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威廉·愛德華·韋伯

標籤:磁學量

1概述

威廉·愛德華·韋伯
威廉·愛德華·韋伯(Wilhelm Eduard Weber,1804年10月24日-1891年6月23日),德國物理學家,19世紀最重要的物理學家之一。國際單位制中磁通量的單位「韋伯」(縮寫:Wb)是以威廉·韋伯的名字命名的。著名的現代物理學家 愛因斯坦 曾經師從韋伯學習物理學。

2生平

哥廷根
1828年,他和哥哥恩斯特·海因里希·韋伯一起參加了由洪堡組織的德國自然科學學者和醫生協會的第17次大會,他的演講給德國著名數學家高斯留下了深刻的印象,很少誇獎人的高斯在給德國天文學家約翰·弗朗茨·恩克(Johann Franz Encke)的信中寫道:「我的生活因為他的出現而變得更加精彩,他的性格非常親切而又富有天賦」(德語:In der Tat ist mir mein Leben durch sein Hiersein viel lieber geworden. Er ist ebenso liebenswürdig von Charakter als talentreich,1832年5月12日)。高斯後來邀請韋伯前往哥廷根大學,1931年接替去世的托比亞斯·邁爾(Tobias Mayer),任物理學教授。
哥廷根市內的韋伯(左)和高斯像

  哥廷根市內的韋伯(左)和高斯像

在哥廷根,韋伯與高斯結下了深厚的友誼,併合作研究地磁學和電磁學,共事多年。他們在哥廷根市上空搭建了兩條銅線,構建了第一台電磁電報機,在1833年的復活節實現了物理研究所到天文台之間距離約1.5千米的電報通信。1836年,韋伯、高斯和洪堡建立了哥廷根磁學協會。高斯在給洪堡的信中寫道:「我們的韋伯獨自一人架設了電報線……表現出驚人的耐心」(德語:Unser Weber hat das Verdienst, diese Dr?hte gezogen zu haben ... ganz allein. Er hat dabei unbeschreibliche Geduld erwiesen,1833年6月13日)。
除了廣泛的電磁學實驗外,韋伯還進行了物理生理學實驗,他和弟弟愛德華·弗里德里希·韋伯在1836年出版了《Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge》(人類腿部力學)一書。
後來由於反對漢諾威廢除1833年自由憲法,發生了哥廷根七君子(德語:G?ttinger Sieben)事件,1837年12月14日,韋伯與其他六位教授(包括格林兄弟和高斯的女婿)一同失去了教職。此後的1838年3月至8月間,韋伯出遊柏林、倫敦和巴黎,此後生活在哥廷根,但並未任教。
重返哥廷根
德國爆發1848年革命后,1849年韋伯被允許返回哥廷根並任哥廷根天文台台長。重返哥廷根后,韋伯為建立電學單位的絕對測量做出了很多貢獻,他提出了電流強度和電磁力的絕對單位,高斯在韋伯的協助下提出了磁學量的絕對單位。韋伯還提出了物質的電磁結構理論。
1856年,韋伯與魯道夫·科爾勞施(Rudolf Kohlrausch)一起完成了確定電量的電動單位與靜電單位之間關係的測量,得到的比值即是真空中的光速值,它將光學與電學神奇般地聯繫了起來,這一測量給予了後來麥克斯韋的光學電磁理論(光的電磁說)以重要的支持。科爾勞施1858年去世后,韋伯繼續與萊比錫的物理學家和天文學家卡爾·弗里德里希·策爾納(Karl Friedrich Z?llner)合作,他們與亥姆霍茲在韋伯電動力定理中的能量守恆進行了探討。
韋伯在1870年退休后,晚年又發展了策爾納的電荷原子概念,他們認為物質是由帶電粒子構成的,這些帶電粒子處於不同的穩定位置,符合韋伯力定律。利用這一模型,韋伯也解釋了引力作用。韋伯和弗朗茨·諾依曼(Franz Neumann)發展的遠距離電動力學統治了電動力學理論,一直到麥克斯韋場理論提出后才被取代,但是韋伯的原子結構模型在解釋物質的電、磁、熱特性方面是成功的。
韋伯和高斯提出的單位制於1881年在巴黎的一次國際會議上被確認,但是德國代表團團長亥姆霍茲在會議上建議用「安培」(Ampère)取代早已廣泛使用的「韋伯」(Weber)作為電流強度的單位。此後的1935年,「韋伯」成為磁通量的正式單位。
1891年6月23日,韋伯在哥廷根去世,與馬克斯·普朗克和馬克斯·玻恩葬於同一墓地。

3早年生活

威廉·韋伯1804年出生在德國維滕貝格,父親是米夏埃爾·韋伯(Michael Weber)是神學家,哥哥恩斯特·海因里希·韋伯(Ernst Heinrich Weber,1795年—1878年)是生理學家,還有一個弟弟愛德華·弗里德里希·韋伯(Eduard Friedrich Weber,1806年—1871年)也是生理學家。
由於在法國大革命戰爭(1792年—1815年)時期爆發了解放戰爭(1813年—1815年),韋伯一家遷居到了哈勒,威廉·韋伯在這裡讀完中學,並參與了哥哥恩斯特·海因里希·韋伯關於波的運動實驗研究,並於1825年在萊比錫出版了《Wellenlehre, auf Experimente gegründet》(基於實驗的波的理論)一書。威廉·韋伯同時從1822年起在哈勒大學學習數學,研究風琴發聲理論,1826年獲得博士學位,1827年獲得大學任教資格,並留校任教,1828年升為副教授。

4電/地磁學

1828年,他和哥哥恩斯特·海因里希·韋伯一起參加了由洪堡組織的德國自然科學學者和醫生協會的第17次大會,他的演講給德國著名數學家高斯留下了深刻的印象,很少誇獎人的高斯在給德國天文學家約翰·弗朗茨·恩克(Johann Franz Encke)的信中寫道:「我的生活因為他的出現而變得更加精彩,他的性格非常親切而又富有天賦」(德語:In der Tat ist mir mein Leben durch sein Hiersein viel lieber geworden. Er ist ebenso liebenswürdig von Charakter als talentreich,1832年5月12日)。高斯後來邀請韋伯前往哥廷根大學,1931年接替去世的托比亞斯·邁爾(Tobias Mayer),任物理學教授。

5韋伯與高斯

在哥廷根,韋伯與高斯結下了深厚的友誼,併合作研究地磁學和電磁學,共事多年。他們在哥廷根市上空搭建了兩條銅線,構建了第一台電磁電報機,在1833年的復活節實現了物理研究所到天文台之間距離約1.5千米的電報通信。1836年,韋伯、高斯和洪堡建立了哥廷根磁學協會。高斯在給洪堡的信中寫道:「我們的韋伯獨自一人架設了電報線……表現出驚人的耐心」(德語:Unser Weber hat das Verdienst, diese Drähte gezogen zu haben ... ganz allein. Er hat dabei unbeschreibliche Geduld erwiesen,1833年6月13日)。
位於萊比錫的韋伯與高斯雕像

  位於萊比錫的韋伯與高斯雕像

除了廣泛的電磁學實驗外,韋伯還進行了物理生理學實驗,他和弟弟愛德華·弗里德里希·韋伯在1836年出版了《Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge》(人類腿部力學)一書。
後來由於反對漢諾威廢除1833年自由憲法,發生了哥廷根七君子(德語:Göttinger Sieben)事件,1837年12月14日,韋伯與其他六位教授(包括格林兄弟和高斯的女婿)一同失去了教職。此後的1838年3月至8月間,韋伯出遊柏林、倫敦和巴黎,此後生活在哥廷根,但並未任教。

6萊比錫

韋伯的貢獻主要和哥廷根聯繫在一起,被解職后,直到1843年,韋伯被萊比錫大學聘為物理學教授。1843年至1849年間,韋伯在萊比錫對電磁作用的基本定律進行了研究。19世紀初,可測重量物體的整個運動理論都是從經典力學定律尤其是牛頓運動定律推導而得,並在天文學上獲得了驚人的成功,但並不是所有已知的物理現象都能得到合理的解釋,如何確定不可估計重量物體的電、磁、熱等量,仍舊沒有解決方法,這在當時是一個重要的研究領域。韋伯在萊比錫首先開始繼續磁學研究,先是建立了一座不含鐵的天文台,他在萊比錫的研究在1846年提出電磁作用的基本定律時達到了頂峰。
成就
韋伯

  韋伯

德國爆發1848年革命后,1849年韋伯被允許返回哥廷根並任哥廷根天文台台長。重返哥廷根后,韋伯為建立電學單位的絕對測量做出了很多貢獻,他提出了電流強度和電磁力的絕對單位,高斯在韋伯的協助下提出了磁學量的絕對單位。韋伯還提出了物質的電磁結構理論。
1856年,韋伯與魯道夫·科爾勞施(Rudolf Kohlrausch)一起完成了確定電量的電動單位與靜電單位之間關係的測量,得到的比值即是真空中的光速值,它將光學與電學神奇般地聯繫了起來,這一測量給予了後來麥克斯韋的光學電磁理論(光的電磁說)以重要的支持。科爾勞施1858年去世后,韋伯繼續與萊比錫的物理學家和天文學家卡爾·弗里德里希·策爾納(Karl Friedrich Zöllner)合作,他們與亥姆霍茲在韋伯電動力定理中的能量守恆進行了探討。
韋伯在1870年退休后,晚年又發展了策爾納的電荷原子概念,他們認為物質是由帶電粒子構成的,這些帶電粒子處於不同的穩定位置,符合韋伯力定律。利用這一模型,韋伯也解釋了引力作用。韋伯和弗朗茨·諾依曼(Franz Neumann)發展的遠距離電動力學統治了電動力學理論,一直到麥克斯韋場理論提出后才被取代,但是韋伯的原子結構模型在解釋物質的電、磁、熱特性方面是成功的。
韋伯和高斯提出的單位制於1881年在巴黎的一次國際會議上被確認,但是德國代表團團長亥姆霍茲在會議上建議用「安培」(Ampère)取代早已廣泛使用的「韋伯」(Weber)作為電流強度的單位。此後的1935年,「韋伯」成為磁通量的正式單位。
1891年6月23日,韋伯在哥廷根去世,與馬克斯·普朗克和馬克斯·玻恩葬於同一墓地。

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