，丹麦人都以拥有奥斯特（H·C·Oersted，1777-1851）这位举世瞩目的伟大科学家和教育家，而倍感光荣、自豪和骄傲。当这颗科学名星陨落后，丹麦当局特意将哥本哈根的一条繁华而美丽的长街和一个漂亮的公园，分别命名为“奥斯特路”和“奥斯特公园”，公园里还耸立着一座巍峨的奥斯特雕像。不仅如此，1908年丹麦“促进自然科学学会”还颁布了“奥斯特奖章”，奖励那些对物理学作出了重大贡献的科学家。特别值得一提的是，不仅“奥斯特”于1934年被国际物理学界决定作为磁场强度的单位；而且美国物理教师协会还在1937年颁布了另一种“奥斯特奖章”，奖给作出了卓越成就的物理教师。由此足见，奥斯特在科学知识的创新与传授上所取得的显赫业绩，非同一般，他已被丹麦和全世界人民所世代铭记。然而，令人遗憾和痛心的是，对奥斯特杰出的科学贡献，从1821年起，也还存在着各种非议，使他受到了一些不公正的评价，虽然这并不奇怪，也不足以抹杀奥斯特的科学功劳。但笔者认为，此类流传了两个世纪之久的谬误之见，不仅影响我们对一个伟大人物的评价，也误导我们对物理学发展史的正确认识，必须予以澄清。

1 广泛涉猎博采众长的成功之路

1777年8月14日，奥斯特生于丹麦路克宾（Rudkobing）小岛的一个贫穷的药剂师的家庭。由于经济拮据，父亲不得不为儿子四处求师，因此，奥斯特小时曾接受过商人、法官、教师和大学预科生等的早期教育，虽然比较混乱，但也较为系统地学习了算术的四则运算及拉丁文、英语和法语。从11岁起，由于奥斯特帮忙其父配药，因此从父亲那儿，他学到了一些化学的基本知识，由此培养了他对自然科学的兴趣。

1794年他考入了哥本哈根大学的免费生，一边当家庭教师一边在学校学习医学和自然科学。在大学阶段，奥斯特曾分别以一篇美学论文和另一篇题为《关于安尼奥廷（amniotin）液体的产生和功能》的医学论文，而先后获得两次大学金质奖章。[1]也恰在此时，他对I·康德的批判哲学发生了浓郁的兴趣，并在哥本哈根于1798年新创刊的一份研究I·康德哲学的杂志社任编辑。1799年，他还以一篇发表在该刊物上的优秀论文，获得了哲学博士学位。在这篇题为《论自然科学的形而上学基础》的论文中，奥斯特较为系统地论述了I·康德的哲学思想对自然科学的指导作用。由于奥斯特是一个深受I·康德关于各种自然力相互转化的哲学思想影响的人，自然界各种现象相互联系的观点早就在他的脑海里形成。他曾说过：“我们的物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的任何其他现象的零散的罗列，而我们将把整个宇宙容纳在一个体系中。”[2]

取得博士学位后，奥斯特于1800年在哥本哈根大学受到百般刁难，几经周折后，才求得一个无薪助教的职位。虽然如此，却给他带来了一个极好的机遇。因为对他而言，最幸运的是自从来到该校工作以后，他分别于1801-1803年、1812年和1822年，先后3次获得了赴德、法、英3国考察的机会。在国外，奥斯特通过求师访友、实地调研和查阅各种文献资料等手段，如饥似渴、广泛涉猎，取之精华、去之糟粕，使他从不同国家的著名学者那里博采了众家之长。这不仅极大地丰富了他多门学科的自然科学知识，更新了他的教育理念；而且就在这一时期，形成了他成熟、完整和正确的科学哲学观。这从以下史料中能够得到有力的佐证：

在奥斯特首次出国考察期间，他曾去德国的耶拿，拜访了一位年轻的化学家里特尔 （J·W·Ritter），并与他一起作了许多电流方面的实验，成功地揭示了电、热、光和化学效应之间的联系。与此同时，奥斯特还在柏林研究了F·谢林的自然哲学著作，在F·谢林思想的影响下，他坚信所有的自然力都是由同一个原因引起的，但却抛弃了F·谢林轻视实验的观点。这时的“奥斯特已经成了一个彻头彻尾的动力论者。”[3]而在巴黎，他除了十分欣赏法国高度发展的自然科学外，最感兴趣的是法国颇有名气的综合工业学校，当他了解到这些学校是如此注重为学生们开设实验课程时，奥斯特曾感叹地说：“柏林那种没有实验技艺的、枯燥的演讲，一点也不引起我的兴趣，因为所有的科学进步，毕竟都从实验开始。”[1]这也大大冲淡了德国自然哲学对他的影响，使他远离了那种忽视实践，过分热衷于纯思辨、推理的氛围。

奥斯特的第二次出国访问，便对德国的自然哲学采取了更进一步的批评。就在他于1813年撰写的一本书《关于化学力和电力的同一性的研究》[3]中明确指出：“我坚信……一个伟大的基本的统一渗透了整个自然，但在我们确信这一点时，我们有双倍的必要把注意力转向多姿多彩的世界，这个真理在这个多彩的世界里可以得到确证。如果我们不这样做，统一就会成为一个无聊、空虚的观点。”足见，此时的奥斯特终于形成了一种促使他日后能够作出伟大发现的科学哲学观，即自然力的统一，必须在丰富的自然界里用实验去证实，而那种仅仅依靠抽象、空虚的思辨和无聊的争论是无济于事的。

当奥斯特第三次赴德、法、英三国考察时，他的科学哲学观就更加旗帜鲜明了。譬如就在1823年的2月23日，他在巴黎写给家人的信中是这样说的：“……在这儿我结识的一些熟人，一天比一天更热情、更亲密；与他们交往，使我在科学方面得到了极大的益处。……广泛从事多区科学研究，而不只精通一门学科……如果在德国，当我看到自然哲学是如何被错误地滥用时，我一定会起来反对他；而在法国，我又觉得应当更多地号召人们保护自然哲学，或者更确切地说，我感受到了科学思想的基本差别。”[1]

从上文中我们不难发现，奥斯特后来之所以能在欧洲科学界群英的竞争中，独占鳌头，在于他善于从不同国家吸取其精华，博采众长，兼收并蓄。他成功的关键就是：既重视科学哲学的向导作用，又十分强调实验研究。

然而出人意料之外的是，虽然I·康德批判哲学和F·谢林自然哲学的思想精髓，对奥斯特日后从事教学和科学研究产生了深远的良好影响，但也因此对他的生前和生后带来了许多麻烦。其根本原因在于：当时的科学界正在把自然哲学当作落水狗痛打，任何一个科学家只要一谈起自然界的统一，都会遭到群起而攻之。奥斯特因此而遇到的第一个麻烦，就是他于1800年申请要求在哥本哈根大学任教时，所遭到的大学当局的拒绝。原因就是他推崇I·康德等人的自然哲学观点。后经奥斯特的许多朋友的鼎力帮助，大学当局才勉强任命他为如上所述的无薪助教；他所遭受到的第二个麻烦，就是工作后为学生开设实验课程和自己从事实验研究所遇到的各种障碍。因为奥斯特从一开始就坚定地将自己的哲学观点直接地运用于教学与科研实践中，而不象其他大部分的人终日忙于滥用自然哲学，而不作任何一点实验研究；奥斯特面临的第三个麻烦为，即使他后来作出了具有里程碑意义的伟大贡献，即发现了电流的磁效应，但最终也逃脱不了一些人扭曲事实真相的评价。关于这个问题，笔者在下文中，还将作进一步的论述。

2 发现电流磁效应后有褒又有贬

自从库仑（C-A·Coulomb）提出电与磁有着本质上的区别以来，很少有人再会去考虑它们之间的内在联系。但奥斯特在进行电磁研究时，则以I·康德关于“基本力”可以转化为其他各种具体形式的力的思想，以及F·谢林的自然哲学里有一种基本的、关于两极对立物和它们统一的观点指导下，重新反思了如上所述的他于1801年与里特尔共同完成的电化学研究的实验结果，十分自信地认为，电与磁一定存在着某种方式的内在联系。正如他在1806年所发表的一篇研究论文中所指出的那样：“我们现在所有有关电的一切，对磁学都适用。磁的作用也始于极性，而且它在将以波动形式传递，如同电那样。”并承认，“要证明这一点是很困难的”。[4]几经周折后，到了1819年冬天，奥斯特猜想到，看来在电流方向磁效应是不存在的，必须在相对于电流方向的横向上去寻找。在完成了这一过去谁也没有想到过的艰难而关键性的跨越之后，于1820年4月一天晚上的学术讲座上，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，但现象并不显眼。紧接着，经过了3个月的深入研究，通过选择优质的伽伐尼电池和增大导线半径的方法，奥斯特获得了显著的实验效果，即“电流产生的磁效应应绕电流作圆周运动。”1820年7月21日，他在一篇题为《关于电冲突对磁针影响的实验》的论文中，[5]公布了自己这一激动人心的伟大发现。在这篇只有4页纸的划时代文献中，奥斯特写道：“我们把在导体中和周围空间所发生的这种效应称为电冲突（conflietus electrici）。……上述事实充分表明，电冲突不是被限制在导体上，而是分布在周围空间里。由上述事实我们还可以得出结论：电冲突是按环绕导线进行的圆形分布的，否则就无法说明，为什么联接电源的导线的一段放在磁极下面时，磁极被推向东方，而放在磁极上面时，就被推向西方。只有圆才具有这种性质，在对面的部分里其运动方向相反。”

这篇论证了电与磁可以相互转化的开创性论文，立即被送到欧洲各国的学会和学者手中，德国和英国迅速将其译文刊登在当年的学术杂志上。在法国，更是产生了不可估量的巨大反响，并以此为契机，很快导致了安培（A·M·Ampère）和毕奥（J·B·Biot）等人作出许多举世瞩目的重大发现。在英国，则诱发了法拉第（M·Faraday）发现了电磁感应现象。

正当人们在为奥斯特这一彪炳史册的伟大发现而奔走相告、欢欣鼓舞之时，一些违背事实根据的奇谈怪论也接踵而来，甚至时至现代，仍然还有人睁着眼睛说瞎话。这些别有用心的人说什么奥斯特的发现纯属偶然，更有甚者说什么奥斯特的发现根本不是他的功劳，而是由一个看门人或者其他什么人作出的。例如，当年德国《物理年鉴》的编辑吉尔伯特（L·W·Gilbert）在该刊物中毫不掩饰地指出，他根本就不相信来自哥本哈根的报告；他还在奥斯特的译文中加了一个引言：“上一个冬天，哥本哈根的奥斯特教授在讲电磁学课时所偶然碰上的事件，是任何探索活动中都不会有的。 ”又如，美国的帕克（B·Parker）在 1986年出版的《爱因斯坦的梦》一书中写道：“一天，奥斯特正在教室里演示电流，当他把导线接上电时，碰巧有一个指南针靠在一根导线旁。他注意到，每次接上电源时，指南针就会摆动，这只在磁场产生时，才可能发生。因此，由这一简单的幸运事件，奥斯特作出了电流产生磁场的演示实验。”[6]从此，偶然发现的说法绵绵无绝期，乃至时至今日，仍然还没有完全肃清其影响。

当然，一个惊人的发现要被人们所广为接受，受一些波折总是在所难免的，物理学其他的发明史实深刻地印证了这一点。但是谎言最终掩盖不了铁的事实。因为为了探索电流的磁效应，奥斯特毕竟为此而孜孜不倦地奋斗了14个春秋（1806-1820年）。况且奥斯特的结论，别人随时可以用实验轻而易举地加以重复。还是美国科学史家斯陶福 （R·C·Stauffer） 说得好：“在科学史中，任何设想不论它如何奇妙，只要它导致了重要的实验发现，就应当引起我们的注意。由此奥斯特从F·谢林的‘美妙而伟大的思想’和从一般自然哲学原理所接受的激励、以及里特尔的实验和思考的双重影响，应该被承认是关于物理学中重要发现的因素。这可以作为例子，说明在科学王国外的智力因素，对科学发展具有潜在力的影响。”[7]

笔者认为，奥斯特关于电流磁效应的伟大发现其重要意义在于：（1）打破了人们长期以来所认定的电与磁之间毫不相干的传统观念，开辟了电磁联系的探索之路；（2）阿拉果（Arago）声称：“奥斯特的实验同力学的基本原理完全矛盾。”[2]这是因为奥斯特所发现的力是一种旋转力，这种力与当时人们所普遍认为的只具有推拉性质的中心力观念，是一个极大的冲击；（3）它揭开了日后人类社会电力技术时代来临的帷幕，使未来电力、电器设备的制造和应用成为可能。诚如法拉第所言，这个发现“猛然打开了科学中一个黑暗领域的大门”。[2]

此外，奥斯特还于1825年最早提炼出铝，但纯度不高。他的最后一项研究是40年代末期对抗磁体的研究，即他试图用反极性和反感应效应来解释物质的抗磁性。虽然在这方面的成就不如法拉第，[8]但奥斯特研究抗磁体的方法仍具有很深的影响。

3 热衷于科学教育事业硕果累累

信奉动力学的奥斯特，不仅找到了一把能够打开电与磁关系的迷宫的钥匙，而且还是一位伟大的教育家。在上文中我们已经提及，1800年，奥斯特被哥本哈根大学任命为没有工资的助教，每周给医学系学生讲授两个小时的课程。显然，这对他而言，并非是一个理想的职业，他当时完全可以凭自己已经取得的药剂师的资格，去谋一份收入丰厚的职业。但由于他天生就对教育事业情有独钟，于是，选择了前者，放弃了后者。在他看来，前者虽然不会给他带来金钱，但却给他带来幸福、快乐和充实。上任之后，他还自作主张、积极主动地给学生增开了实验课程。这在当时的丹麦和欧洲的其他许多地方来说，确实是一个史无前例的新举措，大部分学者对实验还知之甚微。学校不给实验室，奥斯特就利用他管理的制药设备和场地来开设实验课。同一年，他还进行了自己有生以来第一次物理学研究，不仅制造出一个结构新颖的小蓄电池，而且还发明了一种气体伏特计。

1804年，正当奥斯特首次出国考察返回后，他婉言谢绝了一位朋友的忠告，即劝他从事可以获得高薪的应用化学课题的研究，毅然决然地选择了一个没有固定收入的工作，即管理属于国王的一大批化学和物理仪器。到任后，为了维持生计，更是出于推行科普教育之目的，他立即举办了一些收费的演讲，介绍有关物理和化学方面的知识和当时的最新的进展。由于这些演讲深入浅出、通俗易懂、内容丰富，又极具启发性和号召力，其结果不仅听众与日俱增，而且给他们留下了难以忘怀的美好记忆。如其中一位热心的听众，在事隔几年后还津津有味地回顾说：“他的演讲往往由一些尖锐的置疑开始，再把一些相互独立的对象结合在一起，构成一个整体，因此给我们留下了深刻的印象。……他的演讲很有说服力，甚至是一种力量，至少对那些还没有受到固有成见限制的、对新的不同寻常的事物很敏感的年青人来说，是很难抗拒的。”[9]

由于奥斯特精彩的演讲，他于1806年被哥本哈根大学任命为物理学特殊教授，负责考察哲学专业参加考试的学生，并承担了医学和药物学两个专业学生的物理学与化学的授课任务。虽然报酬很低，但他却十分乐意。因为他壮志凌云，渴望能在这些学生中发现部分优秀人才，以便日后能在丹麦形成一个物理学派。在教学之余，他还制定了一个改革物理教学的提案，强调实验科学对一个国家科技的腾飞，有着至关重要的作用。

奥斯特的主要著作涉及面很广，并且大部分集中反映在教学领域。其中《奥斯特科学论文》牵涉到科学研究；《应该如何编写物理学教材》和《通过系列实验来解释电学原理的简易方法》是属于教学方法探讨方面的；而《自然科学一般法则》（Ⅰ）则是专门讨论力学和声学的一本优秀的教材，它的教学效果成功率之高，反响之好，以至于该书从1809年在国内首次发行起，一直在丹麦使用了50年之久。

1815年，丹麦国王将他自己收集的实验仪器赠送哥本哈根大学，并增拨了学校的经费。奥斯特趁此良机，在校内成功地创建了第一个化学研究实验室。这个实验室规模虽然不大，设备也较差，但却拥有一个响亮的名称：“皇家化学研究室”。

1817年，奥斯特以他高超的专业学术水平、良好的教学效果和所取得的其他出色的工作业绩，终于成了哥本哈根大学的物理学教授，并被委任为该大学管理委员会的成员。

1823年，奥斯特赴英国考察时，因受英国科学普及工作的启发，决心加以效仿。经过一年的紧张筹备，他在丹麦创立了自然科学普及学会。在发起书上，奥斯特意味深长地指出：“有关自然法则的知识，构成了人类整体知识和人类文化的基本部分。虽然我们不太习惯于承认这个事实，但这个事实却实实在在地存在着。”普及学会竭尽全力鼓励把自然科学知识引进学校，特别是对那些愿意将物理学作为一门课程开设的学校，学会可以将教材租借或捐赠给他们。果然功夫不负有心人，到了1845年物理学终于被列为丹麦中学常规的课程。

奥斯特非常重视自然科学在实践中的应用，如上所述，他早在第一次出国访学时，就十分赞赏法国开设的一些颇有名气的综合工业学校。于是，1827年奥斯特向丹麦政府提议建立综合技术学院。为此，他拟定了一份尽可能详细的计划，其中包括：只要在大学现有的基础上适当地增加一些师资和设备，而毋需大量投资，即可建立一所这样的学院；综合技术学院的教师应该享有与大学教授同等的地位等。奥斯特的建议终于被政府所采纳，1829年秋天，丹麦综合技术学院正式挂牌成立，奥斯特被任命为该学院院长和物理教授。在开学典礼上，他慷慨激昂地发表了题为“自然科学应用的文化效应”的精彩演讲。

综合技术学院现已更名为丹麦皇家技术学院，它在欧洲工程技术学院中享有盛名；同时也为振兴丹麦的工业和促进经济的繁荣，作出了卓越的贡献。无疑，这一切都与奥斯特的远见卓识和勤恳努力息息相关的。

1851年3月9日，奥斯特在哥本哈根逝世，享年74岁。后人为了纪念他，专门在丹麦皇家技术学院内设有一个奥斯特博物馆，馆内收藏了奥斯特当年做实验时所用过的一些仪器，其中包括那只著名的指南针。笔者坚信，谎言或者非议终将会被揭穿，奥斯特发现了电流的磁效应，这是一个不争的历史事实。

[1]J·R·Nielson，Am.Phy.Teacher，Jan.1939.

[2]申先甲，张锡鑫等.物理学史简编[M].济南：山东教育出版社，1985.

[3]H·C·Oersted，Recherches sur I’identité des forces Chimiques et électriques，Paris.

[4]H·C·Oersted，”Des forces électriques considerees comme des forces chimiques”，J·Ph-ysique，1806.

[5]H·C·Oersted，Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum maqneticam，Cope-nhagen，1820.

[6]Barry Parker，Einstein’s Dream，New York：Plenum Press，1986.

[7]R·C·Stauffer，ISIS，1957.

[8]物理学编辑委员会.中国大百科全书（物理学Ⅰ）[M].北京：中国大百科全书出版社，1987.

[9]杨建邺，刘剑波.伟大的科学家、教育家 H·C·奥斯特[J].自然辩证法通讯，1996，（18）:6，63-71.

H·C·OERSTED:AN OUTSTANDING BUT AN EXTREMELY DIFFICULT LIFE ON RESEARCH AND TEACHING

CHENG Min-zhi ZHU Ai-guo WANG Xiang-xian
（Physics and electronics Department of ChaoHu College，Anhui Chaohu 238000）

For Oersted，all his life，scientific contribute and enthusiasm for education were introduced.It revealed that he highed on philosophy and payed attention to experiment for his allr-ound ability.Also，he was appraised unrighteously because he discovered current magnetic effect.

H·C·Oersted； Current Magnetic effect； Scientific philosophy； Educationist

K826.11

A

1672－2868（2010）06－0048－05

2010－10－05

巢湖学院教授科研启动基金资助项目

程民治（1945－），男，安徽绩溪人。巢湖学院物理系教授。研究方向：物理学史，理论物理和科学哲学的教学。

责任编辑：宏 彬