让-巴蒂斯特·毕奥 (Jean-Baptiste Biot)
让-巴蒂斯特·毕奥(Jean-Baptiste Biot,/ˈbiːoʊ, ˈbjoʊ/;法语:[ʒɑ̃ batist bjo];1774年4月21日—1862年2月3日)是一位法国物理学家、天文学家和数学家,他与费利克斯·萨伐尔(Félix Savart)共同发现了静磁学的毕奥-萨伐尔定律,证实了陨石的存在,曾进行过早期热气球飞行,并研究过光的偏振。
毕奥(电流的CGS单位)、矿物黑云母(biotite)以及格陵兰岛东部的毕奥角都是为了纪念他而命名的。
生平
让-巴蒂斯特·毕奥于1774年4月21日出生于巴黎,父亲约瑟夫·毕奥(Joseph Biot)是一名财政官员。
他在路易大帝中学(Lyceum Louis-le-Grand)接受教育,并于1794年进入巴黎综合理工学院(École Polytechnique)。毕奥曾在炮兵部队服役,随后于1797年被任命为博韦的数学教授。此后,他于1800年前后担任法兰西公学院(Collège de France)的物理学教授,并在三年后当选为法国科学院院士。1804年7月,毕奥与约瑟夫·路易·盖-吕萨克(Joseph Louis Gay-Lussac)一同乘坐了第一次科学热气球飞行,以测量地球磁场随海拔高度的变化(NNDB 2009,Reese 2004,O'Connor and Robertson 1997)。他们达到了4000米(13,100英尺)的高度(NNDB 2009,Reese 2004)。后来,在1804年9月,盖-吕萨克独自乘气球上升到了7010米(23,000英尺)的高度(在没有额外氧气的情况下相当危险(Reese 2004))。
毕奥也是法国荣誉军团勋章获得者;他于1814年被选为骑士,1849年被选为指挥官。1815年,他当选为伦敦皇家学会外籍会员,1816年当选为瑞典皇家科学院外籍会员,1822年当选为美国艺术与科学学院外籍荣誉会员。此外,毕奥于1840年获得了由皇家学会颁发的、旨在表彰在物质热学或光学性质领域做出贡献的伦福德奖章(O’Connor and Robertson 1997)。1850年,让-巴蒂斯特·毕奥在《学者杂志》(Journal des savants)上发表了一篇7页的回忆录,记录了他对1890年代末至1800年代初期间与皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(Laplace)交往的回忆。
让-巴蒂斯特·毕奥只有一个儿子——爱德华·孔斯坦·毕奥(Édouard Constant Biot),生于1803年,是一名工程师和汉学家。爱德华于1850年逝世,他的父亲为出版爱德华生前未完成的最后一部著作(中国古典著作《周礼》的参考译本)的后半部分付出了巨大的努力。让-巴蒂斯特·毕奥写道,为了以正确的形式出版它,他不得不请教著名汉学家儒莲(Stanislas Julien),而且特别是为了翻译最困难的部分《考工记》,他亲自走访了许多作坊,向工匠们询问他们的生产方法和专业词汇,以核实他儿子的工作。直到今天,毕奥的译本依然是这部书唯一的西方语言译本。
他于1862年2月3日在巴黎逝世。
成就
### 电磁学
让-巴蒂斯特·毕奥在其一生中对科学界做出了许多贡献——最显著的是在光学、磁学和天文学领域。1804年,他在与普鲁士自然学家亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)共同署名的一篇文章中使用了等磁场强度线。磁学中的毕奥-萨伐尔定律是以毕奥和他的同事费利克斯·萨伐尔的名字命名的,以纪念他们在1820年的研究工作。在他们的实验中,他们通过“从一根长垂直导线和相距一定水平距离的磁针开始,[并表明]让电流通过导线会导致磁针移动”,展示了电与磁之间的联系(Parsley)。
### 陨石
1803年,毕奥被法兰西学术院派往法国诺曼底的赖格(L'Aigle),调查降落在当地的3000块陨石并汇报情况(参见赖格陨石)。他发现这些当时被称为“石头”的陨石来自外太空。通过他的报告,毕奥支持了德国物理学家恩斯特·克拉尼(Ernst Chladni)于1794年发表的观点,即陨石是来自太空的碎片。
在毕奥对1803年坠落在法国赖格附近的陨石进行彻底调查之前,很少有人真正相信地球上发现的岩石可能具有地球以外的起源。虽然曾有零星的传说提到在天空中看到火球后地面上发现了奇特的岩石,但这些故事往往被当作幻想抛弃。关于这些奇特岩石的严肃讨论始于1794年,当时恩斯特·克拉尼发表了一本书,声称此类岩石具有地球以外的起源(Westrum)。直到毕奥能够分析赖格的岩石之后,人们才普遍接受天空中看到的火球是穿过大气的流星这一事实。自毕奥的时代以来,对陨石的分析已使人们能够精确测量太阳系的化学成分。流星在太阳系中的成分和位置也为天文学家提供了关于太阳系如何形成的线索。
### 偏振光
1812年,毕奥将注意力转向光学研究,特别是光的偏振。在19世纪之前,人们认为光由被称为微粒的离散小包组成。在19世纪初,许多科学家开始抛弃微粒说,转而支持光的波动说。毕奥开始研究偏振,是为了证明他所获得的结果只有在光由微粒组成时才会出现。
1815年,他证明了“偏振光穿过有机物质时,可以顺时针或逆时针旋转,这取决于该物质的光轴。”他在色偏振和旋光性方面的研究极大推动了光学领域的发展,尽管后来人们证明,使用光的波动说也可以得出他的发现。奥古斯丁-让·菲涅尔(Augustin-Jean Fresnel)的横波解释要简单得多,且与詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的方程相一致。
毕奥对光偏振的研究为光学领域带来了许多突破。液晶显示器(LCD)(例如电视和电脑屏幕)使用由滤光片偏振的光,当光进入液晶时,允许液晶调制透射光的强度。这是当液晶的偏振响应施加在其上的电控制信号而变化时发生的。偏振滤光片在摄影中被广泛用于消除不需要的反射或增强反射。
### 酒石
酒石酸氢钾最初是在伊朗的一个酒容器内被发现的。该物质的现代应用始于1768年,1832年,让-巴蒂斯特·毕奥发现了酒石的物理性质。当法国人开始在烹饪中频繁使用它时,该物品获得了极大的普及。
### 弧度测量
1806年8月,他受经度局(Bureau des Longitudes)委托,与弗朗索瓦·阿拉戈(François Arago)一起继续在法国和西班牙进行由德朗布尔和梅尚开始的子午弧测量(德朗布尔和梅尚子午弧)。
精选著作
- 《物理天文学基础专论》(Traité élémentaire d'astronomie physique,Klostermann,1810–1811)
- 《关于光分子绕其重心运动的实验与数学研究》(Récherches expérimentales et mathématiques sur les mouvemens des molécules de la lumière autour de leur centre de gravité,法语版。巴黎:菲尔曼·迪多特,1814年)
- 《实验与数学物理学专论》(Traité de physique expérimentale et mathématique,Deterville,1816年)
- 《实验物理学基础概要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大利语版。第1卷。那不勒斯:百科报印刷厂,1818年)
- 《实验物理学基础概要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大利语版。第2卷。那不勒斯:百科报印刷厂,1818年)
- 《实验物理学基础概要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大利语版。第4卷。那不勒斯:百科报印刷厂,1818年)
- 《实验物理学基础概要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大利语版。第5卷。那不勒斯:百科报印刷厂,1818年)
- 《静力学基础概念》(Notions élémentaires de statique,法语版。巴黎:查尔斯·路易·艾蒂安·巴舍利耶,1829年)
- 《因勒维耶先生的发现而撰写的行星天文学史概要》(Précis de l'histoire de l'astronomie planétaire écrit à l'occasion de la découverte de M. Le Verrier,意大利语版。帕尔马:彼得罗·菲亚卡多里,1854年)
- 《中国天文学史概要》(Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise,帝国印刷局,1861年)
- 《印度天文学与中国天文学研究》(Études sur l'astronomie indienne et sur l'astronomie chinoise,列维兄弟,1862年)
- 《科学与文学杂文集》(Mélanges scientifiques et littéraires,列维兄弟,1858年)
- 《埃及天文学几个点的研究》(Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne,迪多特,1823年)


