电磁学大事记

人类对电磁学、电流和磁场的相互作用的迷恋可以追溯到人类观察闪电和其他无法解释的事件（例如电鱼和鳗鱼）的黎明时期。人类知道存在一种现象，但直到 1600 年代科学家们开始更深入地研究理论之前，它一直笼罩在神秘主义之中。

这一关于导致我们对电磁学有了现代理解的发现和研究的事件时间表展示了科学家、发明家和理论家如何共同努力以共同推进科学。

公元前 600 年：古希腊的火花琥珀

最早关于电磁学的著作是在公元前 600 年，当时古希腊哲学家、数学家和科学家泰利斯 (Thales of Miletus) 描述了他在琥珀等各种物质上摩擦动物皮毛的实验。泰利斯发现，用毛皮摩擦过的琥珀会吸附一些灰尘和毛发，从而产生静电，如果他摩擦琥珀的时间足够长，他甚至可以得到电火花跳跃。

磁罗盘是一项古老的中国发明，很可能在公元前 221 年至公元前 206 年的秦朝首次在中国制造。指南针使用磁石（一种磁性氧化物）来指示真北。潜在的概念可能还没有被理解，但罗盘指向真北的能力是显而易见的。

1600 年：吉尔伯特和磁石

到了 16 世纪后期，“电学创始人”英国科学家威廉吉尔伯特发表了拉丁文的“De Magnete”，翻译为“On the Magnet”或“On the Lodestone”。吉尔伯特是伽利略的同时代人，他对吉尔伯特的工作印象深刻。吉尔伯特进行了许多仔细的电学实验，在实验过程中他发现许多物质都能够表现出电学特性。

吉尔伯特还发现，加热的物体会失去电能，而湿气会阻止所有物体带电。他还注意到带电物质不分青红皂白地吸引所有其他物质，而磁铁只吸引铁。

美国开国元勋本杰明富兰克林以他进行的​极其危险的实验而闻名，他让他的儿子在暴风雨威胁的天空中放风筝。风筝线上的一把钥匙点燃了莱顿瓶并为其充电，从而建立了闪电与电之间的联系。在这些实验之后，他发明了避雷针。

富兰克林发现有两种电荷，正电荷和负电荷：带相同电荷的物体相互排斥，带不同电荷的物体相互吸引。富兰克林还记录了电荷守恒，即孤立系统具有恒定总电荷的理论。

1785 年：库仑定律

1785 年，法国物理学家 Charles-Augustin de Coulomb 提出了库仑定律，即静电引力和斥力的定义。他发现，施加在两个小带电体之间的力与电荷量的乘积成正比，并与电荷之间距离的平方成反比。库仑对平方反比定律的发现实际上吞并了电的很大一部分领域。他还在摩擦研究方面做出了重要的工作。

1780 年，意大利教授Luigi Galvani（1737-1790）发现两种不同金属的电流会导致青蛙腿部抽动。他观察到一只青蛙的肌肉被一根穿过其背柱的铜钩悬挂在铁栏杆上，在没有任何外来原因的情况下剧烈抽搐。

为了解释这种现象，伽伐尼假设青蛙的神经和肌肉中存在相反种类的电。伽伐尼在 1789 年发表了他的发现结果和他的假说，引起了当时物理学家的注意。

1790 年：伏打电

意大利物理学家、化学家和发明家亚历山德罗·伏特（ Alessandro Volta，1745-1827 年）阅读了伽伐尼的研究，并在他自己的工作中发现，作用于两种不同金属的化学物质无需青蛙的帮助即可发电。1799年，他发明了第一块电池，即伏打电池。伏打通过堆电池证明了电可以通过化学方式产生，并揭穿了仅由生物产生电的流行理论。沃尔特的发明激起了极大的科学兴奋，导致其他人进行类似的实验，最终导致了电化学领域的发展。

1820 年，丹麦物理学家和化学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（Hans Christian Oersted，1777-1851 年）发现了后来被称为奥斯特定律的东西：电流影响罗盘针并产生磁场。他是第一个发现电和磁之间联系的科学家。

1821 年：安培的电动力学

法国物理学家安德烈·玛丽·安培 (Andre Marie Ampere，1775–1836 年) 发现载流的导线会相互产生作用力，并于 1821 年宣布了他的电动力学理论。

安培的电动力学理论指出，如果电路中的电流沿相同方向流动，则电路的两个平行部分相互吸引，如果电流沿相反方向流动，则相互排斥。如果两个电流都流向或流出交叉点，则相互交叉的两部分电路会相互吸引，如果一个电流流向交叉点，另一个电流流出该点，则相互排斥。当电路的一个元件对电路的另一个元件施加力时，该力总是倾向于在与其自身方向成直角的方向上推动第二个元件。

伦敦皇家学会的英国科学家迈克尔·法拉第(1791–1867) 提出了电场的概念，并研究了电流对磁铁的影响。他的研究发现导体周围产生的磁场携带直流电，从而为物理学中的电磁场概念奠定了基础。法拉第还确定磁力可以影响光线，并且这两种现象之间存在潜在的关系。他同样发现了电磁感应和抗磁性的原理以及电解定律。

1873 年：麦克斯韦和电磁理论的基础

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell，1831–1879) 是一位苏格兰物理学家和数学家，他认识到可以使用数学来建立电磁学过程。麦克斯韦于1873年发表了《电磁论》，将哥伦布、奥斯特、安培、法拉第的发现总结综合成四个数学方程式。今天使用麦克斯韦方程组作为电磁理论的基础。麦克斯韦预测磁和电的联系直接导致对电磁波的预测。

德国物理学家海因里希·赫兹证明麦克斯韦的电磁波理论是正确的，并在此过程中产生并探测到电磁波。赫兹在一本书中发表了他的工作，“Electric Waves: Being Researchs on the Propagation of Electric Action With Finite Velocity Through Space”。电磁波的发现导致了无线电的发展。以每秒周期数测量的波的频率单位被命名为“赫兹”以纪念他。

1895 年：马可尼和收音机

1895 年，意大利发明家兼电气工程师古列尔莫·马可尼 (Guglielmo Marconi) 通过使用无线电信号（也称为“无线”）远距离发送信息，将电磁波的发现付诸实践。他以在长距离无线电传输方面的开创性工作以及马可尼定律和无线电报系统的发展而闻名。他经常被认为是无线电的发明者，他与卡尔费迪南德布劳恩分享了 1909 年的诺贝尔物理学奖， “以表彰他们对无线电报发展的贡献。”