、材料缺乏等困难,他失去了获得优先发现权的机会。后来,他才在1832年《美国科学杂志》7月号上发表了自己的研究成果——电和磁是可以相互转化的:磁是通过电池里的电流的作用在软铁里产生的,通过产生磁的软铁绕在上面的线圈又感应出电流。电流的产生主要是由于磁作用在一种情况下的瞬问产生和在另一种情况下的突然中止。与法拉第的实验相比较,可以说他们是使用了不同的方法,从不同的方面发现了电磁感应现象:法拉第是通过磁铁在线圈中的运动而产生电流,得到的是动生电动势;而亨利则是通过改变线圈的磁感应强度使之产生电流,得到的是感生电动势。从这一意义上说,他们之间并不存在优先权之争。无论是谁最先发现了电磁感应现象,这一发现本身在科学发现史上都是一件大事,也都是电磁学发展史上的里程碑。这一发现使得机械能、热能等各种形式的能量转化为电能成为可能。从而,电磁学也不再只是局限在实验室了,它的实际应用范围也被大大拓展了,这进一步促进了电的大规模工业应用。 然而有意思的是,在上述的这篇文章中,亨利以大量篇幅描述了他发现电磁感应现象的实验,这却反而使他成了美国人抱怨的对象,他们费隆亨利失去了让美国人出人头地的大好机会。但是,文章最后结尾不引人注意的十几行字却给了亨利莫大的荣誉,成为美国人的一大骄傲。这段文字记载了亨利在电磁实验中发现的电磁“自感现象”。
通过电流的长导线断开时会产生火花,这是以前从没有人注意到的。1835年,亨利向美国哲学会介绍了关于自感现象的进一步研究成果,他一共设计了14个实验,定性地确定了各种形状导体的电感大小。为了纪念亨利的这一发现,1893年8月在美国芝加哥召开的国际电学家会议上,来自9个国家的26位科学家代表一致通过正式命名“Henry”为电感的标准单位,“亨利(Henry)”与“法拉第(Fara)”、“欧姆(Ohm)”、“安培(Ampere)”一样成了世界通用的计量术语。一个美国人的姓氏被用作科学计量上的标准单位,这在美国科学史上还是第一次。
从萨瓦里所进行的莱顿瓶放电实验受到启发,亨利提出振荡放电理论,从而成功地解释了该实验中被磁化的钢针极性不一致的问题,并设计了各种实验以进一步研究电火花的传播和闪电的放电现象。在此基础上,亨利于1851年向美国科学促进会提交了一篇关于振荡放电和它的感应能远距离传输的论文,他认为“因为这是电流改变方向的结果,它们在周围空间产生一系列即使与波不一样,也是类,似于波的起伏运动”,由此阐明他有关电磁在空问传播的波动性的思想,天才地猜测到了电磁运动的本质,这在电磁场理论尚未确立的当时是难以想象的。亨利这一思想启发了许多后来的研究者,最后被麦克斯韦概括在他的方程组里。
亨利的贡献决不只限于电磁学方面,在物理学的其他许多领域,中也留下了他的足迹,这些基础研究大多与电磁学一样处在当时的最前沿:他对金属扩散现象、磁光现象、辐射热、分子物理学、气象学和地球物理学等方面都进行了卓有成效的研究。亨利在物理学基础研究方面的巨大成就,鼓舞起美国的自信心,改变了欧洲人对美国人的偏见,向全世界显示了美国人的才能。
让科学造福于人类
亨利主张“抽象研究”和“实用研究”的协调发展,他认为科学的发展应该并且一定能使人们从中得到更多的实惠,科学研究的一部分价值也体现在其实际应用中。因而,一旦某个学科原理有了应用于实际的可能,他也总是尽力使之成为现实。
亨利采用改进了的电磁铁,发明了自己的第一台振荡电动机,1831年他在《美国科学杂志》上撰文描述了该台电动机的工作原理。这便是所有现代电动机的祖先,今天的转动电动机正是采用了亨利改进的电磁铁。对此,英国电学家焦耳不无感慨地说:“我们确实得益于有创造性的美国学者利用电动作用能互换软铁极性的原理而制作的第一台模型发动机。”
同时,亨利也是进行电磁电报研究的先驱者,大西洋两岸实用电报机的发明者莫尔斯就曾得到他的直接帮助。亨利利用电磁铁进行传递信息的实验,发明了模型电磁电报机,这种装置将地球作为一根导线,使电磁电报线形成实际的闭合回路;他还发明了继电器,不断加强电信号,使它可以像接力赛跑一样在电报线中传输,解决了信号衰减的问题。
后来,在史密斯逊研究院期间,1847年亨利组织建立了世界上第一个电报气象系统,国家气象局在此基础上建设了全国气象观测系统;作为灯塔研究会的实验委员会主任,亨利还成功地使用猪油代替鲸油作为灯塔的照明材料,到1866年猪油最终取代了鲸油,使用在所有灯塔上,这一改进每年为政府节省了10万美元;1867年亨利还试制了当时世界上最理想的雾信号系统——汽笛警报器,这种警报器的声音能传到30公里以外,它的使用大大减少了海上事故的发生。在南北战争期间,亨利作为林肯总统的主要技术顾问,直接促成了气球在战争中的运用。
尽管亨利一生发明了许多东西,可他从未将这些拿去申请专利,总是无偿地把自己的发明创造奉献给社会。亨利认为:“具有高尚科学精神的人,他们所追求的并不是由于科学发现的实际应用而带来的经济报酬……允许一个人独享科学带来的好处是和科学的尊严不相容的。”他所追求的也不是名望,因为“在科学上博得的名声只是一种鞭策,它可以使自己更加自觉地为科学作出贡献”。亨利所需要的惟一报答就是“发现新真理的快乐”。
为了美国科学事业的腾飞
亨利所生活的时代,科学的中心在欧洲,美国还处在建国初期,主要依靠移植欧洲现有的技术,以及借助欧洲人发现的科学原理开发新技术来发展经济。同时,美国的科学界也普遍存在着重视技术发明而忽视基础理论科学研究的倾向。大量的优秀人才涌向技术领域,使得本来就落后的基础理论研究更难以振兴。亨利开始担任科学领导工作后,便一直致力于促进实用技术发明与基础科学理论的协调发展。
1846年,亨利出任史密斯逊研究院的第一任院长。他主张将研究院董事会收益的大部分用于支持开创性的研究,在资助的为数众多的基础研究项目中,最突出的是人类学研究。设立专门的资金来为研究者出版那些含有最新发现、最新见解,但销量较少、普通出版商不愿出版 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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