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钞票上的著名科学家(下)
http://www.100md.com 2017年11月1日 百科知识2017年第21期
     11.“百算神童”高斯(1777~1855)

    和欧拉类似,德国科学家高斯也在许多科学领域都有重大贡献。例如,在大地测量、电磁学与光学等领域的杰出成果。

    高斯的绰号是“百算神童”,源于他年仅10岁时,就以闪电般的速度算出了老师要全班同学求解的题目“1+2+3+…+100=?”。

    年仅16岁的高斯,就“凭直觉”先于其他数学家猜测出了素数定理;22岁就率先证明了代数基本定理。他24岁出版的传世之作《算术研究》一书,为数论开辟了一个新纪元。因为在几乎所有数学分支学科都有重大成果,所以高斯也被尊称为“数学王子”。在他辞世后不久,德国汉诺威公国的最后一个国王乔治五世,就敕令铸造了一枚直径7厘米的纪念章赠给高斯家族,上面写着“君王乔治向数学家之王致敬”。

    1989年至2001年在德国流通的10马克纸币上,印有高斯的肖像和他的部分成果。

    12.“万磁之王”奥斯特(1777~1851)

    古代发现的“顿牟缀芥”的电现象和“磁石引针”的磁现象,使人们长期思考:电和磁究竟有没有联系?法国物理学家库仑认为:“电就是电,磁就是磁,它们之间不可能有联系。”

    然而,在1731年的一次惊雷闪电之后,一名英国商人偶然发现他的一箱新刀叉竟然有了磁性。1751年,美国科学家富兰克林发现莱顿瓶放电后,附近的缝纫针也被磁化了……

    “是电生的磁吗?”一直没有人能得出满意的答案。

    1820年4月的一天晚上,丹麦物理学家奥斯特在哥本哈根给一些颇有教养的人讲“伽伐尼电”。当他在实验中无意识地扳动电源开关时,偶然发现一枚放在细长铂丝导线附近的小磁针轻微地晃动了一下……

    这就是著名的“电流的磁效应”,简称“电生磁”——后来称为“电磁学第一定律”。

    奥斯特在人类科学史上首次验证了电和磁有必然联系,是他长期寻找电和磁这两类自然界力之间联系的结果。这也是当今人们寻找宇宙间几种力统一的起点,所以“电生磁”的意义并不限于这一事件本身——辩证唯物主义认为,自然界的事物都是互相关联的,所以“电生磁”的发现在哲学上也有重要意义。

    奥斯特因为发现“电生磁”而名声大噪:英法两国相继聘他为皇家学会会员或科学院院士……

    1961~1970年,在丹麦发行的100克朗纸币上,有奥斯特的肖像与他发现电流磁效应的装置图。

    13.“火车之父”斯蒂芬森(1781~1848)

    2017年6月26日,速度可达400千米/小时的“中国标准”动车组“复兴”号,分别从京沪首发,上演了中国“高铁版”的“双城记”。

    距今192年之前的1825年9月27日,载重90吨、速度为24千米/小时的机车(后人称为火车)“运动”号——世界上正式启用的第一列实用旅客列车,运载着450名旅客,也演出了“双城记”——从英国的达灵顿到斯托克顿。它的“导演”就是研制这台蒸汽机车的英国发明家斯蒂芬森。他此前于1813年研制的第一台火车头“布吕歇尔”号,在次年夏天成功地牵引了30吨的负载。

    1829年,英国举行过一次从曼彻斯特到利物浦(这条铁路在1830年9月15日正式对外开放运营)的机车竞速比赛,斯蒂芬森和他的儿子研制的新机车“火箭”号以56千米/小时的速度获胜。在以后的10年中,他研制了12辆类似的火车头。随着铁路建设在英国、欧洲大陆和北美洲迅速展开,斯蒂芬森继续作为这种革命性的运输工具的主要指导者,解决许多铁道线路选线、铁路建设、桥梁设计、机车和车辆制造等问题,并在国内外许多铁路工程中担任顾问。1847~1848年,他担任了机械工程学会第一任主席。

    虽然以电为动力的“复兴”号并不是蒸汽机车的翻版,但其肇始却是蒸汽机车。

    令人难以置信的是,出生在伙夫之家、8岁下矿井打工、31岁被任命为采矿工程师的斯蒂芬森,直到18岁进夜校读书之前还是一个文盲(19岁才会写自己的名字)。斯蒂芬森从1810年著手研制蒸汽机车,1821年开始建造英国的第一条公用铁路(从达灵顿到斯托克顿),两年后建立了英国第一家机车厂,他也因此与前述对铁路运输的重大贡献被誉为“铁路之父”。英国工程师、科学家布鲁内尔在18世纪30年代提出了当今国际通用的4英尺8.5英寸(约合1435毫米)标准轨距。为什么要采用1435毫米?原因之一是为了纪念斯蒂芬森:前述“运动”号,就行驶在1435毫米轨距的铁路上。

    在英国于1970年发行的E系列5英镑纸币背面,印有斯蒂芬森的肖像,以及“火箭”号的火车头。

    14.“经典电动力学之父”法拉第

    (1791~1867)

    不管我们把当今的时代称为航天时代还是原子时代,但对日常生活来说,都没有称为电气时代更具有广泛性和概括性。

    无论是对电磁学做出过巨大贡献的库仑、伏特、奥斯特,还是安培、楞次、欧姆等,在这个领域都无法与“英国电磁学双子星”法拉第与麦克斯韦相提并论。

    出生贫寒、主要靠自学成才的法拉第数学较差,但擅长物理、化学实验的探索,所以被称为实验物理学家、实验化学家——两个电解定律以他的名字命名,诸如阳极、阴极、电极、离子等使用至今的通俗名词也是他首先提出来的。麦克斯韦则正好相反——多才多艺的“神童”,数学特好,擅长理论概括。1860年,29岁的麦克斯韦到伦敦皇家学院任教,随即特地拜访比他大40岁的法拉第。在这次永载史册的难忘会晤之后的1862、1864年,麦克斯韦分别发表了一篇论文,划时代地将纷繁杂乱的电磁现象、电磁场理论用简洁、对称、完美的数学形式统一为一种完整的学说,创建了经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。

    那么,麦克斯韦是如何创立包含此前所有电磁研究成果,并预言存在电磁波的电磁场理论的呢?这得益于上述那次难忘的会晤。 (陈梅)
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