约瑟夫亨利

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Joseph Henry (1797～1878)
美国物理学家。

国际单位制中电感的单位亨(利)即为纪念他而命名。

1797年12月17日生于纽约州，1878年5月13日卒于华盛顿。

幼年就读于农村小学。

15岁进钟表店当学徒。

后来，进奥尔巴尼学院深造，1826年成为该学院的数学、物理学教授。

1829年研究电磁体时，在设计上作了重要改进。

他用纱包铜线代替裸铜线，就可以在铁心上绕很多圈电线，从而大大加强了磁力，制成了当时世界上吸力达9279牛的最大电磁铁。

法拉第在1831年宣布磁电的发现，但亨利早在1年前就观察到了电磁可逆性的现象。

1831年他在 1.6公里的距离上建立并成功地操作了自己设计的电报。

1832～1846年他任新泽西学院（即后来的普林斯顿大学）自然哲学教授时，首先注意到自感应原理，后设计制造了一台电动机(1835)。

发现通过电磁感应可以升高电压。

1836年通过实验发现一定的距离外可以感应出电流，即发现电波的存在及传播。

亨利在1838年进行了高次感应电流的研究。

他使用温差电流测温计测出太阳黑子辐射的热比太阳表面其他处小。

1846年任美国史密森学会的第一任主席。

1867年被选为美国科学院的第二任主席直至逝世。

目录
∙•简介
∙•学术经历
∙•约瑟夫·亨利
∙•约瑟夫·亨利的哲学思想与科学观
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简介回目录
约瑟夫·亨利（Henry Joseph 1797-1878）,美国科学家。

他是以电感单位“亨利”留名的大物理学家。

在电学上有杰出的贡献。

他发明了继电器（电报的雏形），比法拉第更早发现了电磁感应现象，但却没有及时去申请专利。

1830年8月，亨利在实验中已经观察到了电磁感应现象，这比法拉第发现电磁感应现象早一年。

但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁，没有及时发表这一实验成果，失去了发明权。

亨利的电磁铁为电报机的发明做出了贡献，实用电报的发明者莫尔斯和惠斯通都采用了亨利发明的继电器。

亨利把电磁铁改换成使用绝缘导线的强力电磁铁，用继电器把每个备有电池的电路串联起来，把文字信号中继转发出去，电路中的一条导线可用地线代替，而不需要两条往返导线。

亨利出生在纽约州奥尔巴尼一个贫穷的工人家庭。

13岁失学，后来在钟表铺当学徒。

他刻苦自学，掌握了中学应学的各科知识，22岁才入大学深造。

1832年，35岁的亨利受聘为新泽西学院物理学教授，1846年任华盛顿史密森研究院首任院长，1867年被选为美国国家科学院院长。

亨利最大的贡献是在1832年发现了自感现象。

1827年他用纱包铜线在一铁芯上绕了两层，然后在铜线中通电，发现仅重3公斤的铁芯竟然吸起了300公斤重的铁块，远远超过一般天然磁铁的吸引力。

电转变为磁产生如此大的力量，立即深深地吸引了享利继续对这些电磁现象进行探讨。

1832年，他在研制有更强大吸引力的电磁铁时发现，绕有铁芯的通电线圈在断开电路时有电火花产生，这就是自感现象。

他反复试验，搞清楚了产生这种现象的规律，于1835年又发表了解释自感现象的论文。

1837年，亨利在电磁铁两极中间，放了一根绕有导线的条形铁棒，并把导线两端接到检流计上。

他观察到，在激励电磁铁的磁化电流接通或断开的瞬间，检流计指针就发生偏转。

其实这就是电磁感应现象，亨利最早发现了它。

但是，当时世界科学的中心在欧洲，享利的这些成果又没有发表，因此，发现电磁感应现象的功劳就归属于及时发表了成果的法拉第。

1837年，亨利访问了欧洲，与法拉第共同愉快地度过了许多日子。

法拉第当时想做一个简单的实验使温差电偶产生火花。

他把电偶的一端置于炽热的火炉上，另一端埋在冰块里，并将两根引线的线头相碰，但并未产生预想的结果。

这时亨利把一根导线绕成线圈套在一根铁棒上，并把这个线圈接至到温差电偶的一根引线上，再使两根线头相碰，顿时爆出了耀眼的电火花。

法拉第对此实验大加赞赏，大声问道：“你到底是怎么成功的？”于是亨利不得不向这位因发表电磁感应规律而闻名于世的科学家解释自感的道理，显然当时还没有一个欧洲
人读过亨利几年前就发表的那些论文。

1842年，亨利在实验室里安装了一个火花隙装置，在30多英尺远处放了一个线圈来接收能量，线圈和检流计相接，形成回路。

当火花隙闪过电火花的时候，和线圈相接的检流计就发生了偏转。

这个实际上实现了无线电波传播的实验虽然比赫兹的实验早了四十多年，但是当时的人们，包括亨利自己在内，还认识不到这个实验的重要意义。

亨利的贡献很大，只是有的没有立即发表，因而失去了许多发明的专利权和发现的优先权。

但人们没有忘记这些杰出的贡献，为了纪念亨利，用他的名字命名了自感系数和互感系数的单位，简称“亨”。

学术经历回目录
1826 – Professor of Mathematics and Natural Philosophy at The Albany Academy, New York.
1832 – Professor at Princeton.
1835 – Invented the electromechanical relay.
1846 – First secretary of the Smithsonian Institution until 1878
1848 – Edited Ephraim G. Squier and Edwin H. Davis' Ancient Monuments of the Mississippi Valley, the Institution's first publication.
1852 – Appointed to the Lighthouse Board
1871 – Appointed chairman of the Lighthouse Board
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在学习《电磁振荡》这一部分内容时，常常要用到电磁振荡周期公式。

将这个公式与以前学过的振动周期公式相比较，。

振荡周期公式中L的单位为亨利，C的单位为法拉。

法拉这个单位为纪念英国物理学家法拉第；电感的单位则是为了纪念美国物理学家亨利。

亨利与法拉第的身世有许多惊人的相似。

他们都出身于普通家庭，因生活所迫，少年时期都去做学徒工，只不过亨利是在一家钟表店工作。

一次在乡间玩耍时，他发现了一只野兔，就拼命去追，并意外地发现了一个洞口。

他大胆地顺着这个洞口爬了进去。

象《天方夜谭》中的神话一样，亨利找到了一座“宝库”。

原来这个洞口直通一座教堂的藏书室。

这是他有生以来头一次看到这么多的书。

于是，他从中抽出一本，好奇地翻看起来。

这本书的书名《实验哲学讲义》，尽管有许多词他并不懂，但中间的插图，以及提到的一些饶有趣味的实验，强烈地吸引住他。

他津津有味地翻看着，不知过了多少时间。

至于那只野兔，他早已忘到九霄云外。

一个愿望在他的心中萌生出：“我要读书。

”通过勤工俭学，他一直读到大学毕业，毕业后从事教学和电磁学研究工作。

1825年英国工程师做出第一个蹄形电磁铁其吸引力超过了自身的重量。

了解到这一成果后，亨利想制做更强的电磁铁。

在研究中他发现，若要提高吸引力，就必须提高单位长度上的匝数，因此需要解决导线的绝缘问题。

丝绸具有极为良好的绝缘性。

他趁妻子外出的时候，把她的一条漂亮的丝绸长裙，撕成长长的绸条后缠在导线外。

1831年他制作的电磁铁
可以吸起一吨的重物。

在改进电磁铁时，他想到通过电流的通断，使磁性时有时无，如果事先做出一些约定，就可以利用电磁铁，把一些信息传递送出去。

实际上这就是电报的雏形。

1831年在1.6 km 的距离上，建起并成功地操作了他自己设计的电报装置。

当发明家莫尔斯在研制电报时，了解到亨利的工作，而登门讨教时，亨利把自己的经验和体会原原本本向莫尔斯做了介绍。

1831年暑假期间进行电磁感应的研究，并且取得了一定成果，但工作没有完成，因开学他把主要精力投入到教学之中。

法拉第发现了电磁感应现象并公布了研究成果。

1832年他发现了自感现象。

他还远见卓识，提倡采用发明不久的电报传送各地的气象资料，以便能够做出准确的天气预报。

相似的经历，相同的志趣，在电磁学领域的卓越贡献，同样的名标青史，因此亨利和法拉第“手拉手”出现在同一个公式中就毫不足怪了。

约瑟夫·亨利的哲学思想与科学观回目录
解道华
内容提要】本文介绍了美国19世纪物理学家约瑟夫·亨利对科学研究活动本身、科学和宗教的关系、科学的社会作用、科学和技术的关系以及科学研究和社会发展之间关系的许多独到见解，特别是关于“抽象研究”与“实用研究”关系的一系列论述。

他的一些观点是当今流行的“研究”与“发展”关系理论的重要源泉。

【关键词】科学观/宗教/实验物理学/研究与发展
【正文】
约瑟夫·亨利(1797-1878)是美国19世纪杰出的实验物理学家和卓越的科学领导人。

他终生献身于科学事业，历时半个多世纪。

亨利最早发现了电流的自感现象，和法拉第(Michael Faraday)差不多同时发现了电磁感应现象，电感的国际制单位就是用他的姓氏命名的。

亨利曾担任过美国史密森学社的第一任社长和国家科学院院长。

作为美国第一代科学领导人，他的科学组织工作为美国科学事业在20世纪的腾飞奠定了基础。

亨利在科学事业上所取得的成就和他独特的哲学思想与进步的科学观不无关系。

通过对亨利的哲学思想和科学观的研究，有助于我们对美国科学技术在20世纪飞速发展的原因有更深层次的认识。

一
亨利是一位杰出的科学家，同时又是一名虔诚的宗教徒，基督教所宣扬的上帝创造万物的神创说和克己为人的道德观影响着他的整个一生。

近代自然科学脱胎于宗教神学，近代科学史上绝大多数有成就的科学家都是虔诚的宗教徒，这是很自然的。

作为宗教徒，亨利对上帝的存在坚信不疑。

他“坦率地承认有关无生命物质的规律同样能很好地应用于所有有生命的机体，但是，我们又不得不相信有超然其上的某种神秘的东西存在。

”([1],p.109)他认为，物质的基本属性是“惰”性，即在没有外力作用的情况下，它的状态不发生变化。

物质世界之所以千变万化，是因为有一种超自然的力量在起作用。

这种超自然的力量，在亨利看来就是“神”的力量。

他觉得：“术语‘自然规律’更重要的含义是一种流行的概念，神的意志不断地按照这种概念起作用，从而产生自然现象。

”([2],p.48)在亨利五十多年的科学生涯中，他的这一信念似乎始终未曾改变，直到他去世的前几天，他还在给他的朋友帕特森(Patterson)的信中谈到他终生对这一问题思考的结果：“我们在充分地思索之后发现，试图解决整个宇宙问题（对现象和它们之间联系的解释）的最简单的概念是‘神圣的上帝’存在的概念。

”([3],pp.154-155)
亨利认为，物质世界的运动，包括生命体的运动都遵循着一定的规律，不遵循规律的运动是不可想像的。

上帝不仅创造了自然界、创造了人类，还创造了自然界的运动规律，并按照这种规律来指挥万物的运动。

他指出：“没有规律的宇宙……是没有科学的可能性和智力控制者、创造者表现形式的宇宙。

”([2],p.48)上帝本身的活动也不能例外，同样必须遵循一定的规律。

“这个上帝是不可变化的，条件相同，他的活动总是遵循同一规律。

一千年前发生
的事情，一千年后将重复发生，只要存在的条件是相同的。

”([3],pp.154-155)亨利同时又认为上帝创造的这种规律可以通过人类的科学活动来认识它，探索这种规律是上帝赋予人类的天职。

上帝创造了人类并赐予人类以智慧，探索自然规律就是这种智慧的某种应用。

他相信上帝“具有无穷的智慧、力量和天赐才艺——他使我们具有智力。

在某种程度上，他的活动实际上由被称作为科学的东西展示的时候，这种智力是足以理解它们的”。

([3],p.154) 可见，亨利心目中的上帝并不是普通人所祈求的上帝，而是安排自然秩序的上帝，也就是人们所熟知的斯宾诺沙(Benedictus de Spinoza)的上帝。

这种有神论采取了“泛神论”的形式，它把自然和神相提并论，上帝成了自然规律的代名词。

许多大科学家，包括像20世纪最伟大的科学家爱因斯坦(A.Einstein)，他们心目中的上帝也是这样的。

爱因斯坦曾说他自己的哲学是“宇宙的宗教”，是“宇宙的宗教”鼓舞他始终忠诚于他所献身的事业。

他认为，“只有具有非凡天才的个人和具有特别高尚品格的集体才能大大超出”恐惧宗教和道德宗教的水平，达到“宇宙宗教”的境地。

（[4],280页）他把信奉宇宙宗教的人所具有的宗教感情称为“宇宙宗教感情”。

很显然，在亨利的哲学思想里包涵着浓厚的宇宙宗教感情。

在不断的科学研究中，他惊叹宇宙的神奇和美妙，折服于大自然的和谐与统一。

于是，探索大自然的运动规律，揭示宇宙的合理性成了他超凡脱俗的精神寄托。

正是这种深挚的宇宙宗教感情造就了他为科学而献身的精神和良好的个人品德。

亨利认为，科学是一种崇高的事业，作为一个科学家应该有为真理而献身的精神，有为全人类谋利益的高尚情操。

他觉得“充满着科学高尚精神的人是不追求因为科学发现的实际应用而带来的金钱报酬的”，而是要“让人家去收集他沿途撒下的金色果实。

”([5],p.105)亨利一生发明了许多东西，可他从未拿去申请专利，总是无偿地奉献给社会。

有一次，当他的朋友劝他去领取像电磁铁、电动机、模型电磁电报机这样的发明专利时，他说：“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。

”([5],p.197)他所需要的唯一报答是“发现新真理的快乐。

在科学上博得的名声只是更加自觉地为科学作出贡献的鞭策”。

([5],p.197)
在亨利看来，宗教信仰和科学探索之间并不存在矛盾，科学和宗教应当和谐地统一在一起。

他认为，科学和宗教分属于两个不同的领域，各有其不同的研究对象，各以其不同的方式和途径实现着自己的价值，追寻着一个共同的目标，促进着人类文明社会的不断进步。

科学研究追求的是“真”，人类日益增加的科学知识可以清洗人格化上帝的渣滓，使宗教不断摆脱愚昧、无知而达到更高的境界；宗教则可以净化人的心灵，使人们从自私欲望的镣铐中解放出来，在人的身上培养起“善”的品格。

科学与宗教之间不应该发生冲突，历史上科学与宗教的冲突实际上是一种误会，它严重地阻碍了人类文明的进程。

人类的更高文明是基督教义和科学研究两者的共同产物，亦即神学和科学高度发达的产物，无论是科学还是神学的落后都是人类社会的一种悲哀。

在对古希腊和罗马的文明进行了深入的探讨后，他说：“古希腊和罗马的文明赢得了我们的称赞，它们在人类的历史上开辟了一个重要的时代。

但是，它们缺乏进一步发展的两个基本要素，第一，更高级的、更神圣的基督教的普遍影响；第二，关于自然规律的科学知识，这些知识使得人们能在改善地球环境的过程中达到控制它的活动，利用它的能量的目的。

由于没有这些进步的要素，罗马的进步不能超过有限的程度，最终成为野蛮征服者的牺牲品。

”([1],p.102)
近代自然科学是在和神学宗教的斗争中诞生的，长期以来，科学和宗教之间的论战，从未停息过。

达尔文(C.R.Darwin)“进化论”的问世，使两者之间的论战日见升级。

在这场论争中，亨利毫无疑问是个调和论者。

亨利为科学和宗教之间出现的这种互不相容的局面而感到痛心，觉得“以科学的阐述者为一方和以神学的阐述者为另一方的对抗已经造成了危害”。

([1],p.108)亨利是最早赞同达尔文进化论的美国科学家之一，虽然他经常被告诫不应该支持作为宗教异端的这一理论，但他的态度却从未动摇。

他在给植物学家格雷(Asa Gray)的信中说：“我经过反复思考，对进化论得出如下的结论：它是你们博物学家得到的最成功的假说。

它实际上给了你最底一层的基础，即是你曾经依赖过的、真正的科学基础。

”([3],p.150)1876年，亨利作为国家科学院院长，邀请赫胥黎(T.H.Huxley)来美国演讲进化论。

赫胥黎的演讲在美国的影响极大，它改变了许多人对自身和宇宙的看法。

与此同时，亨利又坚信进化论不会动摇基督教的根基。

他不赞成“用一些思想去培养反对研究大自然现象的感情”，([1],p.108)耐心地安慰神学的阐述者们“不必担心科学研究将证明在物理学出现之前很久就已经创造出来的《圣经》的解释是错误的”，认为科学研究的成果“可以作为《圣经》已经揭示的东西的最好评注”。

([1],p.108)
由此可见，探求宇宙的奥秘，论证上帝的存是亨利进行科学研究的强大动力，但相信科学有造福于人类的特殊功能也是他终身从事科学活动的重要原因。

在亨利的时代，许多人把科学研究看成是高雅人的一种消遣，觉得只有技术才真正具有能动的社会作用。

亨利却认为科学是对人类有用的知识，它有着比技术更巨大、更广泛的社会功能。

亨利认为科学至少有三种明显的社会功能：(1)科学发现是技术进步的基础，它为人们提供了控制自然、改造自然的能力。

“作为真正的科学能给人们以控制自然力的能力的说明，我们可以谈及储藏在我国和其他国家煤田里的能量的各种应用……或者，我们同样可以说明电的结果，在科学的控制下，电将不受时间和地点的限制，在几乎所有地方造福于人类。

能产生如此结果的知识必须有作为其基础的东西，它毫无疑问地应当被称为科学。

”([6],p.94)(2)科学研究能锻炼人的思维，提高人的智慧和整个人类的智能水平。

“科学不只是满足人们的物质要求，它还有助于人们最高智力的发展。

”([1],p.104)“它增强理解力，训练想像力，唤起并不断培养人们对追求的目标——真理——的热爱。

”([1],p.105)(3)由于科学的不断发展使得社会的生产力不断提高，从而促进了人类社会的进步。

“在现代世界上较文明的国家里，人类的这一状况——黑奴制度的废除应该归功于对自然运动规律的研究。

运用这些规律，人类不仅从粗笨的劳动中解放出来，而且获得了对生产产品的能量的控制。

”([1],p.103)
二
亨利的世界观从根本上说是属于宗教唯心主义，但在具体的科学研究活动中，他的唯物主义思想却随处可见，辩证的观点也表现得极为充分。

亨利认为“科学不在于认识事实，而在于认识规律。

它主要与变化有关，是运动的而不是静止的”。

([2],p.46)他曾说：“我们和瞬时以前不是同一个人，我们决不能再像现在这个样子。

我们呼出的每一口气带走我们身上死亡的部分；我们心脏的每一次跳动有助于通过摄取新物质来弥补损失。

我们正在不断地消耗，不断地更新。

”“严格地说，我不是在对不久前我正在向他们讲演的同样的听众在讲话，新的思想已经通过了每一个人的大脑。

”([2],p.47)古希腊哲学家赫拉克里特(Hera-clitus)
说过“我们不能两次走下同一条河流。

”亨利的这段话可以说是赫拉克里特辩证思想的又一种表述形式。

亨利指出，“变化也许不可觉察，但不会没有确定性。

”这种确定性就是规律，它可以通过科学研究来获得。

“在永不停息的宇宙中，任何时候各种变化都是永恒的吗？答案是变化具有规律。

”“具有预言功能、在某些情况下能控制大自然运动的这些规律的知识构成最高的学问。

”([2],p.47)他认为，科学研究的任务就是认识这些规律，而实验和归纳是科学研究的基本方法。

16世纪以前，科学研究的经验方法主要是对自然过程的观察。

英国的吉尔伯特(William Gilbert)首倡以实验的方法来探索大自然，意大利的科学家伽利略(Galilev Galilei)则为实验科学奠定了基础。

英国唯物主义经验论哲学家培根(Francis Bacon)的思想对早期美国产生了巨大而又深远的影响。

亨利对培根思想在美国所产生的作用持折衷态度，一方面，他不欣赏培根对以神学为中心的经院哲学进行的彻底批判，另一方面，他对培根所创立的以实验为基础的科学归纳法又很感兴趣。

亨利觉得在以观察和实验为基础的“归纳哲学方面，最惹人注目的早期工作者是英国的培根和意大利的伽利略”。

([6],p.93)亨利的几乎所有科学成就都是建立在观察和实验的基础之上，但他似乎对实验更感兴趣。

亨利十分推崇古希腊人在科学上的成就，但是他常常批评他们的观察是漫不经心的，说他们的所谓术语“经验”只涉及到自然观察而不包括更有效的实验方法。

自然观察只能认识那些自然界直接呈现在人们面前的东西。

这种观察在许多情况下，除非我们充分地作好准备，及时地注意，要不然，“它可能尚未来得及记录就消失了”。

自然界发生的有些自然过程往往是一去不能复返的，人们无法对它们进行重复的观察。

然而，实验则不是这样，我们一般能选择时间和地点，我们可以经常重复对于观察每一个细节所必需的现象。

”([6],p.92)再者，我们还可以对实验过程进行人为的控制和干预，使自然过程简化、纯化，以便进行观察。

科学实验还可以使我们观察到自然界不能自发发生的物质过程和一些无法进行直接观察的自然现象。

正是基于这一认识，亨利在研究中为了观察一些现象，揭示事物的运动规律，总是不断地设计出一个又一个实验。

亨利不仅认为实验是科学研究的最有效的方法之一，还把实验看作是进行科学教育的最强有力的手段。

他觉得对眼睛刺激产生的印象是最深刻的，用实验来演示电和磁的特性以及它们之间的相互作用一定能使学生对电和磁获得更加明确、更加形象的认识。

在探索大自然运动规律的过程中，亨利崇尚归纳法。

归纳法是根据某一类事物中许多个别事物都具有某种属性，从而推演出这类事物都具有这种属性的一般结论的推理方法，它是获得科学发现的重要手段。

在科学史上，许多重要的自然科学定律都是通过归纳法获得的，亨利的绝大多数研究成果也都得益于归纳法。

亨利对归纳的过程是这样描述的：在观察和实验的基础上“进行一系列猜测，亦即采用关于所研究的特殊对象的原因和规律的假说，然后从这个假说推导出逻辑的结果，再用实验和观察来检验这些结果。

重复这一过程，直到假说被建立。

它不仅解释了原先的现象，而且提出和第一现象相联系的一系列有关事实……假说是一种联想，它依赖于对所谈现象进行条理清楚的、合乎自然法则的类比，用来进行类比的其他现象的发生原因是知道的”。

([6],p.95)由于任何个别事物都不能完全地包括在一般之中，因而由归纳法得出的结论常带有很大的或然性。

对这一点，亨利十分清楚，所以他特别强调。