電和磁就像孿生兄弟，有很多相似之處。 古希臘哲學(xué)家泰勒斯曾將電和磁誤認(rèn)為是同一事物。 他認(rèn)為，摩擦琥珀能吸引草屑，磁鐵能吸引鐵片，都是因?yàn)樗鼈儭坝徐`魂”。 1600年，一位名叫吉爾伯特的英國醫(yī)生糾正了泰勒斯的錯誤，明確指出電和磁是兩種不同的現(xiàn)象。 但從那時起，許多人就將電和磁視為無關(guān)的事物。 在人們的印象中，磁就是磁，電就是電。 兩者之間沒有關(guān)系。
到了18世紀(jì)中葉，偉大的德國哲學(xué)家康德提出了全新的世界觀。 康德認(rèn)為，世界上只有兩種基本力，一是引力，二是斥力； 自然界中的其他力，如電、磁、熱、光、化學(xué)親和力等，都是這兩種基本力。 不同條件下的轉(zhuǎn)化。 康德的這一杰出哲學(xué)思想發(fā)表在他1786年出版的《形而上學(xué)》一書中。
在此之前的一年，法國學(xué)者庫侖在發(fā)現(xiàn)電荷作用定律的同時，用自制的扭力天平測量了磁力的大小。 測量結(jié)果表明，磁力的公式與電荷相互作用的公式非常相似。 這種巧合包含著某種偶然性。 可惜庫侖沒有意識到這一點(diǎn)。 電荷可以分離，正電荷和負(fù)電荷可以獨(dú)立存在； 磁極無法分離。 無論磁棒被分成多少段，每段都是一個新的磁棒，有北極和南極。 庫侖因此斷言電和磁之間沒有關(guān)系，也不可能相互轉(zhuǎn)換。
康德闡述了一個思想，庫侖提出了一個實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 因此，當(dāng)時的大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為后者更可信，并認(rèn)為庫侖的觀點(diǎn)是正確的。 電和磁之間有聯(lián)系嗎？
科學(xué)家說：“不。”
哲學(xué)家說：“應(yīng)該有。”
大自然提供了一些神秘的問號。 早在17世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的現(xiàn)象。 1681年7月，一艘在大西洋航行的商船被閃電擊中。 結(jié)果，船上的三個指南針全部失效：其中兩個指南針被消磁電流磁效應(yīng)是誰發(fā)現(xiàn)的，另一個指南針的南北指針顛倒了。 還有一次，意??大利一家五金店被雷擊中。 后來發(fā)現(xiàn)，被毀壞的盒子里的刀叉有的被熔化，有的被磁化。 這些現(xiàn)象表明，雷電既可以使鋼失去磁性，又可以使其具有磁性。 據(jù)說富蘭克林在一次萊頓瓶放電實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)鋼針被磁化了。 如何解釋這些現(xiàn)象呢？
嚴(yán)峻的雕像
1820年，一位哲學(xué)物理學(xué)家和化學(xué)家解開了這個秘密，并第一個發(fā)現(xiàn)了電??磁學(xué)之間的微妙關(guān)系。 這位先驅(qū)的名字叫奧斯特。
1777年8月，奧斯特出生于丹麥盧克賓。 他的父親是一名制藥商，家境貧困。 奧斯特12歲時就幫助父親制藥。 他開始癡迷于化學(xué)。 17歲考入哥本哈根大學(xué)學(xué)習(xí)物理、化學(xué)和藥理學(xué)。 他還對哲學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，并于22歲時獲得了哲學(xué)博士學(xué)位。大學(xué)畢業(yè)后，奧斯特前往柏林，結(jié)識了許多科學(xué)家。 1804年，他回到丹麥，成為哥本哈根大學(xué)自然哲學(xué)教授。
奧斯特信奉康德的自然哲學(xué)，認(rèn)為自然界一切力都是統(tǒng)一的，光、電、磁、化學(xué)親和力等在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 他的博士論文題目是《康德的哲學(xué)思想與自然科學(xué)》。 在這一哲學(xué)思想的指導(dǎo)下，他一直試圖尋找電與磁之間的聯(lián)系。 這是一次雄心勃勃、目標(biāo)明確的探索，但道路卻是曲折的。 他做了很多實(shí)驗(yàn)，但都沒有達(dá)到他想要的效果。
起初，奧斯特使用萊頓瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 不管萊頓瓶里的電流有多么強(qiáng)，他都沒有發(fā)現(xiàn)它有磁效應(yīng)。 那么為什么閃電會磁化刀子呢？ 奧斯特認(rèn)為這一定是因?yàn)槿R頓瓶攜帶的電力是靜電，而閃電是動電的。 于是他轉(zhuǎn)而利用伏打堆產(chǎn)生的電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 但它也失敗了。 難能可貴的是，奧斯特的探索目標(biāo)始終明確，盡管走了很多彎路，但從未動搖過。
1800年，當(dāng)沃爾特發(fā)明電堆時，據(jù)說一位年輕的化學(xué)家做出了一個半真半假的預(yù)測。 化學(xué)家說：下一個劃時代的發(fā)現(xiàn)將在“1819年三分之二，即1820年”實(shí)現(xiàn)。 有趣的是，整整20年后，他的預(yù)言成真了。
從1819年冬天到1820年春天，奧斯特講授電學(xué)和磁學(xué)。 這幾個月對他的人生至關(guān)重要。 他重新思考了一個困擾他多年的問題：如何將電流轉(zhuǎn)化為磁力？ 他想：如果電流可以產(chǎn)生磁效應(yīng)，也許磁效應(yīng)是橫向的，不能沿著電流的方向——因?yàn)楹芏嗳硕荚噲D朝這個方向探索，但沒有結(jié)果。 這是一個大膽而天才的想法。
奧斯特證明了電流的磁效應(yīng)
1820年4月的一天，奧斯特在課堂上進(jìn)行了一項(xiàng)即興實(shí)驗(yàn)，抱著試一試的想法。 他將一根非常細(xì)的鉑絲連接到伏打電池上。 將玻璃覆蓋的磁針放置在細(xì)鉑絲下方。 在之前的實(shí)驗(yàn)中，磁針和導(dǎo)線是垂直的。 這一次，他特意讓磁針和細(xì)鉑絲平行。 當(dāng)著眾多聽課學(xué)生的面，奧斯特打開電源，然后他發(fā)現(xiàn)磁針竟然擺動了！ 由于他實(shí)驗(yàn)中的電流很小，磁針的擺動也不明顯，所以在場的學(xué)生并沒有注意。 然而，奧斯特卻欣喜若狂。 據(jù)說他高興得在講臺上摔倒了。 只有奧斯特知道：這是人類第一次有意識地發(fā)現(xiàn)電與磁的關(guān)系！
經(jīng)過三個月的深入研究，奧斯特終于發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線周圍確實(shí)存在環(huán)形磁場。 這正是他一直在尋找的電流磁效應(yīng)！
哥本哈根的奧斯特雕像
1920年7月21日電流磁效應(yīng)是誰發(fā)現(xiàn)的，奧斯特在一本雜志上發(fā)表了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 這篇論文是用拉丁文寫的，標(biāo)題是“磁針電流沖擊實(shí)驗(yàn)”。 這是一篇劃時代的論文，薄薄的四頁紙，沒有任何數(shù)學(xué)公式，也沒有示意圖，但卻用簡明扼要的文字向世人宣告：人類第一次發(fā)現(xiàn)了電與磁的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 電與磁，這兩條古老的河流在奧斯特這里交匯！
奧斯特的發(fā)現(xiàn)震驚了歐洲物理學(xué)界。 人們原本認(rèn)為毫不相關(guān)的兩個現(xiàn)象卻有著如此奇妙的關(guān)系。 這一發(fā)現(xiàn)成為現(xiàn)代電磁學(xué)的一大突破，各國科學(xué)家紛紛轉(zhuǎn)向電磁研究。 法拉第后來對奧斯特的發(fā)現(xiàn)做出了這樣準(zhǔn)確的評價：“它突然打開了一個曾經(jīng)黑暗、現(xiàn)在充滿光明的科學(xué)領(lǐng)域的大門。”