Hans Christian Oersted aloitti uuden tieteellisen aikakauden havaitessaan, että sähkö ja magnetismi liittyvät toisiinsa. Hän osoitti kokeellisesti, että langan läpi kulkeva sähkövirta voi liikuttaa lähellä olevaa magneettia. Sähkömagnetismin löytäminen loi pohjan modernin teknologiaan perustuvan maailmamme myöhemmälle kehitykselle. Oersted löysi myös kemiallisen yhdisteen piperiinin ja onnistui eristämään ensimmäisen kerran alkuaineen alumiinin.
Alkusanat
Hans Christian Oersted (tanskaksi Ørsted) syntyi Rudkøbingin pikkukaupungissa Langelandin saarella Tanskassa 14. elokuuta 1777. Hänen isänsä oli apteekkari Soeren Christian Oersted ja äitinsä Karen Hermandsen.
Hans ja hänen nuorempi veljensä Anders saivat opetusta yhdistelmällä kotiopetusta ja yksityisopettajia – saksalainen perunantekijä opetti veljekset puhumaan sujuvasti saksaa. Andersista tuli Tanskan pääministeri.
- 12-vuotiaana Hans alkoi auttaa isänsä apteekissa ja kiinnostui kemiasta.
- 16-vuotiaana hän läpäisi Kööpenhaminan yliopiston pääsykokeen.
- 19-vuotiaana, vuonna 1796, hän valmistui farmakologiksi.
- 22-vuotiaana, vuonna 1799, hän valmistui tohtoriksi.
- Tänä päivänä suurinta osaa filosofian tohtorin (Ph.D.) palkinnoista ei myönnetä filosofian tutkimuksesta, mutta Hans Christian Oersted oli – Immanuel Kantin luonnonfilosofiasta. Kuten tulemme näkemään, tämä auttoi muokkaamaan hänen maailmankuvaansa.
Oerstedin elinaika kontekstissa
Oerstedin elinaika ja siihen liittyvien tiedemiesten ja matemaatikkojen elinaika.
Hans Christian Oerstedin tiede
Vuoteen 1800 mennessä Oersted oli apteekkari. Tänä vuonna alkoi tieteellinen vallankumous. Alessandro Volta julkisti yksityiskohtia paristostaan, mikä avasi uutta aluetta kemisteille ja fyysikoille: Voltan akun avulla he pystyivät ensimmäistä kertaa tuottamaan tasaista sähkövirtaa, ja onneksi akun rakentamiseen tarvittavia materiaaleja oli helppo saada.
Oersted sukelsi uuteen tieteeseen ja julkaisi vuonna 1801 tieteellisen artikkelin, jossa hän kuvasi keksimänsä uuden akun. Hän kuvasi myös, miten voitiin laskea kulkevan sähkövirran määrä mittaamalla kaasunmuodostuksen nopeutta, kun sähkö hajotti veden vedyksi ja hapeksi.
Tanskan hallitus rahoitti Oerstedin jatkokoulutusta muissa Euroopan maissa – hän vietti vuodet 1801-1803 Saksassa ja Ranskassa.
Saksassa hän sai vaikutteita filosofi Friedrich Schellingin ajatuksista, joka uskoi koko luonnon olevan yhtenäinen. Melko mahtipontisesti Schelling uskoi, että tiedemiesten tulisi pyrkiä löytämään koko luonnon perustana oleva teoria sen sijaan, että he tutkisivat kokeiden avulla luonnon yksittäisiä osia.
”…kaikki ilmiöt korreloivat yhden absoluuttisen ja välttämättömän lain kanssa, josta ne kaikki voidaan johtaa.”
Oersted omaksui suuren osan Schellingin tieteenfilosofiasta, mutta ei ollut samaa mieltä tämän halveksunnasta kokeellista työskentelyä kohtaan – farmaseuttina Oersted oli oppinut, miten tehokas väline kokeilut voivat olla. Hän kuitenkin jakoi Schellingin innostuksen luonnon ykseydestä.
”Fysiikkamme ei siten olisi enää kokoelma liikettä, lämpöä, ilmaa, valoa, sähköä, magnetismia ja ties mitä muuta käsitteleviä fragmentteja, vaan sisältäisimme koko maailmankaikkeuden yhteen järjestelmään.”
Saksalaisessa Jenan kaupungissa Oersted tapasi ja ystävystyi saksalaisen fyysikon Johann Wilhelm Ritterin kanssa. Heillä oli yhteinen kiinnostus sähköä kohtaan. Ritter oli myös innostunut Schellingin filosofiasta luonnon perimmäisestä harmoniasta – erityisesti hän oli vakuuttunut siitä, että sähkö ja magnetismi liittyivät läheisesti toisiinsa.
Professori Oersted kasvattaja
Palattuaan matkoiltaan Tanskan hallitus rahoitti Oerstedin tutkimustyön jatkamista. Vuonna 1806, 29-vuotiaana, hänestä tuli fysiikan professori Kööpenhaminan yliopistoon. Hän oli erinomainen luennoitsija, ja opiskelijat kerääntyivät hänen luennoilleen. Joskus hän luennoi jopa viisi tuntia päivässä – erittäin raskas taakka. Luennoinnin lisäksi hän perusti fysiikan ja kemian laboratorioita tutkimusta ja opetusta varten.
Sähkömagnetismin löytäminen
Oerstedin kuuluisa koe, joka osoitti, että sähkö ja magnetismi ovat yhteydessä toisiinsa, tehtiin luennolla 21. huhtikuuta 1820, jolloin Oersted oli 42-vuotias.
Kokeessa hän johdatti sähkövirtaa johtimen läpi, mikä sai lähellä olevan magneettisen kompassin neulan liikkumaan.
Oersted pitelee rautalankaa magneettisen neulan yläpuolella, jota kannatetaan nivelellä. Neula taipuu, kun langan läpi kulkee sähkövirta.
Oerstedin alkuperäiset muistiinpanot. Hän osoittaa, miten johdossa kulkeva sähkövirta saa lähellä olevan magnetoidun kompassineulan kääntymään.
Oersted teki seuraavien kuukausien aikana lisää kokeita ja havaitsi, että sähkövirta tuottaa ympärilleen pyöreän magneettisen vaikutuksen.
Oersted osoitti, että sähkövirta synnyttää ympärilleen ympyränmuotoisen magneettisen vaikutuksen.
Oersted ilmoitti löydöstään 21. heinäkuuta 1820 neljästä latinankielisestä sivusta koostuvassa artikkelissa, joka käännettiin pian useimmille tärkeimmille eurooppalaisille kielille. Oerstedin englanninkielisen paperin otsikko oli Experiments on the Effect of a Current of Electricity on the Magnetic Needle.
Syyskuuhun 1820 mennessä François Arago oli demonstroimassa sähkömagneettista vaikutusta Ranskan akatemian tieteelliselle eliitille, mikä johti lähes välittömästi siihen, että André-Marie Ampère ryhtyi seuraaviin toimiin sähkömagnetismin tarinassa.
Samoin kuin Voltan keksimä paristo oli avannut uusia näköaloja fysiikassa ja kemiassa, Oerstedin löytö sähkön ja magnetismin välisestä yhteydestä vapautti fysiikan vallankumouksen, joka johti meidät nykyiseen digitaaliseen maailmaamme.
”Oersted etsi yhteyttä näiden kahden suuren luonnonvoiman välillä. Hänen aikaisemmat kirjoituksensa todistavat tästä, ja minä, joka olin hänen kanssaan päivittäin tekemisissä vuosina 1818-1819, voin omasta kokemuksestani todeta, että ajatus tämän yhä salaperäisen yhteyden löytämisestä täytti jatkuvasti hänen mielensä.”
Palkinnot
Britannian kuninkaallinen yhdistys myönsi Oerstedille vuoden 1820 Copley-mitalin, tieteen suurimman palkinnon, sähkömagnetismin löytämisestä. Aiempia palkinnon saajia olivat muun muassa Benjamin Franklin ja Alessandro Volta. Ranskan akatemia lähetti Oerstedille 3000 kultafrangia.
Oliko Oersted ensimmäinen?
Joskus väitetään, että sähkömagnetismin löysi itse asiassa italialainen juristi (ja fysiikan harrastaja) Gian Domenico Romagnosi.
Kahdessa italialaisessa sanomalehdessä julkaistiin vuonna 1802 Romagnosin kertomus magneettineulan taipumisesta hänen rakentamansa pariston lähellä.
Tänään hänen menetelmäänsä tarkasteltaessa on selvää, että Romagnosin kokeeseen ei sisältynyt täydellistä sähköpiiriä, joten sähkövirta ei olisi voinut virrata. Ilman virtaa ei voinut olla sähkömagneettista vaikutusta.
Romagnosin kokeessa neulaa taivutti todennäköisesti neulaan kertyneet staattiset sähkövaraukset, ja neula liikkui samanlaisten sähkövarausten keskinäisen hylkimisen seurauksena.
Oersted oli siis ensimmäinen.
Oerstedin kemia ja alumiinin eristäminen
Vaikka Oersted oli fysiikan professori, farmakologisen taustansa vuoksi Oersted tunsi vetoa kemiaan.
Aluksi hän hylkäsi Antoine Lavoisierin käsityksen kemian järkeistämisestä ja ymmärtämisestä kemian alkuaineiden avulla. Oersted halusi jotain, joka olisi enemmän sopusoinnussa Friedrich Schellingin ajatusten ”kaikkea pitäisi hallita yksi ainoa luonnonlaki” kanssa.
Hän pyrki myös ankkuroimaan kemian filosofi Immanuel Kantin ajatuksiin, jonka teoksia hän oli opiskellut innokkaasti väitöskirjaansa varten. Kant uskoi, että ainetta voidaan jakaa äärettömästi (eli atomeja ei ole) ja että kaikki aine rakentuu kahdesta perustavanlaatuisesta, vastakkaisesta voimasta, jotka ovat tasapainossa keskenään.
Joitakin aikoja tämä sai nuoren professorin Oerstedin edistämään unkarilaisen kemistin Jakob Joseph Winterlin mielikuvituksellisia teorioita, sillä hän uskoi, että koko kemia voidaan ymmärtää kahden aineen – Andronian (happamuuden periaate) ja Thelycken (emäksisyyden periaate) – vastakkaisten voimien avulla. Winterl uskoi, että nämä aineet olivat perustavampia kuin alkuaineet.
”Lämmön perusperiaatteet, jotka näyttelevät roolinsa emäksissä ja hapoissa, sähköisyydessä ja valossa, ovat myös magnetismin periaatteita, ja näin meillä on kaikkien voimien ykseys… ja entiset fysikaaliset tieteet yhdistyvät näin yhdeksi yhtenäiseksi fysiikaksi.”
Andronia ja Thelycke osoittautuivat kuitenkin olemattomiksi.
Lähdettyään Winterlin ajatusten kannattajuudesta Oersted teki useita tärkeitä panostuksia kemiaan.
Vuonna 1819 hän löysi piperiinin, kemiallisen yhdisteen, joka on vastuussa mustapippurin voimakkaasta ja terävästä mausta.
Hänen merkittävin panoksensa oli alumiinin alkuaineen ensimmäinen eristäminen. Vuonna 1825 hän raportoi:
metallimöhkäleestä, joka väriltään ja kiiltävyydeltään muistuttaa jonkin verran tinaa.
Hän valmisti alumiinia pelkistämällä alumiinikloridia kalium- ja elohopea-amalgaamilla.
Ajatuskokeet
Tänään kun kuulemme sanat Ajatuskokeilu, ajattelemme monesti Albert Einsteinin kuuluisia ajatuskokeiluja, jotka ohjasivat häntä kohti suhteellisuusteoriaa.
Ajatuskokeessa kysytään ”mitä jos…?” ja mietitään sitten loogisesti seurauksia.
Oersted oli itse asiassa ensimmäinen henkilö, joka käytti Einstenin tunnetuksi tekemää saksankielistä termiä: Gedankenexperiment.
The Other Famous Hans Christian
Hans Christian Oersted ystävystyi hyvin tanskalaisen kirjailijan Hans Christian Andersonin kanssa ennen kuin kirjailijasta tuli kuuluisa. Oerstedista tuli Andersonin satujen puolestapuhuja, joka auttoi saamaan ne julkaistua vuonna 1835.
Joitakin henkilökohtaisia yksityiskohtia ja loppu
Oersted avioitui vuonna 1814 pastorin tyttären Inger Birgitte Ballumin kanssa, ja pariskunnalle syntyi seuraavien vuosien aikana kolme poikaa ja neljä tytärtä.
Hans Christian Oersted kuoli 73-vuotiaana 9. maaliskuuta 1851 Kööpenhaminassa lyhyen sairauden jälkeen.
Hänet haudattiin Assistensin hautausmaalle Kööpenhaminan esikaupunkialueella Noerrebrossa. Tämä on myös fyysikko Niels Bohrin, kirjailija Hans Christian Andersenin ja filosofi Soeren Kierkegaardin viimeinen leposija.
Sivun kirjoittaja: The Doc
Kuvat digitaalisesti parannettu ja väritetty tällä sivustolla. © Kaikki oikeudet pidätetään.
Cite this Page
Käyttäkää seuraavaa MLA:n mukaista viittaustapaa:
"Hans Christian Oersted." Famous Scientists. famousscientists.org. 26 Sep. 2015. Web. <www.famousscientists.org/hans-christian-oersted/>.
Published by FamousScientists.org
Further Reading
Robert C. Stauffer
Speculation and Experiment in the Background of Oersted’s Discovery of Electromagnetism
Isis Volume. 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 ja 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 and Volta’s pile: Early Difficulties in the Interpretation of Voltaic Electricity
Nuova Voltiana: Studies on Volta and his Times, Pavia / Milano, Università degli Studi di Pavia, Vol. 3, s81-102, 2001
.