威廉·爱德华·韦伯(Wilhelm Eduard Weber,1804年10月24日-1891年6月23日),德国物理学家,19世纪最重要的物理学家之一。
国际单位制中
磁通量的单位“韦伯”(缩写:Wb)是以威廉·韦伯的名字命名的。
人物生平
早年
威廉·韦伯1804年出生在德国
维滕贝格,由于在
法国大革命战争(1789年—1803年)时期和拿破仑时期争(1803年—1815年),韦伯一家迁居到了哈勒,威廉·韦伯在这里读完中学,并参与了哥哥恩斯特·海因里希·韦伯关于波的运动
实验研究,并于1825年在
莱比锡出版了《Wellenlehre, auf Experimente gegründet》(基于实验的波的理论)一书。威廉·韦伯同时从1822年起在
哈勒大学学习数学,研究
风琴发声理论,1826年获得博士学位,1827年获得大学任教资格,并留校任教,1828年升为副教授。
哥廷根
1828年,他和哥哥恩斯特·海因里希·韦伯一起参加了由
洪堡组织的德国自然科学学者和医生协会的第17次大会,他的演讲给德国著名数学家
高斯留下了深刻的印象,很少夸奖人的高斯在给德国天文学家
约翰·弗朗茨·恩克(Johann Franz Encke)的信中写道:“我的生活因为他的出现而变得更加精彩,他的性格非常亲切而又富有天赋”(德语:In der Tat ist mir mein Leben durch sein Hiersein viel lieber geworden. Er ist ebenso liebenswürdig von Charakter als talentreich,1832年5月12日)。高斯后来邀请韦伯前往
哥廷根大学,1831年接替去世的托比亚斯·迈尔(Tobias Mayer),任物理学教授。
在
哥廷根,韦伯与
高斯结下了深厚的友谊,并合作研究
地磁学和
电磁学,共事多年。他们在哥廷根市上空搭建了两条铜线,构建了第一台电磁
电报机,在1833年的复活节实现了
物理研究所到
天文台之间距离约1.5千米的
电报通信。1836年,韦伯、高斯和洪堡建立了哥廷根
磁学协会。高斯在给洪堡的信中写道:“我们的韦伯独自一人架设了电报线……表现出惊人的耐心”(德语:Unser Weber hat das Verdienst, diese Dr?hte gezogen zu haben ... ganz allein. Er hat dabei unbeschreibliche Geduld erwiesen,1833年6月13日)。
除了广泛的电磁学实验外,韦伯还进行了物理生理学实验,他和弟弟爱德华·弗里德里希·韦伯在1836年出版了《Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge》(人类腿部力学)一书。
后来由于反对
汉诺威废除1833年自由宪法,发生了
哥廷根七君子(德语:G?ttinger Sieben)事件,1837年12月14日,韦伯与其他六位教授(包括
格林兄弟和高斯的女婿)一同失去了教职。此后的1838年3月至8月间,韦伯出游
柏林、
伦敦和巴黎,此后生活在哥廷根,但并未任教。
莱比锡
韦伯的贡献主要和
哥廷根联系在一起,被解职后,直到1843年,韦伯被
莱比锡大学聘为物理学教授。1843年至1849年间,韦伯在
莱比锡对
电磁作用的基本定律进行了研究。19世纪初,可测重量物体的整个
运动理论都是从
经典力学定律尤其是
牛顿运动定律推导而得,并在天文学上获得了惊人的成功,但并不是所有已知的
物理现象都能得到合理的解释,如何确定不可估计重量物体的电、磁、热等量,仍旧没有
解决方法,这在当时是一个重要的研究领域。韦伯在莱比锡首先开始继续
磁学研究,先是建立了一座不含铁的天文台,他在莱比锡的研究在1846年提出电磁作用的基本定律时达到了顶峰。
韦伯于1846年至1878年间在
电动力学(即
电磁学)
测量方法方面的研究具有重要的基础性意义,他发明了许多电磁仪器。1841年发明了既可测量
地磁强度,又可测量
电流强度的绝对电磁学单位的双线
电流表;1846年发明了既可测量电流强度的电动力学单位,又可测量交流电功率的
电功率表;1853年又发明了测量地磁强度
垂直分量的
地磁感应器。
重返哥廷根
德国爆发1848年革命后,1849年韦伯被允许返回
哥廷根并任哥廷根天文台台长。重返哥廷根后,韦伯为建立电学单位的绝对测量做出了很多贡献,他提出了电流强度和
电磁力的
绝对单位,
高斯在韦伯的协助下提出了磁学量的绝对单位。韦伯还提出了物质的电磁
结构理论。
1856年,韦伯与鲁道夫·科尔劳施(Rudolf Kohlrausch)一起完成了确定电量的电动单位与静电单位之间关系的测量,得到的比值即是真空中的光速值,它将光学与电学神奇般地联系了起来,这一测量给予了后来麦克斯韦的光学
电磁理论(光的
电磁说)以重要的支持。科尔劳施1858年去世后,韦伯继续与莱比锡的物理学家和天文学家卡尔·弗里德里希·策尔纳(Karl Friedrich Z?llner)合作,他们与亥姆霍兹在韦伯电动力定理中的
能量守恒进行了探讨。
韦伯在1870年退休后,晚年又发展了策尔纳的电荷原子概念,他们认为物质是由
带电粒子构成的,这些带电粒子处于不同的
稳定位置,符合韦伯力定律。利用这一模型,韦伯也解释了引力作用。韦伯和弗朗茨·诺依曼(Franz Neumann)发展的远距离电动力学统治了电动力学理论,一直到麦克斯韦场理论提出后才被取代,但是韦伯的原子结构模型在解释物质的电、磁、热特性方面是成功的。
韦伯和
高斯提出的单位制于1881年在巴黎的一次国际会议上被确认,但是德国代表团团长亥姆霍兹在会议上建议用“
安培”(Ampère)取代早已广泛使用的“韦伯”(Weber)作为电流强度的单位。此后的1935年,“韦伯”成为
磁通量的正式单位。
1891年6月23日,韦伯在
哥廷根去世,与
马克斯·普朗克和
马克斯·玻恩葬于同一墓地。
个人生活
父亲是米夏埃尔·韦伯(Michael Weber)是神学家,哥哥恩斯特·海因里希·韦伯(Ernst Heinrich Weber,1795年—1878年)是生理学家,还有一个弟弟爱德华·弗里德里希·韦伯(Eduard Friedrich Weber,1806年—1871年)也是生理学家。