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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Oersteds Gesetz. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Die Idee der Verbindung zwischen Elektrizität und Magnetismus, die auf die einfachste Ähnlichkeit zwischen der Anziehung von Flusen durch Bernstein und Eisenspänen durch einen Magneten zurückgeht, lag in der Luft, und viele der besten Köpfe Europas ließen sich davon mitreißen es. In der Literatur waren die Tatsachen der Magnetisierung von Stahlnadeln durch einen elektrischen Funken und der Entmagnetisierung von Kompassen durch Blitze bekannt. Aldinis Abhandlung über den Galvanismus (1804) erwähnt Mojon, der eine Stahlnadel mit einer voltaischen Säule magnetisierte, und Romagnosi, der die Ablenkung einer Magnetnadel unter der Wirkung einer voltaischen Säule beobachtete. Aber alle diese Tatsachen waren zufällige Beobachtungen und wurden nicht nur nicht verallgemeinert, sondern auch nicht genau beschrieben. Oersteds Verdienst liegt vor allem darin, dass er die Bedeutung und Neuheit seiner Entdeckung verstanden und die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Welt darauf gelenkt hat. "Wissenschaftlicher dänischer Physiker, Professor", schrieb Ampere, - ebnete mit seiner großen Entdeckung einen neuen Forschungsweg für Physiker. Diese Studien sind nicht fruchtlos geblieben; sie zogen die Entdeckung vieler Tatsachen an, die der Aufmerksamkeit aller würdig sind, die am Fortschritt interessiert sind. Hans Christian Oersted (1777-1851) wurde auf der dänischen Insel Langeland in der Stadt Rydkøbing in der Familie eines armen Apothekers geboren. Die Familie war ständig in Not, also mussten die Brüder Hans Christian und Anders ihre Grundschulbildung machen, wo immer sie konnten. Bereits im Alter von zwölf Jahren musste Hans in der Apotheke seines Vaters am Tresen stehen. Hier faszinierte ihn die Medizin lange Zeit, verdrängte Chemie, Geschichte, Literatur und stärkte sein Vertrauen in seine wissenschaftliche Mission weiter. Er beschließt, die Universität Kopenhagen zu besuchen, wo er alles studiert – Medizin, Physik, Astronomie, Philosophie, Poesie. Für seinen Aufsatz „Die Grenzen der Poesie und Prosa“ wurde ihm 1797 die Goldmedaille der Universität verliehen. Seine nächste, ebenfalls hoch angesehene Arbeit befasste sich mit den Eigenschaften von Alkalien, und die Dissertation, für die er den Titel eines Doktors der Philosophie erhielt, war der Medizin gewidmet. Mit zwanzig erhielt Oersted einen Abschluss in Pharmazie und mit zweiundzwanzig einen Ph.D. Nachdem er seine Dissertation glänzend verteidigt hat, geht Hans für ein Praktikum an die Universität in Frankreich, Deutschland, Holland. Dort hörte Oersted Vorträge über die Möglichkeiten, physikalische Phänomene mit Hilfe der Poesie zu studieren, über die Verbindung von Physik und Mythologie. Im Jahr 1806 wurde Oersted Professor an der Universität Kopenhagen. Fasziniert von der Philosophie Schellings dachte er viel über den Zusammenhang zwischen Wärme, Licht, Elektrizität und Magnetismus nach. 1813 erschien in Frankreich sein Werk „Untersuchungen zur Identität chemischer und elektrischer Kräfte“. Darin bringt er zunächst die Idee eines Zusammenhangs zwischen Elektrizität und Magnetismus zum Ausdruck. Er schreibt: „Sie sollten versuchen zu sehen, ob Elektrizität … irgendeine Wirkung auf den Magneten hervorruft …“ Seine Überlegungen waren einfach: Elektrizität erzeugt Licht – einen Funken, Geräusch – Knistern, schließlich kann sie Wärme erzeugen – a Der Draht, der die Stromquelle der Klemmen schließt, erwärmt sich. Kann Elektrizität keine magnetischen Wirkungen hervorrufen? Sie sagen, dass Oersted sich nicht vom Magneten getrennt hat. Dieses Stück Eisen muss ihn ständig dazu gebracht haben, in diese Richtung zu denken. Der Magnet muss in Oersteds Mantel eine ganze Reihe von Meilen zurückgelegt haben. Heute kann jedes Schulkind Oersteds Experiment leicht nachmachen, einen "Wirbel elektrischer Konflikte" demonstrieren, indem es Eisenspäne auf Pappe gießt, durch deren Mitte ein stromführender Draht verläuft. Aber es war nicht einfach, die magnetische Wirkung des Stroms zu erkennen. Der russische Physiker Petrov versuchte sie aufzuspüren, indem er die Pole seiner Batterie mit Eisen- und Stahlplatten verband. Er fand keine Magnetisierung der Platten nach einigen Stunden Stromfluss durch sie. Es gibt Informationen über andere Beobachtungen, aber es ist mit voller Sicherheit bekannt, dass die magnetischen Wirkungen des Stroms von Oersted beobachtet und beschrieben wurden. Am 15. Februar 1820 hielt Oersted, bereits emeritierter Professor für Chemie an der Universität Kopenhagen, vor seinen Studenten einen Vortrag. Begleitet wurde der Vortrag von Demonstrationen. Auf dem Labortisch lagen eine Stromquelle, ein Draht, der seine Klemmen schloss, und ein Kompass. Als Oersted den Stromkreis schloss, zuckte die Kompassnadel und drehte sich. Als der Stromkreis geöffnet wurde, kehrte der Pfeil zurück. Dies war die erste experimentelle Bestätigung des Zusammenhangs zwischen Elektrizität und Magnetismus, nach dem viele Wissenschaftler so lange gesucht haben. Es scheint, dass alles klar ist. Oersted zeigte den Studierenden eine weitere Bestätigung der langjährigen Vorstellung vom universellen Zusammenhang von Phänomenen. Aber warum kommen Zweifel auf? Warum entbrannte anschließend so viel Kontroverse um die Umstände dieses Ereignisses? Tatsache ist, dass die Studenten, die die Vorlesung besuchten, später etwas ganz anderes erzählten. Demnach wollte Oersted beim Vortrag nur eine interessante Eigenschaft der Elektrizität demonstrieren, den Draht zu erhitzen, und der Kompass landete eher zufällig auf dem Tisch. Und es war Zufall, dass sie erklärten, dass der Kompass neben diesem Draht lag, und ganz zufällig, ihrer Meinung nach, machte einer der scharfsichtigen Studenten auf den sich drehenden Pfeil aufmerksam, und die Überraschung und Freude des Professors entsprechend waren für sie echt. Oersted selbst schrieb in seinen späteren Arbeiten: „Alle Anwesenden im Publikum waren Zeugen dafür, dass ich das Ergebnis des Experiments im Voraus bekannt gegeben hatte.“ Die Entdeckung war also kein Zufall, wie Professor Hilbert es gerne hätte schließen Sie aus den Ausdrücken, die ich verwendet habe, als ich zum ersten Mal die Eröffnung angekündigt habe." Ist es ein Zufall, dass es Oersted war, der die Entdeckung machte? Schließlich könnte in jedem Labor eine glückliche Kombination der notwendigen Instrumente, ihrer gegenseitigen Anordnung und „Wirkungsweise“ erreicht werden? Ja das stimmt. Aber in diesem Fall ist der Zufall selbstverständlich – Oersted gehörte zu den damals wenigen Forschern, die die Zusammenhänge zwischen Phänomenen untersuchten. Es lohnt sich jedoch, auf die Essenz von Oersteds Entdeckung zurückzukommen. Dazu muss gesagt werden, dass die Abweichung der Kompassnadel im Vorlesungsexperiment sehr gering war. Im Juli 1820 wiederholte Oersted das Experiment erneut, wobei er stärkere Batterien von Stromquellen verwendete. Jetzt wurde die Wirkung viel stärker, und je stärker, desto dicker der Draht, mit dem er die Batteriekontakte schloss. Außerdem fand er eine seltsame Sache heraus, die nicht in Newtons Vorstellungen von Aktion und Reaktion passt. Die zwischen Magnet und Draht wirkende Kraft war nicht entlang der Verbindungsgerade gerichtet, sondern senkrecht dazu. In Oersteds Worten „bewegt sich die magnetische Wirkung eines elektrischen Stroms kreisförmig um ihn herum“. Die Magnetnadel zeigte nie auf den Draht, sondern war immer tangential zu den diesen Draht umgebenden Kreisen ausgerichtet. Es war, als ob unsichtbare Klumpen magnetischer Kräfte um den Draht wirbelten und eine leichte Kompassnadel zeichneten. Das überraschte den Wissenschaftler. Aus Angst vor Misstrauen und Spott listet er deshalb in seiner vierseitigen „Broschüre“ die Zeugen sorgfältig auf und vergisst dabei nicht, ihre wissenschaftlichen Verdienste zu erwähnen. Oersted, der im Allgemeinen eine falsche theoretische Interpretation des Experiments gab, pflanzte einen tiefen Gedanken über die Wirbelnatur elektromagnetischer Phänomene ein. Er schrieb: „Darüber hinaus kann aus den gemachten Beobachtungen geschlossen werden, dass dieser Konflikt einen Wirbel um den Draht bildet.“ Mit anderen Worten, magnetische Kraftlinien umgeben einen stromdurchflossenen Leiter oder elektrischer Strom ist ein magnetischer Feldwirbel. Das ist der Inhalt des ersten Grundgesetzes der Elektrodynamik, und das ist die Essenz der Entdeckung des Wissenschaftlers. Oersteds Erfahrung bewies nicht nur den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus. Was ihm offenbart wurde, war ein neues Mysterium, das nicht in den Rahmen bekannter Gesetze passte. Am 21. Juli 1820 erschien in Kopenhagen die Broschüre „Experiments Concerning the Action of Electric Conflict on a Magnetic Needle“ in lateinischer Sprache, die Oersted an alle wissenschaftlichen Institutionen und physikalischen Zeitschriften verschickte. Damit wollte er die Bedeutung seiner Entdeckung unterstreichen. Und tatsächlich machte Oersteds Entdeckung den Eindruck einer wissenschaftlichen Sensation und erregte eine so starke Resonanz, dass man ohne Übertreibung sagen kann: Es gab eine Wiedergeburt des Galvanismus. Als Ergebnis von Oersteds Entdeckung war es möglich, einen Zusammenhang zwischen zwei Gruppen von Phänomenen herzustellen, die seit der Zeit von Hilbert als grundlegend verschieden angesehen wurden. Ein neuer Interaktionstyp wurde eröffnet. Bisher kennt die Physik Zentralkräfte. Der Draht zieht die Pole des Pfeils nicht an oder stößt sie ab, sondern stellt ihn senkrecht zu seiner Länge. „Oersteds Experiment widerspricht völlig den elementaren Regeln der Mechanik“, bemerkt Arago. Schließlich gab eine neue Entdeckung den Physikern die Möglichkeit, einen empfindlichen und praktischen Indikator für elektrischen Strom zu bauen. Und bereits im September 1820 erfand Schweigger den Multiplikator, und im 67. Band der Gilbert Annals für 1821 erschien Poggendorfs Beschreibung der Gestaltung des Multiplikators in seiner modernen Schuluniform. Schließlich enthielt die Effizienz und Flexibilität des neuen Zusammenspiels den Keim für zukünftige technische Anwendungen elektrischer Energie. Nach der Veröffentlichung von Oersteds Memoiren entwickelten sich weitere Ereignisse in einem für die damals gemächliche Wissenschaft sehr ungewöhnlichen Tempo. Wenige Tage später erschienen die Memoiren in Genf, wo Arago damals zu Besuch war. Die allererste Bekanntschaft mit Oersteds Experiment bewies ihm, dass die Antwort auf das Problem gefunden war, mit dem er und viele andere gekämpft hatten. Der Eindruck von den Experimenten war so groß, dass einer der Anwesenden bei der Vorführung aufstand und aufgeregt den später berühmt gewordenen Satz ausstieß: "Meine Herren, es gibt eine Revolution!" Erschrocken kehrt Arago nach Paris zurück, wo er gleich bei der ersten Sitzung der Akademie am 4. September 1820, der er gleich nach seiner Rückkehr beiwohnt, mündlich über Oersteds Experimente berichtet. Die Notizen, die die faule Schreiberhand im akademischen Tagebuch gemacht hat, bezeugen, dass die Akademiker Arago bereits bei der nächsten Sitzung am 22. September gebeten haben, allen Anwesenden Oersteds Erfahrung, wie sie sagen, "in voller Größe" zu zeigen. Akademiker Ampère hörte Aragos Botschaft mit besonderer Aufmerksamkeit zu. Vielleicht hatte er in diesem Moment das Gefühl, dass es für ihn an der Zeit sei, angesichts der ganzen Welt den Staffelstab der Entdeckung aus den Händen von Oersted zu nehmen. Auf diese Stunde hatte er schon lange gewartet – etwa zwanzig Jahre, wie Arago und wie Oersted. Und dann schlug die Stunde – am 4. September 1820 erkannte Ampère, dass er handeln musste. In nur zwei Wochen verkündete er der Welt die Ergebnisse seiner Forschung. Autor: Samin D. K.
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