Hans Christian Oersted leitete eine neue wissenschaftliche Epoche ein, als er entdeckte, dass Elektrizität und Magnetismus miteinander verbunden sind. Er zeigte durch ein Experiment, dass ein elektrischer Strom, der durch einen Draht fließt, einen nahe gelegenen Magneten bewegen kann. Die Entdeckung des Elektromagnetismus legte den Grundstein für die spätere Entwicklung unserer modernen technologiebasierten Welt. Oersted entdeckte auch die chemische Verbindung Piperin und gelang die erste Isolierung des Elements Aluminium.
Anfänge
Hans Christian Oersted (Ørsted auf Dänisch) wurde am 14. August 1777 in der kleinen Stadt Rudkøbing auf der Insel Langeland in Dänemark geboren. Sein Vater war Soeren Christian Oersted, ein Apotheker, und seine Mutter war Karen Hermandsen.
Hans und sein jüngerer Bruder Anders wurden durch eine Kombination aus Hausunterricht und privaten Lehrern erzogen – ein deutscher Perückenmacher brachte den Brüdern bei, fließend Deutsch zu sprechen. Anders wurde Dänemarks Ministerpräsident.
- Im Alter von 12 Jahren begann Hans in der Apotheke seines Vaters zu helfen und begann sich für Chemie zu interessieren.
- Im Alter von 16 Jahren bestand er die Aufnahmeprüfung an der Universität Kopenhagen.
- Im Alter von 19 Jahren, im Jahr 1796, schloss er sein Studium der Pharmakologie ab.
- Im Alter von 22 Jahren, im Jahr 1799, promovierte er zum Dr. phil. Heutzutage werden die meisten Doktortitel nicht für die Erforschung der Philosophie verliehen, aber bei Hans Christian Oersted war es so – Immanuel Kants Naturphilosophie. Wie wir sehen werden, hat dies sein Weltbild geprägt.
Oersteds Lebenszeit im Kontext
Oersteds Lebenszeit und die Lebenszeiten verwandter Wissenschaftler und Mathematiker.
Die Wissenschaft von Hans Christian Oersted
Im Jahr 1800 war Oersted ein Apothekenleiter. In diesem Jahr begann eine wissenschaftliche Revolution. Alessandro Volta gab Einzelheiten seiner Batterie bekannt und eröffnete damit den Chemikern und Physikern ein neues Terrain: Voltas Batterie ermöglichte es ihnen zum ersten Mal, einen stetigen Stromfluss zu erzeugen, und glücklicherweise waren die zum Bau einer solchen Batterie erforderlichen Materialien leicht zu beschaffen.
Oersted tauchte in die neue Wissenschaft ein und veröffentlichte 1801 eine wissenschaftliche Abhandlung, in der er eine neue Batterie beschrieb, die er erfunden hatte. Er beschrieb auch, wie man die Menge des fließenden elektrischen Stroms berechnen kann, indem man die Gasproduktion misst, wenn Elektrizität Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet.
Die dänische Regierung finanzierte Oersted, damit er sich in anderen europäischen Ländern weiterbilden konnte – er verbrachte die Jahre 1801 bis 1803 in Deutschland und Frankreich.
In Deutschland wurde er von den Ideen des Philosophen Friedrich Schelling beeinflusst, der glaubte, die gesamte Natur sei einheitlich. Schelling vertrat die Ansicht, dass Wissenschaftler danach streben sollten, die der gesamten Natur zugrundeliegende Theorie zu finden, anstatt isolierte Teile der Natur mit Hilfe von Experimenten zu untersuchen.
„…alle Phänomene sind durch ein absolutes und notwendiges Gesetz miteinander verbunden, aus dem sie alle abgeleitet werden können.“
Oersted nahm viel von Schellings Wissenschaftsphilosophie auf, war aber mit dessen Geringschätzung der experimentellen Arbeit nicht einverstanden – als Apotheker hatte Oersted gelernt, wie mächtig ein Werkzeug das Experimentieren sein konnte. Er teilte jedoch Schellings Begeisterung für die Einheit der Natur.
„Unsere Physik wäre dann nicht mehr eine Sammlung von Fragmenten über Bewegung, über Wärme, über Luft, über Licht, über Elektrizität, über Magnetismus und wer weiß was noch, sondern wir würden das ganze Universum in ein System einschließen.“
In der deutschen Stadt Jena lernte Oersted den deutschen Physiker Johann Wilhelm Ritter kennen und freundete sich mit ihm an. Sie teilten ein gemeinsames Interesse an der Elektrizität. Ritter war auch von Schellings Philosophie einer grundlegenden Harmonie der Natur begeistert – insbesondere war er davon überzeugt, dass Elektrizität und Magnetismus eng miteinander verbunden waren.
Professor Oersted der Pädagoge
Nach der Rückkehr von seinen Reisen finanzierte die dänische Regierung Oersted, um seine Forschungsarbeit fortzusetzen. 1806, im Alter von 29 Jahren, wurde er Professor für Physik an der Universität von Kopenhagen. Er war ein hervorragender Dozent, und die Studenten strömten in Scharen in seine Vorlesungen. Manchmal hielt er bis zu fünf Stunden am Tag Vorlesungen – eine sehr hohe Belastung. Zusätzlich zu seinen Vorlesungen richtete er Physik- und Chemielabors für Forschung und Lehre ein.
Entdeckung des Elektromagnetismus
Oersteds berühmtes Experiment, das zeigt, dass Elektrizität und Magnetismus zusammenhängen, fand während einer Vorlesung am 21. April 1820 statt, als Oersted 42 Jahre alt war.
In dem Experiment leitete er elektrischen Strom durch einen Draht, der eine in der Nähe befindliche magnetische Kompassnadel in Bewegung setzte.
Oersted hält einen Draht über eine auf einem Zapfen gelagerte Magnetnadel. Die Nadel wird ausgelenkt, wenn elektrischer Strom durch den Draht fließt.
Oersteds Originalnotizen. Er zeigt, wie ein in einem Draht fließender elektrischer Strom eine in der Nähe befindliche magnetisierte Kompassnadel zum Drehen bringt.
In den nächsten Monaten führte Oersted weitere Experimente durch und entdeckte, dass elektrischer Strom eine kreisförmige magnetische Wirkung um ihn herum erzeugt.
Oersted zeigte, dass elektrischer Strom eine kreisförmige magnetische Wirkung um sich herum erzeugt.
Oersted gab seine Entdeckung am 21. Juli 1820 in einer vierseitigen lateinischen Arbeit bekannt, die bald in die meisten europäischen Sprachen übersetzt wurde. Oersteds englische Abhandlung trug den Titel Experiments on the Effect of a Current of Electricity on the Magnetic Needle.
Im September 1820 demonstrierte François Arago den elektromagnetischen Effekt vor der wissenschaftlichen Elite Frankreichs in der französischen Akademie, was André-Marie Ampère fast unmittelbar dazu veranlasste, die nächsten Schritte in der Geschichte des Elektromagnetismus zu unternehmen.
Genauso wie Voltas Erfindung der Batterie neue Horizonte in Physik und Chemie eröffnet hatte, löste Oersteds Entdeckung einer Verbindung zwischen Elektrizität und Magnetismus eine Revolution in der Physik aus, die uns in unsere heutige digitale Welt führte.
„Oersted suchte nach der Verbindung zwischen diesen beiden großen Naturkräften. Seine früheren Schriften legen davon Zeugnis ab, und ich, der ich in den Jahren 1818 bis 1819 täglich mit ihm verkehrte, kann aus eigener Erfahrung sagen, dass der Gedanke an die Entdeckung dieses noch rätselhaften Zusammenhangs seinen Geist ständig erfüllte.“
Auszeichnungen
Die britische Royal Society verlieh Oersted 1820 für seine Entdeckung des Elektromagnetismus die Copley-Medaille, den größten Preis der Wissenschaft. Zu den früheren Preisträgern gehörten Benjamin Franklin und Alessandro Volta. Die Französische Akademie schickte Oersted 3000 Goldfranken.
War Oersted der Erste?
Manchmal wird behauptet, dass der Elektromagnetismus tatsächlich von dem italienischen Juristen (und Physikliebhaber) Gian Domenico Romagnosi entdeckt wurde.
Im Jahr 1802 berichteten zwei italienische Zeitungen über eine magnetische Nadel, die sich in der Nähe einer von ihm gebauten Batterie ablenkte.
Heute, wenn man seine Methode betrachtet, ist es klar, dass Romagnosis Experiment keinen vollständigen Stromkreis beinhaltete, so dass kein elektrischer Strom geflossen sein konnte. Ohne Strom kann es keine elektromagnetische Wirkung gegeben haben.
Die Nadel in Romagnosis Experiment wurde wahrscheinlich durch eine Ansammlung statischer elektrischer Ladungen auf der Nadel abgelenkt, die sich infolge der gegenseitigen Abstoßung gleichartiger elektrischer Ladungen bewegte.
Oersted war also der Erste.
Oersteds Chemie und die Isolierung von Aluminium
Obwohl er Physikprofessor war, fühlte sich Oersted mit seinem pharmakologischen Hintergrund zur Chemie hingezogen.
Zunächst lehnte er Antoine Lavoisiers Konzept ab, die chemischen Elemente als Mittel zur Rationalisierung und zum Verständnis der Chemie zu verwenden. Oersted wollte etwas, das mehr mit den Ideen Friedrich Schellings „Alles sollte durch ein einziges Naturgesetz geregelt werden“ übereinstimmte.
Er versuchte auch, die Chemie in den Ideen des Philosophen Immanuel Kant zu verankern, dessen Werk er mit Begeisterung für seine Doktorarbeit studiert hatte. Kant glaubte, dass die Materie unendlich teilbar sei (d.h. dass es keine Atome gäbe) und dass alle Materie aus zwei grundlegenden, gegensätzlichen Kräften aufgebaut sei, die sich im Gleichgewicht befänden.
Eine Zeit lang führte dies dazu, dass der junge Professor Oersted die phantasievollen Theorien des ungarischen Chemikers Jakob Joseph Winterl förderte, der glaubte, dass die gesamte Chemie durch die gegensätzlichen Kräfte zweier Substanzen – Andronia (das Prinzip der Säure) und Thelycke (das Prinzip der Alkalität) – verstanden werden könne. Winterl glaubte, diese Substanzen seien grundlegender als die Elemente.
„Die konstituierenden Prinzipien der Wärme, die in den Laugen und Säuren, in der Elektrizität und im Licht ihre Rolle spielen, sind auch die Prinzipien des Magnetismus, und so haben wir die Einheit aller Kräfte … und die früheren physikalischen Wissenschaften vereinigen sich so zu einer einheitlichen Physik.“
Es stellte sich jedoch heraus, dass Andronia und Thelycke nicht existierten.
Nachdem er sein Festhalten an Winterls Ideen aufgegeben hatte, leistete Oersted eine Reihe wichtiger Beiträge zur Chemie.
Im Jahr 1819 entdeckte er Piperin, die chemische Verbindung, die für den starken, scharfen Geschmack von schwarzem Pfeffer verantwortlich ist.
Sein bedeutendster Beitrag war die erstmalige Isolierung des Elements Aluminium. Im Jahr 1825 berichtete er:
ein Metallklumpen, der in Farbe und Glanz etwas an Zinn erinnert.
Er stellte Aluminium her, indem er Aluminiumchlorid mit einem Kalium-Quecksilber-Amalgam reduzierte.
Gedankenexperimente
Wenn wir heute die Worte Gedankenexperiment hören, denken wir oft an Albert Einsteins berühmte Gedankenexperimente, die ihn zu seinen Relativitätstheorien führten.
Ein Gedankenexperiment besteht darin, zu fragen „Was wäre, wenn…?“ und dann die Konsequenzen logisch zu durchdenken.
Oersted war eigentlich der erste, der den von Einsten berühmt gemachten deutschen Begriff verwendete: Gedankenexperiment.
Der andere berühmte Hans Christian
Hans Christian Oersted war mit dem dänischen Schriftsteller Hans Christian Anderson befreundet, bevor dieser berühmt wurde. Oersted setzte sich für Andersons Märchen ein und trug dazu bei, dass sie 1835 veröffentlicht wurden.
Einige persönliche Details und das Ende
Im Jahr 1814 heiratete Oersted Inger Birgitte Ballum, die Tochter eines Pastors, und in den folgenden Jahren hatte das Paar drei Söhne und vier Töchter.
Hans Christian Oersted starb im Alter von 73 Jahren am 9. März 1851 in Kopenhagen nach kurzer Krankheit.
Er wurde auf dem Assistens-Friedhof im Kopenhagener Vorort Noerrebro beigesetzt. Hier ruhen auch der Physiker Niels Bohr, der Schriftsteller Hans Christian Andersen und der Philosoph Soeren Kierkegaard.
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Weitere Lektüre
Robert C. Stauffer
Spekulation und Experiment im Hintergrund von Oersteds Entdeckung des Elektromagnetismus
Isis Vol. 48: p33-50, March, 1957
Andrew Cunningham, Nicholas Jardine
Romanticism and the Sciences
CUP Archive, 28 Jun 1990
Robert D. Purrington
Physics in the Nineteenth Century
Rutgers University Press, 1997
Sandro Stringari und Robert R. Wilson
Romagnosi and the Discovery of Electromagnetism
Rend. Fis. Acc. Lincei s. 9, Vol 11, p115-136, 2000
Roberto de Andrade Martins
Romagnosi und Voltas Pfahl: Frühe Schwierigkeiten bei der Interpretation der Voltaischen Elektrizität
Nuova Voltiana: Studien über Volta und seine Zeit, Pavia / Mailand, Università degli Studi di Pavia, Band 3, S. 81-102, 2001