奥斯特电流的磁效应的哲学启迪

奥斯特电流的磁效应的哲学启迪首先我们先了解一下，奥斯特全名：汉斯奥斯特(1777 年8月14日一1851年3月9日)，丹麦物理学家、化学家。 在物理学领域，他首先发现载流导线的电流会产生作用力于 磁针，使磁针改变方向。在化学领域，他最先发现铝元素。 他也是第一位明确地描述思想实验的现代思想家，创建了思 想实验(Gedankenexperiment)这名词。1. 哲学思想一一偶然性和必然性有关电流的磁效应这个实验，从哲学角度分析体现了偶 然性和必然性。唯物辩证法认为：偶然性和必然性是揭示客 观事物发生、发展和灭亡的不同趋势的一对范畴。事物发展 过程中一定要发生的趋势是必然性；事物发展过程中可能出 现，也可能不出现，或可能以多种多样的不同方式出现的趋 势是偶然性。偶然性-1820年4月的一天，奥斯特在课堂上抱着试一 试的想法，做了一次即兴实验。他把一根很细的铂丝连在伏 打电槽上，细铂丝下搁着一个用玻璃罩的磁针，以往的实验 磁针与导线是垂直的，这次他特意让磁针与细铂丝平行。当 着许多听课学生的面，奥斯特接通电源，这时他发现，磁针 果然摆动了一下！由于他实验的电流很小，磁针的摆动不大 明显，在场的学生并没有在意，然而奥斯特却大喜过望，据 说他当时高兴得竟然在讲台上摔了一跤。只有奥斯特知道： 这是人类第一次有意识地发现了电和磁的关系！必然性一奥斯特信仰康德的自然哲学观，相信自然界的 各种力是统一的，光、电、磁、化学亲合力等在一定条件下 可以互相转化。他的博士论文题目就是康德哲学思想与自 然科学。在这种哲学思想的指导下，他一直试图寻找电力 与磁力之间的联系。这是一次雄心勃勃而又目的明确的探 索，但是道路是曲折的，他做了许多实验，都未能如愿以偿。 起初，奥斯特用莱顿瓶试验，不管莱顿瓶带的电有多强，也 没有发现它有磁效应。那么闪电为什么能使小刀磁化呢？奥 斯特想，一定是因为莱顿瓶带的电是静电，而闪电是动电。 于是他改用伏打电堆产生的电流做实验。但是也失败了。难 能可贵的是，奥斯特的探索目标始终是明确的，尽管走了许 多弯路，他从未动摇过。正是这份不舍、这份执着，还有那 大胆的设想才有了惊人的发现。有人说奥斯特的电流磁效应是“偶然地发现了磁针转动”， 当然也不无道理，但是法国的巴斯德 说得好：“在观察的领 域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”正是奥斯特的这个 有准备得头脑头脑，他才在这样的机遇下有了这样的发现。 从而是人类电磁学有了巨大的更新。在哲学中偶然性和必然性即使对立又是统一的。对立表 现在：其一，两者地位不同，必然性居于决定地位，偶然性 居于从属地位。其二，两者的根源不同，必然性是由事物内 部的根本矛盾决定的，偶然性是由事物内部的非根本矛盾或 外部矛盾造成的。其三，两者作用不同，必然性决定事物发 展的基本方向，偶然性则使事物发展过程变得丰富多样（或 说不好预料）。统一的表现在：其一，必然性不能离开偶然性，一切必 然性终归要以某种偶然性的形式表现出来。其二，偶然性也 不能离开必然性，一切偶然性都受必然性说说的制约，也总 是以某种形式表现着相应的必然性。其三，必然性和偶然性 在一定条件下可以相互转化，在一定条件下为必然的东西， 在另外的条件下可以转化为偶然；反之亦然。因而我们认为奥斯特电流的磁效应的这一重要发现存 在偶然性，但事物是向着必然性发展的，所以这一发现亦是 必然的。2. 哲学思想一一事物是联系的长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，特别 是吉尔伯特对磁现象与电现象进行深入分析对比后断言电与磁是两种截然不同的现象，没有什么一致性。之后，许多 科学家都认为电与磁没有什么联系，连库仑也曾断言，电与 磁是两种完全不同的实体，它们不可能相互作用或转化。但 电与磁是否有一定的联系的疑问一直萦绕在一些有志探索 的科学家的心头。奥斯特深受康德等人关于各种自然力相互转化的哲学 思想的影响，奥斯特坚信客观世界的各种力具有统一性，并 开始对电、磁的统一性的研究。1751年富兰克林用莱顿瓶放 电的办法使钢针磁化的发现对奥斯特启发很大，他认识到电 向磁转化不是可能不可能的问题，而是如何实现的问题，电 与磁转化的条件才是问题的关键。开始奥斯特根据电流通过 直径较小的导线会发热的现象推测：如果通电导线的直径进 一步缩小那么导线就会发光如果直径进一步缩小到一定程 度，就会产生磁效应。但奥斯特沿着这条路子并未能发现电 向磁的转化现象。奥斯特没有因此灰心，仍在不断实验，不 断思索，他分析了以往实验都是在电流方向上寻找。正是这 份认识，相信各种力具有同一性。才让奥斯特有了重大发现。 这正揭示哲学思想中普遍联系。唯物辩证法用普遍联系的观点看待世界和历史，认为世 界是一个有机的整体，认为世界上的一切事物都处于相互影 响、相互作用、相互制约之中，反对以片面或孤立的观点看 问题。唯物辩证法认为：联系具有客观性、普遍性和多样性。联系的客观性：联系是事物本身所固有、不以人的主观 意志为转移的，既不能被创造，也不能被消灭。联系的普遍性：联系包括横向的与周围事物的联系，也 包括纵向的与历史未来的联系。一切事物、现象和过程，及 其内部各要素、部分、环节，都不是孤立存在的，它们相互 作用、相互影响、相互制约。但另一方面事物又存在着相对 独立性，即任何事物都同其他事物相区别而相对独立地存 在。事物的普遍联系和事物的相对独立存在是互为前提的。联系的多样性：从大的方面说，联系可分为内部联系和 外部联系、本质联系和非本质联系、必然联系和偶然联系、 主要联系和次要联系、直接联系和间接联系，等等。3. 哲学思想现象和本质在多次以“电流对磁体的作用是纵向的”这一理论所做的电 流的磁效应试验，结果都失效了，莫非电流对磁体的作用根 本不是纵向的，而是一种横向力，于是奥斯特继续进行新的 探索。1820年4月的一天晚上，奥斯特在为精通哲学及具备 相当物理知识的学者讲课时，突然来了 “灵感”，在讲课结 束时说：“让我把通电导线与磁针最后平行放置来试试看！”于是，他在一个小伽伐尼电池的两极之间接上一根很 细的伯丝，在伯丝正下方放置一枚磁针，然后接通电源，小 磁针微微地跳动，转到与伯丝垂直的方向。小磁针的摆动， 这一现象对听课的听众来说并没什么，但这一现象对奥斯特 来说实在太重要了，多年来盼望出现的现象，终于看到了， 当时简直使他愣住，他又改变电流方向，发现小磁针向相反 方向偏转，说明电流方向与磁针的转动之间有某种联系。正 是这一现象给了他巨大的动力。没有现象则无法探索你本 质，有本质才能产生一定的现象，所以奥斯特能够成功。用哲学思想解释就是：现象和本质是揭示客观事物的外 在联系和内在联系相互关系的一对范畴。本质是事物的根本 性质或组成事物基本要素的内在联系，现象是事物的外部联 系和表面特征。唯物辩证法认为现象和本质是一对辩证统一：现象和本质是对立的：现象是表面的、具体的、和易逝 多变的，往往靠感官即能感知；本质则是隐藏在事物的内部 的、是事物一般的共同的方面、而且是相对稳定的，它往往 只能依靠抽象思维来把握。例如，谁都可能看到苹果从树上 掉下来，但要揭示这个现象的本质（万有引力定律）则需要 理性分析和思考。现象和本质是统一的：现象离不开本质，任何现象都由 本质所决定的，都是本质的某种表现（例如，真相从正面直 接地表现着本质，假相则从反面歪曲地表现着本质）；同时， 本质也不可能离开现象而单独存在，任何本质都要通过一种 或多种现象表现出来。因此，人们认识事物总是通过对现象 的分析研究才能了解到事物的本质，这个分析研究的过程常 常被概括为“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里” 的过程。现象和本质与形式和内容的区别是：现象反映本质是一种 必然的自发，形式表现内容则可以人为选择。4. 哲学思想一一原因和结果1819年冬季到1820年春天，奥斯特担任了电学与磁学的 讲课。这几个月在他的一生中至关重要。他重新思考多年来 一直萦绕在心的那个问题：如何使电流向磁转化？在多次以 “电流对磁体的作用是纵向的”这一理论所做的电流的磁效 应试验，结果都失效了，他想：莫非电流对磁体的作用根本 不是纵向的，而是一种横向力，如果电流能产生磁效应，也 许这个磁效应的作用是横向的，而不可能沿着电流的方向一 一因为不少人沿着这个方向去探索都没有效果。这是一个大 胆而天才的设想。敢于突破已有的学知框架，在错误中改变，在失败时反 思。为什么奥斯特能够成功发现电流的磁效应。而其他科学 家没有发现。每一件事的成功与失败都有其道理。唯物辩证 法认为：原因和结果是揭示客观世界中普遍联系着的事物具 有先后相继、彼此制约的一对范畴。原因是指引起一定现象 的现象，结果是指由于原因的作用而引起的现象。有原因必 会造成某种结果（或影响），有结果又必来源于某种原因。 一般来讲，原因在前结果在后；同一个现象，依据不同的条 件，可以是原因也可以是结果，前一个原因的结果也可能是 后一个结果的原因；同时，一个原因可以引起几个结果，一 个结果也往往由几个原因所引起。从哲学角度看，我们知道。原因和结果是对立的：因果 倒置，在逻辑推理或实践试验中都会引起混乱或危害。原因 和结果是统一的：其一，原因和结果相互依存，既没有无因 之果，也没有无果之因。其二，原因和结果在一定条件下相 互转化，一般有两种情形：第一，同一现象，相对于它所引 起的现象而言，是原因，相对于引起它的现象而言，则转化 成了结果；第二，原因和结果可以相互作用，不仅原因可以 作用于结果，而且结果也可以反作用于新的原因（例如电路 设计中的反馈系统）。