化作单位永流传-------化作物理单位的物理学家们

物理学家和孩子们在月蚀日——物理学中的光年——在三角洲玩捉迷藏。爱因斯坦的孩子被蒙住眼睛大喊，“一，二，三……”而其他物理学家和孩子很快就找到了一个黑洞隐藏起来。当他睁开眼睛时，他发现牛顿的孩子们漫不经心地看着他。“我抓到你了，我抓到牛顿了！”爱因斯坦天真地笑了。狡猾的牛顿辩解道:“不，你抓的不是牛顿，而是帕斯卡！”他指了指脚下的方形木板，因为一个牛顿站在一平方米上等于一帕斯卡。爱因斯坦的小朋友是无辜的，他不得不进入时空飞行器去寻找帕斯卡作为他的替代者。上述故事纯属虚构，如果有任何相似之处，那都是由于波函数的崩溃造成的。故事中牛顿诡辩的秘密在于牛顿和帕斯卡都是人和物理单位的名字。当然，牛顿自己不能变成帕斯卡，但是一帕斯卡的压力可以通过除以一牛顿的力和一平方米的面积得到，这是用人作为单位的有趣之处。在科学史上，有许多公式、定理、单位、材料、天体、有机体和元素的名字都是以人名命名的。在物理学中，一个人的名字也被用作一个单位来纪念这位科学家的伟大贡献，这在电磁场中是最普遍的。让我们看看这些变成物理单位的物理学家。

库仑(查尔斯·库仑，1736 ~ 1806，法国物理学家)。库仑对电磁学的最大贡献在于静电力和静磁力的精确测量。他发明了库仑扭转天平来测量静电力。一根细如发丝的金属丝被用来悬挂和测量金属球。金属丝的扭矩将与扭转角成正比。当不同的电荷在不同的距离相互作用时，可以通过测量金属丝的扭转角来比较电荷力的大小。据此，库仑总结了静电相互作用定律，即库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的力与两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。力的方向是沿着两点电荷的连线。同名的电荷互相排斥，不同种类的电荷互相吸引(不同电荷之间的相互作用关系由电摆实验决定)。后来，库仑还将静电力公式推广到磁相互作用，描述了两个磁极之间的相互作用形式。库仑定律是经典电磁学的基础，为电磁场理论的建立开辟了道路。库仑对科学的贡献不仅仅限于静态电磁学，他还在工程力学方面做出了杰出的工作。库仑出生在一个富裕的家庭，毕业于巴黎军事工程学院，在服兵役前在西印度的马提尼克皇家工程公司工作了八年。在军队里，库仑对建筑力学做了大量的研究。他提出了一种计算物体应力和应力分布的方法。库仑还研究了摩擦力，提出了关于润滑剂的理论，并表述了摩擦定律、滚动定律和滑动定律。为了纪念库仑的伟大贡献，人们称电的单位为“库仑”，符号为c，1库仑=1安培？秒。

伏特(alessandro volta，1745 ~ 1827，意大利物理学家)。伏特出生在一个富裕的天主教家庭，从小就过着悠闲舒适的生活。他还对诗歌和自然科学感兴趣。当他年轻的时候，伏特喜欢做一些科学实验，并且经常写信与当时著名的科学家交换意见。伏特的第一个重要发明是静电起电盘——在树脂盘的上端放置一块导电板，然后用一个绝缘手柄接触金属板，使其接地，然后将金属板抬起，通过摩擦起电使金属板充电到高电位。这种方法可用于对莱顿瓶进行连续充电。他还设计了一个相对静电计来测量电位差。随着静电圆盘的发明，29岁的伏特成为科莫皇家学校的教授，并从1779年起成为帕维亚大学的物理学教授。然后，伏特开始周游欧洲，例如瑞士，拜访伏尔泰、拉普拉斯和拉瓦锡。1791年，加尔瓦尼的实验发现静电会导致青蛙肌肉收缩，伏特对这个问题进行了深入研究。他发现不同的金属相互接触时有电位差，但金属接触液体(电解质)时没有电位差，所以他把浸泡在电解质液体中的不同金属板堆积起来，以获得更高的电位差，而这种堆积可以不断地产生强大的电流。这是人类历史上的第一个电池，伏特反应堆(也称为伏特反应堆)。正是反应堆提供的持续电源使后来的电学研究得以顺利进行。除了电学研究，伏特还发现了甲烷并制造了甲烷灯。虽然他来自一个天主教家庭，但他和一个歌手生活了很多年，并在大约50岁时娶了另一个女人。当拿破仑在巴黎时，伏特在他面前表演了一个神奇电堆。拿破仑非常欣赏他，并给他一枚金牌。即使当他要求退休时，拿破仑也没有同意，而是给他起了伯爵的头衔，并给他更多的荣誉和金钱。然而，拿破仑的垮台对伏特的生活几乎没有影响，因为他只关心他的科学研究，他对政治的冷漠态度赢得了每个人的尊重。1827年，隐居了八年的伏特在他的别墅里去世。为了纪念他在电学方面的成就，人们把电动势的单位命名为伏特，符号为伏特

安培(安德烈-玛丽·安帕雷，1775-1836，法国物理和化学家)。安培出生在一个富裕的家庭。他的父亲深受卢梭教育理论的影响，早年为他建立了私人图书馆。安培拥有出色的记忆力和数学天赋，他接受了良好的教育。从高中老师到大学教授，到帝国大学的校长，再到法国科学院的院士，安培的学术生涯一直很顺利。安培对自然科学做出了一系列贡献，这也是事实。1820年，奥斯特发现电流导致磁针偏转，这引发了物理学中关于电和磁之间关系的研究热潮。安培一得知奥斯特的实验结果，就重复了奥斯特的实验，并且更深入地研究了电流与磁性、电流与电流之间的相互作用。他清楚地指出，磁针的偏转方向和电流方向之间的关系符合右手定则，两条相互不接触的平行载流导线之间存在相互作用。安培总结了两个电流元素之间的相互作用与两个电流元素的大小、间距和相对方向之间的关系，这就是后来所说的安培定律。安培还发现了线圈中电流的磁性，并制造了第一个螺线管。在此基础上，他发明了电流计来测量电流。安培没有满足这些实验结果，但进一步提出了分子电流假说。他认为磁铁分子周围有一个环形分子流，使磁铁分子看起来像小磁极，而磁极的有序排列使磁铁作为一个整体显得有磁性。那时，人们不知道原子的内部结构。安培的分子电流假说非常具有前瞻性，为后来理解磁性的起源提供了一些线索(电子的磁性来自轨道磁矩和自旋磁矩，材料的磁性主要由电子磁矩的有序排列形成)。除了在电学方面取得的巨大成就，安培还研究了一些高级数学问题，如概率论和积分偏微分方程。他和大卫几乎同时发现了氯和碘，比阿伏伽德罗晚了三年，但他们独立地推导出了阿伏伽德罗定律，证明了恒温下体积和压力之间的关系，并试图找到各种元素的分类和排序规则。关于安培有许多轶事和趣闻。有一次，安培沿着塞纳河散步，思考问题。他沿路捡了些鹅卵石，扔出去玩。然而，当他到达学校时，他发现他的怀表变成了鹅卵石。这只怀表不幸被扔进了塞纳河。另一次，他在去购物的路上想到了一个科学问题，于是他拿起粉笔，开始在街上的“黑板”上计算。出乎意料的是，“黑板”开始移动，跑得越来越远。安培拿着粉笔在街上到处寻找“黑板”。他直到赶不上才停下来。黑板是马车的背板。安培于1836年在法国马赛去世，享年61岁。为了纪念安培对电学的巨大贡献，人们把电流强度的单位作为安培，符号为a。

奥斯特(汉斯·奥斯特，1777 ~ 1851，丹麦物理学家)。如果你必须在电磁场中找到第一个人，那一定是奥斯特。1820年，奥斯特发现了电流磁效应，发表了一篇关于磁针电流冲击实验的短文，引发了欧洲物理学中一系列关于电和磁动学之间关系的研究，从而逐渐建立了电磁学。奥斯特深受康德和谢林哲学的影响，所以他认为电和磁之间一定有某种联系。奥斯特仔细研究了库仑的实验结果后，意识到静电和静磁不能相互转换，于是他开始思考移动电荷，即电流和磁性之间的关系。在一次物理讲座中，奥斯特意外地发现导体旁边的磁针在通电的瞬间跳动。他非常兴奋，紧紧地抓住了这一现象，并对其进行了深入研究。通过大量实验，奥斯特发现闭环中的电流确实能使磁针偏转，偏转的方向与电流和磁针的相对配置有关。同时，他还证实了电流不能与非磁性物质相互作用。除了电磁学，奥斯特还研究了化学亲和力、热电效应、精炼铝、抗磁性等。他是一位热情的科学家，非常重视实验研究。他也是一位杰出的演讲者和受欢迎的科学家。在他的倡议下，他建立了丹麦的第一个物理实验室。奥斯特和比他小28岁的丹麦童话作家安徒生也有着亲密的友谊。安徒生经常是奥斯特家的客人，每年圣诞节他都会用圣诞树装饰自己的家庭，并为圣诞礼物写诗。安徒生申请哥本哈根大学时，奥斯特是考官。老师和学生之间的关系演变成了朋友关系。安徒生甚至一度迷上了奥斯特的小女儿，他的童话《两兄弟》是根据奥斯特和他的两个兄弟改编的。奥斯特的科学哲学告诉安徒生影响了他的童话，安徒生的文学气质也影响了奥斯特写诗和散文。他们的友谊可以说是自然科学和人文科学碰撞中的一颗闪亮的火花。奥斯特于1851年3月9日在哥本哈根去世，享年74岁。1908年，丹麦设立了奥斯特奖章，以表彰做出巨大贡献的物理学家。1937年，美国物理教师协会设立了奥斯特奖章，以奖励物理教师对物理教学的贡献。1934年，“奥斯特”被用作高斯单位制中磁场强度的单位，符号为oe，以纪念这位伟大的物理学家。

高斯(约翰·卡尔·高斯，1777 ~ 1855，德国数学家和物理学家)。这位“数学王子”从小就展示了他神奇的数学天赋。虽然他出生在一个贫穷的工匠家庭，但由于他的聪明才智，他得到了一些贵族的支持，并去学校接受教育。高斯先后在卡罗林学院和哥廷根大学学习。在他20岁之前，他在数学方面取得了许多惊人的成就。高斯的母亲是文盲，他的父亲只是一个小工匠。据说三岁的高斯可以帮助他的父亲纠正一些会计错误。另一个故事是，当高斯9岁时，老师给出了一个从1到100的自然数的和。高斯在很短的时间内给出了正确的结果5050。根据历史记载，事实上算术级数的总和更复杂，是81297+81495+...+100899(公差198，项数100)，这大概是中学生们已经摸不着头脑半天了，而高斯可以在头脑中迅速而复杂地计算得出正确的结论。高斯对数学做出了许多贡献:15岁的高斯独立地发现了二项式定理的一般形式和数论中的“二次互易定律”；18岁的高斯发现了素数分布定理和最小二乘法。根据多次测量的数据结果分布，高斯得到一个概率性质分布函数——标准正态分布也称“高斯分布”；19岁的高斯只用一把尺子和一把圆规就能做出一个规则的七边形，超过了阿基米德和牛顿。五年后，高斯还证明了形状像“费马素数”的正多边形可以用尺子和标尺来构建。他证明了n阶代数方程必须有n个复解(即代数基本定理或“高斯定理”)，并导出了三角形同余定理的概念。在天体物理学研究中，为了计算谷神星的轨道，他引入或证明了许多数学定理。天文学家在他预测的轨道上发现了这颗小行星，从此高斯变得出名了。从1818年到1826年，高斯主导了汉诺威公国的大地测量工作。他发明了基于最小二乘法的测量平差方法和求解线性方程组的方法，大大提高了测量的精度。因此，他还发明了日光仪，可以将光束反射到大约450公里以外的地方。为了用球面上椭圆的正投影理论解决大地测量问题，高斯发展了曲面和投影理论，从而成为微分几何的重要祖先之一。他还独立地提出，欧几里得几何的平行公设不能被证明具有“物理”必然性，但他的非欧几里得几何理论尚未发表。19世纪初的电磁学热潮也吸引了这位数学天才。高斯在50多岁时发明的磁力计现在被称为“高斯计”。他和比他小27岁的韦伯一起学习电磁学。他们制造了第一个电话和电报系统，从理论上绘制了第一张地磁场图，并给出了地磁南极和地磁北极的位置，这些都在第二年被美国科学家的实验观测所证实。63岁的戈斯甚至决定开始学习俄语，他很快就掌握了这门外语。高斯喜欢随时做笔记，但他只把成熟的理论发表。他死后，人们发现了20多张纸币，据说这只是高斯纸币的一部分。1855年2月23日上午，一代数学巨星高斯倒下了。为了纪念高斯对科学的贡献，人们将磁感应强度单位取为高斯，符号取为高斯。在电磁单位制中，形成了一套称为“高斯系统”(cgs系统)的标准单位制，其与国际标准单位制(si系统)的换算关系较为复杂，其中磁感应强度的换算关系为:10000高斯=1特斯拉，磁场强度的换算关系为1000安培/米= 4 π奥斯特。

欧姆(格奥尔格·西蒙·欧姆，1787 ~ 1854，德国物理学家)。欧姆的父亲是个锁匠，自学数学和物理。父亲教育了著名的物理学家乔治·欧姆和著名的数学家马丁·欧姆。16岁的欧姆去了何润大学，但是因为家庭困难他辍学了。他直到26岁才完成博士学位。欧姆在中学教师的职业生涯中度过了很长一段时间，缺乏实验设备，但这并没有抹去他对科学的热情。为了进行电学实验，他经常自己制作仪器。根据奥斯特发现的电流磁效应和库仑发明的静电扭秤，他制作了一个电流扭秤来测量电流。为了避免伏特电堆电动势的不稳定性，他用热电电池作为电源，测量了同一电压下不同长度导线的传导电流，并得出欧姆定律(具体故事参见[《水沸腾物理学》(21):电荷的“买路钱”)。欧姆定律及其公式的发现给电学计算带来了极大的方便。为了纪念他，人们把电阻的单位设定为欧姆，缩写为“欧洲”，符号是欧米茄。

法拉第(迈克尔·法拉第，1791 ~ 1867，英国物理学家)。铁匠的儿子法拉第通过自学成为了一名伟大的科学家。他是皇家学会的*别成员和皇家实验室的主任。法拉第发现的电磁感应现象表明，不仅电能产生磁，而且磁也能产生电。在库仑的静电和静磁研究之后，出现了电动和静磁研究。这些详细的实验结果为麦克斯韦建立电磁学大厦的理论提供了必要的基础。关于法拉第的故事，读者可以参考《[沸腾物理学》(22):向电磁学三杰学习，闯入物理学的江湖。为了纪念法拉第的科学贡献，人们把电容单位作为法拉第，符号为f

亨利(约瑟夫·亨利，1797 ~ 1878，美国物理学家)。亨利也是一名自学成才的物理学家。他只上过小学和初中，但他努力学习，自学成才，考上了纽约的奥尔巴尼学院，并准备成为一名医生。毕业后，他留在学校教自然科学和数学。他直到大约50岁才结束了他的教学生涯。他成为新成立的史密森尼学会的秘书和首任主任，主要研究气象学。然而，亨利的大部分科学贡献都在物理学领域:1829年，亨利改进了威廉？斯泰金发明的电磁铁，即组成线圈的导线相互绝缘，这种改进使小电磁铁能吸起重达数百公斤甚至数吨的铁块，为将来电磁起重机的发明奠定了基础。1830年，在法拉第发现电磁感应现象的前一年，亨利实际上观察到了软铁棒周围的线圈中的电磁感应现象。不幸的是，由于繁忙的业务和教学，他当时没有宣布实验结果。1832年，亨利发现当载流线圈被切断时会产生电火花，并发表了一篇题为《长螺旋中的电自感》的文章，宣布发现了电自感现象。事实上，亨利早在40年前就在赫兹实验中观察到电磁波的传播，但由于当时知识的限制，他没有意识到这一发现的重要性。亨利甚至在莫尔斯之前就发明了电报。他还发明了马达的原始模型。然而，他没有为它申请专利，他对名利无动于衷。尽管如此，亨利仍然被公认为一位著名的电工。为了纪念亨利的贡献，自感和互感的国际单位以亨利的名字命名，符号为h

韦伯(威廉·爱德华·韦伯，1804 ~ 1891，德国物理学家)。韦伯出生在一个知识分子家庭。他在哈雷大学的主要研究是声学，他写了一个关于簧片管的理论。自1831年以来，韦伯一直是哥廷根大学的教授，并成为高斯的亲密朋友。双方在有线电报、地磁场测量等领域开展了广泛合作。因此，他们开发了各种灵敏的磁强计和其他磁性仪器，而电磁系统就是高斯系统。韦伯测量的电磁单位和静电单位的比率接近光速，这是麦克斯韦认为光也是电磁波的重要实验基础。韦伯对物理学最重要的贡献在于提出了电作用的基本定律。基于运动电荷之间的基本相互作用力决定各种电和磁作用的物理思想，韦伯将库仑静电定律、安培电动力定律和法拉第电磁感应力统一为一个公式。韦伯还试图用电流体和电子粒子模型来解释电阻和电导率，这为德卢斯和洛仑兹发展电子理论提供了理论基础，电子理论是爱因斯坦狭义相对论的摇篮。为了纪念韦伯对电磁学的贡献，人们把国际单位制中的磁通量单位作为韦伯，把符号作为wb。

赫兹(海因里希·鲁道夫·赫兹，1857 ~ 1894，德国物理学家)。赫兹对电磁学的主要贡献是通过实验证明电磁波的存在，从而使麦克斯韦的理论得到大家的认可，完善了电磁学的建设。赫兹在柏林大学著名的亥姆霍兹教授手下学习。28岁时，赫兹成为卡鲁大学的物理学教授，四年后接替克劳修斯成为波恩大学的物理学教授。从1886年到1888年，赫兹试验验证了无线电辐射具有波的所有特性，并发现电磁场方程可以用偏微分方程形式的波方程来表示，进一步完善了麦克斯韦方程，获得了更优雅和对称的现代形式的麦克斯韦方程。他发现电磁波具有与光相同的速度，同时具有反射和折射等现象。他还对电磁波的波长和频率进行了定量测定。这些实验结果引发了关于光的本质的新一轮讨论。赫兹还通过研究紫外光对火花放电的影响发现了光电效应。直到爱因斯坦诞生量子力学，这种效应才在理论上得到解释。赫兹还开发了发射和接收电磁波的方法，这可以说是无线通信的鼻祖。无线电的普及和应用在19世纪给人们的生活带来了巨大的变化。无线电调谐、调频广播、雷达通信、卫星电话、调幅和调频电视、卫星导航、微波加热、射电天文学等等都是无线电的用途。赫兹家族是一个科学家家族，除了物理学家海因里希？在赫兹外面，他的侄子古斯塔夫？赫兹是诺贝尔奖得主，古斯塔夫的儿子卡尔？赫兹发明了超声成像医学(如b超等。)。1894年，年仅37岁的赫兹因败血症英年早逝。为了纪念赫兹的科学贡献，人们把频率单位作为赫兹，1赫兹=1/秒，符号是赫兹。

特斯拉(尼古拉·特斯拉，1856 ~ 1943，克罗地亚/塞尔维亚物理学家)。至于尼古拉·特斯拉的科学贡献，人们认为他是人类历史上继达芬奇之后的“杰出天才”。现代社会离不开电，几乎所有用电的地方都离不开特斯拉的科学贡献。特斯拉被誉为“创造了20世纪的人”。特斯拉1856年出生在一个普通的塞尔维亚村庄。他的生活神秘而传奇。特斯拉似乎天生不是一个“好学生”。他在格拉茨科技大学学习电子工程，但在大一时只上了一学期的课，没有毕业。1878年，他离开了格拉茨，断绝了与家人的一切联系。“失踪”后，特斯拉去了斯洛文尼亚工作，在此期间，他精神衰弱。1880年，他在父亲的劝说下回到布拉格大学学习。然而，父亲去世后，他立即离开了只有一个学期的学校。特斯拉的思维和记忆能力非同寻常。他一天只睡两个小时，而他的记忆就像照相机一样生动。他可以通过眩目的闪光和疾病中的幻觉来想象事物的细节。这是视觉思维的特殊技能(恐怕只有达芬奇的“特殊功能”才能与之相匹配)。1881年，特斯拉在匈牙利布达佩斯开始他的发明，在那里他发明了扬声器和感应电机。1884年，特斯拉带着一封推荐信来到爱迪生公司。正是在这里，特斯拉为爱迪生公司发明了24种新设计，其中最著名的是DC汽车的发明。然而，企业家利用特斯拉的发明积累了大量财富。当特斯拉向爱迪生提议将他的周薪从18美元提高到25美元时，他遭到了无情的拒绝。爱迪生对交流电的顽固拒绝导致特斯拉愤怒地离开爱迪生电力照明公司。在公司的最后一个小时，他通过挖沟讽刺了整个公司的势利和残酷。1888年，特斯拉得到了西屋公司的支持，对交流输电进行研究。他很快发明了交流发电机，并向公众展示了交流电的优势。不幸的是，爱迪生和他的追随者用电刑和电椅处决囚犯，不断压制特斯拉，称之为“科学异端”。事实上，交流电在许多情况下是非常安全的，所以泰斯拉也进行了一系列人类交流电实验。这些实验看起来都很可怕，但是人是安全的。有趣的是，今天在美国也有一种叫做“微电流霜”的化妆品。他们声称面霜中的金属颗粒可以在皮肤表面产生微电流，从而刺激皮肤新陈代谢，防止皮肤角质化。在交流电最终击败直流电成为电力传输的首选后，许多企业家打算垄断利润，但特斯拉选择放弃交流电专利，条件是交流电专利将被永久公开并成为免费发明。只有这一举动让特斯拉陷入了多年的贫困。然而，特斯拉的贡献并不仅限于交流电。1889年，特斯拉在美国科罗拉多州进行了一系列无线电实验和发明。他甚至记录了来自外太空的无线电信号，并试图向火星发送信息。特斯拉还发明了特斯拉变压器、交流发电机、太阳能系统、雷达设备、机器人、死光、测谎仪和电磁射频武器的概念...这些发明和发现大大超越了时代，有些理论即使是当今最先进的科学技术也不能完全解决它们。在晚年，特斯拉还致力于提出各种奇怪的物理理论模型。他试图推断用电和磁弯曲时间和空间的可能性。对光的波粒二象性深深着迷，并试图建立电磁波、时间、空间、重力和物质的“光墙”，这些都是由意志改变的。发明了“意识照相机”——通过机器投射人类视网膜看到的图像；81岁的特斯拉提出了“引力动力学理论”，这似乎是场论的雏形。特斯拉能流利地说8种语言:克罗地亚语、捷克语、英语、法语、德语、匈牙利语、意大利语和拉丁语。他和作家马克·吐温是好朋友。他们在实验室一起度过了许多美好时光。1943年，特斯拉在纽约一家酒店因心脏衰竭去世，享年86岁。特斯拉的背后是放弃许多发明专利所导致的债务。为了掩盖特斯拉的科学贡献，美国*甚至秘密删除了他的历史记录，并没收了他的许多发明和研究成果或将其列为高级机密。因此，历史上最伟大的科学家之一悄悄地从公众视野中消失了。当金子总会发光时，科学不会轻易被遗忘。为了纪念特斯拉的科学贡献，人们把特斯拉作为国际单位制中磁感应强度的单位，符号为t

C、V、A、oe、G、ω、F、H、wb、hz和T的符号构成了电磁学的基本单位。因此，这些物理学家提醒了所有在未来几代研究和使用物理学的人，他们的杰出贡献和轶事，可以被描述为“永远以单位传递”。有趣的是，科学家的名字可以以单位形式流传，也可以“变成钱”。在这篇文章的最后，让我们来看看印在硬币背面的科学家头像(印在硬币上的头像不是*的专利！).最早的科学家是德谟克利特，他被印在100希腊德拉克马上。最小的面值是牛顿-1英镑，其次是爱因斯坦-5以色列里拉和史蒂文森-5英镑。最大的面值是特斯拉——500万南斯拉夫第纳尔。世界上最大的钞票是5亿南斯拉夫第纳尔(5000亿是一个天文数字，但不要惊讶，它只相当于5美元，目前的收藏价值是70元人民币)。钞票上印着南斯拉夫诗人兹梅尔。