Ханс Кристиан Э́рстед ( дат. Hans Christian Ørsted ; 14 августа 1777 , Рудкёбинг , о. Лангеланн — 9 марта 1851 , Копенгаген ) — датский учёный , физик , исследователь явлений электромагнетизма .

Иностранный член Лондонского королевского общества (1821) , Парижской академии наук (1842; корреспондент с 1823) , иностранный почётный член Петербургской академии наук (1830) .

Ранние годы

Родился 14 августа 1777 года в маленьком городке Рудкёбинге , расположенном на датском острове Лангеланн . Его отец был аптекарем , денег в семье не было. Начальное образование братья Ханс Кристиан и Андерс получали где придётся: городской парикмахер учил их немецкому ; его жена — датскому ; пастор маленькой церкви научил их правилам грамматики, познакомил с историей и литературой; землемер научил сложению и вычитанию , а приезжий студент впервые рассказал им о свойствах минералов .

С 12 лет Ханс стал помогать своему отцу в аптеке. Здесь он заинтересовался естественными науками и решил поступать в университет .

Учёба в Копенгагенском университете

Университет в столице Дании Копенгагене был основан ещё в 1478 г., но его общеобразовательный уровень был ещё весьма низким. Достаточно сказать, что с начала XVIII века кафедра физики в нём была ликвидирована с целью усилить курс богословия ^{[ источник не указан 1881 день ]} .

В 1794 году (когда ему было 17 лет) Эрстед в качестве абитуриента выезжает в Копенгаген и целый год готовится к экзаменам, которые затем успешно сдаёт. Его брат последовал за ним в Копенгаген и изучал там юриспруденцию . Во время учёбы Эрстед занимается практически всеми возможными дисциплинами. За эссе «Границы поэзии и прозы» ему была присуждена Золотая медаль университета.

Он предпочитал разносторонность профессионализму. Следующая его работа, также высоко оценённая, была посвящена свойствам щелочей, а блестяще защищённая диссертация , за которую он в 1798 году (едва окончив обучение) получил степень доктора философии , была посвящена медицине. По другой версии ^{[ чьей? ]} , степень доктора философии он (без защиты) получил за свой первый опубликованный труд «Метафизические основы естествознания Канта » .

По окончании трёхлетнего обучения в университете Эрстед получил звание фармацевта высшей степени.

Выпускник-фармацевт устроился временным управляющим одной из столичных аптек, но желание заниматься преподаванием привело его к должности адъюнкта (младшая ученая должность в академиях и в вузах; помощник академика или профессора) при университете. Ему было поручено чтение двух лекций в неделю без оплаты труда. Следовательно, он вынужден был продолжать работать в аптеке. Эта работа хоть и отвлекала от науки, но позволяла использовать оборудование аптеки в качестве исследовательской лаборатории.

Три года преподавания в университете не прошли даром. Старательный адъюнкт был замечен начальством и отправлен в заграничную командировку для повышения научной квалификации . Сначала Германия , где произошла встреча командированного учёного с человеком, талант и ум которого оказал глубокое влияние на его научные интересы. Речь идёт о «гениальном фантазёре» и сумасброде, неординарном физике и химике Иоганне Вильгельме Риттере , принципиальном стороннике натурфилософии Шеллинга , идеи которой заключались в том, что будто бы все силы в природе возникают из одних и тех же источников. Эти положения и заинтересовали Эрстеда. Он писал: «Моё твёрдое убеждение, что великое фундаментальное единство пронизывает природу. После того как мы убедились в этом, вдвойне необходимо обратить наше внимание на мир разнообразия, где эта истина найдёт своё единственное подтверждение. Если мы не сделаем этого, единство само по себе становится бесплодным и пустым рассуждением, ведущим к неправильным взглядам» ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

Затем Париж , где он слушал лекции учёных первой величины — физика , химика Бертолле , естествоиспытателя Кювье . Большое впечатление на молодого учёного произвели студенческие лаборатории Парижской политехнической школы — в те времена в Дании таких не было. После них он писал: «Сухие лекции без опытов, какие читают в Берлине, не нравятся мне. Все успехи науки должны начинаться с экспериментов» ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

В 1804 году Эрстед вернулся в Данию. Но с работой в университете у него не все ладилось. Он не мог рассчитывать на государственную оплачиваемую должность. Однако после того как Эрстеду было поручено ведать коллекцией физических и химических приборов, принадлежащих королю , он решается читать частные лекции по физике и химии ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

«Мои лекции по химии, — писал начинающий лектор, — привлекают столько слушателей, что не все могут поместиться в аудитории» ^{[ источник не указан 1091 день ]} . Именно этими лекциями Эрстед доказал администрации университета своё право на оплачиваемую штатную должность. В 1806 году он стал профессором физики, в функции которого входила обязанность экзаменовать кандидатов по философии, а также преподавать физику и химию студентам-медикам и фармацевтам. «Отныне, — писал уже штатный профессор, — я получил привилегию основать физическую школу в Дании, для которой я надеюсь найти среди молодых студентов много талантливых людей» ^{[ источник не указан 1091 день ]} . После этого назначения физика была признана полноправной дисциплиной в Копенгагенском университете ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

В 1812 году Эрстед снова выехал за границу — в Берлин и Париж . И там он написал работу «Исследование идентичности электрических и химических сил». Эта работа свидетельствует о том, что автор продолжает руководствоваться своей философской концепцией . С 1815 года Эрстед — непременный секретарь Датского королевского общества ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

Эрстед был первым современным мыслителем, который подробно описал и дал название мысленному эксперименту . Он использовал латинско-немецкий термин Gedankenexperiment около 1812 года и немецкий термин Gedankenversuch в 1820 году .

История открытия

Главное открытие Эрстеда — впервые экспериментально установленная связь между электрическими и магнитными явлениями. История этого открытия, совершенного зимой 1819 — 1820 учебного года (в одних источниках ^{[ каких? ]} — 15 февраля, в других — ещё в декабре) включает в себя два варианта событий:

Эрстед на лекции в университете демонстрировал нагрев проволоки электричеством от вольтова столба , для чего составил электрическую, или, как тогда говорили, гальваническую цепь. Помимо всего прочего, на демонстрационном столе находился морской компас , поверх стеклянной крышки которого проходил один из проводов. Вдруг кто-то из студентов (здесь показания свидетелей расходятся — говорят ^{[ кто? ]} , это был аспирант, а то и вовсе университетский швейцар) случайно заметил, что, когда Эрстед замкнул цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону. Однако существует мнение ^{[ чьё? ]} , что Эрстед заметил отклонение стрелки сам.

В пользу стороннего наблюдателя говорит то, что сам Эрстед был занят манипуляциями скручивания проводов, к тому же вряд ли бы он, много раз проводивший такой опыт, стал живо интересоваться его ходом.

Однако предыдущие исследования ^{[ какие? ]} Эрстеда и его увлечённость концепцией Шеллинга говорят об обратном. В некоторых источниках ^{[ каких? ]} даже указывается, что Эрстед якобы всюду носил с собой магнит, чтобы непрерывно думать о связи магнетизма и электричества . Возможно, это вымысел, призванный упрочить позицию Эрстеда как первооткрывателя. В самом деле, если Эрстед был так озабочен проблемой, почему он не попытался целенаправленно поставить опыт с электрической цепью и компасом раньше? Ведь компас — одно из наиболее очевидных практических использований магнита. Тем не менее, нельзя отрицать, что над проблемой связи электричества и магнетизма он задумывался , как впрочем, и над проблемами связи других явлений, между которыми никакой связи не было (напомним, что он был приверженцем концепции Шеллинга).

Для начала Эрстед повторил условия своего лекционного опыта, а затем стал их менять. И обнаружил следующее: «Если расстояние от проволоки до стрелки не превосходит ${\displaystyle {\frac {3}{4}}}$ дюйма, отклонение составляет 45°. Если расстояние увеличивать, то угол пропорционально уменьшается. Абсолютная величина отклонения изменяется в зависимости от мощности аппарата» ^{[ источник не указан 1091 день ]} . (Используя данное сообщение, А. М. Ампер вскоре предложит на его принципе , роль которого в развитии электрической науки трудно переоценить.)

После этого Эрстеду удалось совершить ещё одно открытие. Экспериментатор решает проверить действие проводников из различных металлов на стрелку. Для этого берутся проволоки из платины , золота , серебра , латуни , свинца , железа . В результате он обнаруживает, что металлы, которые никогда не обнаруживали магнитных свойств, приобретали их, когда через них протекал электрический ток .

Эрстед стал экранировать стрелку от провода стеклом , деревом , смолой , , камнями, диском электрофора . Экранирование не состоялось. Стрелка упорно отклонялась. Отклонялась даже тогда, когда её поместили в сосуд с водой . Последовал вывод: «Такая передача действия сквозь различные вещества не наблюдалась у обычного электричества и электричества вольтаического» ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

Когда соединительную проволоку Эрстед ставил вертикально, то магнитная стрелка совсем не указывала на неё, а располагалась как бы по касательной к окружности с центром по оси проволоки. Исследователь предложил считать действие проволоки с током вихревым , так как именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра.

Публикации и признание

Уже в июне 1820 года Эрстед напечатал на латинском языке небольшую работу под заголовком: «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку» . В ней учёный резюмировал: «Основной вывод из этих опытов состоит в том, что магнитная стрелка отклоняется от своего положения равновесия под действием вольтаического аппарата и что этот эффект проявляется, когда контур замкнут, и он не проявляется, когда контур разомкнут. Именно потому, что контур оставался разомкнутым, не увенчались успехом попытки такого же рода, сделанные несколько лет тому назад известными физиками» .

В этой же работе он попытался выработать правило, с помощью которого можно было бы заранее определить направление магнитного действия сил, возникающих в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Это правило он сформулировал так: «Полюс, который видит отрицательное электричество входящим над собой, отклоняется к западу, а полюс, который видит его входящим под собой, отклоняется к востоку».

Опыты Эрстеда ставили науку в затруднительное положение. Из экспериментов следовало, что сила, действующая между магнитным полюсом и током в проводнике, направлена не по соединяющей их прямой, а по нормали к этой прямой, то есть перпендикулярно. Этот факт подвергал сомнению всю ньютонианскую систему построения мира. Это почувствовали переводчики, переводившие на французский , итальянский , немецкий и английский языки латинский текст датского учёного. Зачастую, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводили в примечаниях латинский оригинал.

После своего открытия Эрстед стал всемирно признанным учёным ^{[ источник не указан 1091 день ]} . Он был избран членом многих наиболее авторитетных научных обществ: Лондонского королевского общества и Парижской Академии . В частности, в 1830 году его избрали почётным членом Петербургской академии наук . Англичане присудили ему медаль Копли за научные достижения, а из Франции он получил премию в 3000 золотых франков, когда-то назначенную Наполеоном для авторов самых крупных открытий в области электричества. Он продолжил заниматься наукой — в 1822 — 1823 годах , независимо от Ж. Фурье , открыл термоэлектрический эффект и создал первый . Изучал сжимаемость и упругость жидкостей и газов , изобрёл пьезометр (устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления), пытался обнаружить электрические эффекты под действием звука. Занимался также молекулярной физикой , в частности, изучал отклонения от закона Бойля — Мариотта ^{[ источник не указан 1091 день ]} .

Эрстед обладал не только научным, но и педагогическим талантом, вёл просветительскую деятельность: в 1824 году создал Общество по распространению естествознания, в 1829 стал директором организованной по его инициативе Политехнической школы в Копенгагене, которая позже была переименована в Датский технический университет . Эрстед был избран иностранным членом Шведской королевской академии наук в 1822 году и иностранным почётным членом Американской академии искусств и наук в 1849 году .

Эрстед умер в Копенгагене 9 марта 1851 . Его хоронили как национального героя.

Труды в русском переводе

• Эрстед Г. Х. Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку. // В книге: Ампер А. М. Электродинамика. М.: АН СССР, 1954. — 492 с.

Интересные факты

• Эрстед придумал ряд научных терминов для датского языка, некоторые из которых используются и по сей день, например: кислород ( ilt ), водород ( brint ), объём ( rumfang ), плотность ( vægtfylde ).
• В сказке «Два брата» Х. К. Андерсен писал про знаменитых братьев Ханса Кристиана и Андерса Эрстедов.
• Братья Эрстеды — главные герои трилогии Г. Л. Олди и А. Валентинова «Алюмен».

См. также

• Опыт Эрстеда
• Медаль Эрстеда
• Эрстедовские лекции
• Майкл Фарадей
• Электромагнетизм

Примечания

Литература

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• Храмов Ю. А. Эрстед Ханс Кристиан (Oersted Hans Christian) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука , 1983. — С. 312. — 400 с. — 200 000 экз.
• Эрстед (Ørsted) Ханс Кристиан // Экслибрис — Яя. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — С. 243—244. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 30).