无论你是研究摩擦、电还是磁，都有可能接触到查利·奥古斯丁·库仑（Charles-Augustin de Coulomb）的研究成果。库仑是一位法国工程师、军官和物理学家，他终生都在法国科学院担任军事工程师并从事研究工作。为了庆祝这位著名物理学家的诞辰，让我们一起来探索他的生平和学术遗产。
库仑的工程基础
库仑于 1736 年 6 月 14 日出生于法国昂古莱姆。他曾就读于巴黎马萨林学院，后来在法国著名数学家夏尔·艾蒂安·路易·加缪的帮助下，开始攻读工程学。在加缪的指导下，库仑顺利进入梅济耶尔皇家工程学院学习，后来以工程兵团中尉的身份毕业。他担任军事工程师的第一项任务就是前往东加勒比海法属西印度群岛的马提尼克岛，在那里监督波旁堡（今德赛堡）的建设。在长达八年（1764—1772 年）的时间里，库仑一直致力于该防御工事的建设，这为他积累了实用的专业知识，在他后来的力学回忆录中发挥了重要作用。
查尔斯-奥古斯丁-德-库仑。图片通过 Wikimedia Commons 在美国公有领域共享。
库仑于 1773 年返回法国，并向巴黎的法国科学院（一个学术团体）提交了他的论文，介绍了他在马提尼克岛解决工程问题而进行的数学研究。接着，他被派往罗什福尔与同为军事工程师的马克-勒内·德·蒙塔朗贝尔合作，他们在艾克斯岛附近建造了一座木制堡垒。与此同时，库仑利用当地的造船厂作为实验室，继续他的研究工作，并在不久后发表了关于摩擦定律的研究报告。
摩擦学和扭秤研究
Theory of Simple Machines 是库仑 1781 年发表的关于摩擦的重要回忆录，也是他职业生涯的一个转折点。从那时起，库仑主要专注于理论研究，很少为工程项目出谋划策。在这篇回忆录中，库仑证实了阿蒙顿的摩擦定律，指出了它的局限性，并提出了后来的库仑摩擦定律，即动摩擦力与滑动速度无关。这项工作被证明是 18 世纪对摩擦力进行的最全面的研究之一，为他赢得了科学院的大奖，并促使他被提名为科学院的常任理事。
库仑把研究重点从摩擦力转移到制造不同的扭秤上，目标是观察弹性定律。他研究成果中的 Theoretical and Experimental Research on the Force of Torsion, and on the Elasticity of Metal Wires 被他为进行这些实验而创造的装置所掩藏。库仑在这本回忆录中宣布，他建造了一个能够研究带电体之间相互作用的电秤和磁秤。这为他撰写电学和磁学回忆录奠定了基础。
库仑在实验中使用的扭秤。图片通过 Wikimedia Commons 在美国公有领域共享。
电磁学发现和库仑定律
1784 — 1789 年，库仑写下了他最有影响的回忆录。在这些著作中，他尝试建立带电体的控制方程，尤其对解释电流体和磁流体如何作用以及电力如何耗散感兴趣。他的研究成果，尤其是 First Memoir on Electricity and Magnetism 中的研究结果表明，在他的扭秤中，两个带相似电荷的粒子之间存在着一种斥力，这种斥力与距离的平方反比。
库仑的回忆录集，1884 年再版。图片经 Wikimedia Commons 授权在美国公有领域共享。
这就是我们现在所说的库仑定律：两个点电荷之间的静电引力或斥力的大小与电荷的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。计算两个静止的带电粒子之间的力的大小，使我们有可能以一种有意义的方式讨论电荷量。
他的 7 本关于电和磁的回忆录涵盖了广泛的主题。最重要的是，它们解释了磁极和电荷之间的吸引和排斥定律，尽管库仑本人并没有表述这两者之间的任何关系。
库仑的学术遗产
在法国大革命期间，法国科学院解散，库仑继续出版回忆录并参与院内委员会的工作。虽然库仑因这一变动而退休，但他最终还是回到了巴黎，并于 1795 年加入了新成立的法兰西学院。他甚至重返公共服务岗位，担任国家教育系统监督员，直到 1806 年去世。
最终，他对电学和磁学领域的影响使他跻身法国最伟大的物理学家之列，甚至为他赢得了埃菲尔铁塔上的铭牌。他的工作和实验为电磁学理论奠定了基础，除库仑定律外，还有十多个术语以他的名字命名，包括电荷的 SI 单位。从他为法国所做的工程项目到他所取得的众多科学成就，夏尔-奥古斯丁-德-库仑确实值得我们纪念。今天，让我们一起祝他诞辰快乐！
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