让-巴蒂斯特·毕奥

让-巴蒂斯特·毕奥

让-巴蒂斯特·毕奥(Jean-Baptiste Biot,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,他与菲利克斯·萨伐尔(Félix Savart)共同发现了静磁学的毕奥-萨伐尔定律,证实了陨石的真实性,曾进行早期的热气球飞行,并研究了光的偏振。

生物电(CGS电流单位)、斜长石中的黑云母以及东格陵兰岛的毕奥角都是以他的名字命名的。

生平

让-巴蒂斯特·毕奥于1774年4月21日出生于巴黎,父亲是财政官员约瑟夫·毕奥(Joseph Biot)。

他在路易大帝中学(Lyceum Louis-le-Grand)接受教育,并于1794年就读于巴黎综合理工学院(École Polytechnique)。毕奥在加入军队炮兵服役后,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)一同乘坐了首次科学热气球飞行,以测量地球磁场随海拔的变化(NNDB 2009,Reese 2004,O'Connor和Robertson 1997)。他们到达了4000米(13,100英尺)的高度(NNDB 2009,Reese 2004)。后来在1804年9月,盖-吕萨克进行了一次单人飞行,高度达到了7010米(23,000英尺)(在没有补充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院士,1822年当选为美国艺术与科学学院外籍荣誉院士。此外,毕奥于1840年获得了由皇家学会颁发的、旨在表彰物质热学或光学性质研究的伦福德奖章(O’Connor和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年代初与皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)交往的回忆。

让-巴蒂斯特·毕奥只有一个儿子——生于1803年的工程师兼汉学家埃杜阿尔·康斯坦·毕奥(Édouard Constant Biot)。埃杜阿尔于1850年逝世,他的父亲付出了巨大的努力,准备出版埃杜阿尔最后一本著作的下半部分——中国经典《周礼》的参考译文。该书当时只留下了未完成的手稿。让-巴蒂斯特·毕奥写道,为了以正确的形式将其出版,他不得不咨询著名汉学家儒莲(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词汇,以核实他儿子的工作。直到今天,毕奥的译本依然是将该书翻译成西方语言的唯一译本。

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僚菲利克斯·萨伐尔因他们在1820年的工作而命名的。在他们的实验中,他们通过“从一根长垂直导线和一定水平距离外的磁针开始,[并证明]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,毕奥受法兰西学士院(Académie française)派遣,前往法国诺曼底莱格尔(L'Aigle),调查并汇报那里落下的3000颗陨石(参见莱格尔陨石)。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·克拉德尼(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年法国莱格尔附近落下的陨石进行彻底调查之前,很少有人真正相信在地球上发现的岩石可能具有地球之外的起源。虽然有传言称,在天空中看到火球后在地面上发现了不寻常的岩石,但这些说法经常被当作幻想而不予理睬。关于这些不寻常岩石的严肃辩论始于1794年,当时恩斯特·克拉德尼发表了一本书,声称此类岩石具有地球以外的起源(Westrum)。直到毕奥能够分析莱格尔的岩石之后,人们才普遍接受在天空中看到的火球是穿过大气层落下的流星。自毕奥时代以来,对陨石的分析带来了对太阳系化学成分的精确测量。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。

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### 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,人们认为光是由被称为微粒的离散小包组成的。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。毕奥开始进行偏振研究,是为了证明他所获得的结果只有在光由微粒组成的情况下才会出现。

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,这取决于材料的光轴。”他在色偏振和旋光偏振方面的工作极大地推进了光学领域的发展,尽管后来人们发现他的研究结果也可以通过光的波动说来获得。奥古斯丁-让·菲涅尔(Augustin-Jean Fresnel)提出的横波解释要简单得多,并且与詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的方程相一致。

毕奥关于光偏振的研究为光学领域带来了许多突破。液晶显示器(LCD)(例如电视和计算机屏幕)使用的光是在进入液晶时通过滤光器进行偏振的,以使液晶能够调制透射光的强度。当液晶的偏振响应施加在其上的电控制信号而变化时,就会发生这种情况。偏振镜在摄影中被广泛使用,用于消除不需要的反射或增强反射。

### 酒石

酒石酸氢钾最早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。

### 弧长测量

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,继续由德兰布尔(Delambre)和梅谢恩(Méchain)在法国和西班牙开始的子午线弧测量(德兰布尔和梅谢恩子午线弧)。

精选著作

- 《物理天文学基础论》(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。巴黎:菲尔曼-迪多。1814年。)

- 《实验与数学物理学论》(Traité de physique expérimentale et mathématique,Deterville,1816年)

- 《实验物理学基础提要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大文。第1卷。那不勒斯:百科杂志印刷厂。1818年。)

- 《实验物理学基础提要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大文。第2卷。那不勒斯:百科杂志印刷厂。1818年。)

- 《实验物理学基础提要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大文。第4卷。那不勒斯:百科杂志印刷厂。1818年。)

- 《实验物理学基础提要》(Précis élémentaire de physique expérimentale,意大文。第5卷。那不勒斯:百科杂志印刷厂。1818年。)

- 《静力学基础概念》(Notions élémentaires de statique,法语。巴黎:查尔斯·路易·艾蒂安·巴舍利耶。1829年。)

- 《勒维耶先生发现行星天文学史纲要》(Précis de l'histoire de l'astronomie planétaire écrit à l'occasion de la découverte de M. Le Verrier,意大文。帕尔马:彼得罗·菲亚卡多里。1854年。)

- 《中国天文学史纲要》(Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise,皇家印刷厂,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,莱维兄弟,1862年)

- 《科学与文学杂文集》(Mélanges scientifiques et littéraires,莱维兄弟,1858年)

- 《埃及天文学几个点的研究》(Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne,迪多,1823年)

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