能量的国际单位 道德经之有生於无(2)

地球是一个大磁体，当地球表面的磁体可以自由转动时，就会因磁体同性相斥、异性相吸的性质指示南北。指南针是中国古代四大发明之一，它的发明对人类的科学技术和文明的发展，起了无可估量的作用。在历史上人类认为电和磁是两种截然无关的现象，电学和磁学的一直彼此独立地进行研究。

1600年英国物理学家吉尔伯特在《论磁、磁体和作为一个巨大的磁体的地球》一书中，指出电和磁深刻的差异，磁是几种少数磁体具有的性质，电是物体摩擦具有的普遍性质。

1746年荷兰莱顿大学的教授马森布罗克与德国卡明大教堂副主教冯·克莱斯特，分别独立研制出电容器莱顿瓶。1751年美国物理学家本杰明·富兰克林发现用莱顿瓶放电的方法可以使焊条、钢针磁化或退磁，1752年富兰克林做了用风筝把雷电收集到莱顿瓶中的著名费城实验，当时关于闪电改变钢铁物件磁性的事情屡见报道，想不到这与电流之间有何联系。

1785~1789年法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑用扭秤测量静电力和磁力导出著名的库仑定律，真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，同名电荷相斥，异名电荷相吸。

1820年丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现电流周围存在磁场，电流是电荷定向运动产生的，所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的，奥斯特发现电和磁的关系使物理界大为震动。奥斯特发现的电流磁效应是物理史上的重大发现之一。

1820年法国物理学家让·巴蒂斯特·毕奥和菲利克斯·萨伐尔发布《运动的电传递给金属的磁化力》论文，他们发现直线电流对磁极的作用正比于电流的强度，反比于它们之间的距离，作用的方向则垂直于磁极到导线的垂线。

1820年法国物理学家安德烈·玛丽·安培发现磁对运动电荷产生作用力，揭示磁现象与电荷的运动有密切的联系。1822年安培通过实验得出安培定律即右手螺旋定则，安培创造了电流这个名词，又将正电流动的方向定为电流的方向，电流的国际单位即以“安培”命名，安培定律的建立奠定了电磁理论的基础。

1831年英国物理学家迈克尔·法拉第发现磁电感应产生的条件，揭示了电与磁相互联系和转化的电磁感应现象，1831年法拉第发明了圆盘发电机，是人类创造出的第一个发电机。1865年英国伟大的物理学家和经典电动力学创始人，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦把静电学的库仑定律，静磁学的毕奥和萨伐尔定律，电流磁性的安培定律，法拉第电磁感应定律综合起来导出麦克斯韦方程组，建立描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的麦克斯韦方程组。

麦克斯韦方程组推论出电磁波在真空中以光速传播，并做出光是电磁波的猜想。揭示了光现象和电磁现象之间潜在的联系。1888年德国著名物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹在卡尔斯鲁厄理工学院用实验成功验证了麦克斯韦方程预言的电磁波，证实了直线传播的电磁波与光速相同，证明了电磁波和光一样具有反射、折射、衍射等现象。确认了麦克斯韦电磁理论的正确性。赫兹的发现是近代物理史上的一座里程碑。

物理学家对麦克斯韦方程的美感到不可思议，被誉为史上最美的数理公式之一。真空中的光速是一个自然常数，所以真空中的麦克斯韦方程组显现出完美的自然对称性，而玻璃、水等媒质中的光速并不一致、因此媒质中的麦克斯韦方程组并不完全对称。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是对物理学最有影响力的物理学家之一，没有电磁学就没有现代的电力工业、电子工业和无线电工业。

光是电磁波，我们观察生活中的波传递都需要媒质，声波传递需要借助于媒质空气，水波传递需要借助于媒质水。因此，物理学家寻找称为以太的电磁波传递媒质。物理学家认为地球每秒30公里的速度绕太阳运动，必然会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来。1887年美国著名物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊（1907年度诺贝尔物理学奖获得者）和莫雷·爱德华·威廉姆斯在美国克利夫兰的凯恩应用科学学校，做物理学发展史上十分重要的迈克尔逊－莫雷物理实验，证明光速在不同速度和不同方向上都是相同的，否定了以太的存在，确定了光速不变原理。