為美國科學大廈奠基

1837 年，在英國皇家研究院的實驗室里，法拉第、惠斯通、丹聶爾等科學家正在進行一次非常有意義的實驗，他們試圖從一端插在冰里、一端放在火爐上的溫差電堆中引出電火花。丹聶爾首先走上前去，拿起與溫差電堆連接的兩根導線，將導線的兩端不停地摩擦，然而導線末端并沒有產生電火花?；菟雇ê头ɡ谝步又隽藢嶒?，結果依然相似。此時，另外一位物理學教授不慌不忙地把一根長導線繞在手指上，形成螺旋狀，并在其中插進一根鐵棒，并把這個線圈接到溫差電偶的一根引線上。當兩根線頭相碰，頓時爆出了耀眼的電火花。他的成功實驗博得了在場人士的贊賞，法拉第興奮地拍著手說：“美國式的實驗真了不起!”而這位了不起的美國科學家便是約瑟夫#8226;亨利。

從演員到科學家

1797 年12 月17 日，約瑟夫#8226;亨利出生于美國紐約州的奧爾巴尼市，父親是個窮苦的車夫。在亨利很小的時候，父親把他送到鄉下同外祖母一起生活，就讀于哥爾韋鄉村小學。為減輕家里的負擔，亨利一邊學習一邊在附近的小商店里打雜賺點零錢。10 歲的一天，亨利偶然來到教堂的藏書室，發現了很多傳奇小說和戲劇腳本，他一下入了迷，愛上了文學藝術。于是一到晚上，那家小商店里便會聚集許多人津津有味地聽亨利講故事，亨利一下子成了村里公認的“有學問”的人。

14 歲那年，父親去世，亨利回到奧爾巴尼市。為了生活，他中斷學業，參加了一個戲劇表演團體。亨利面目清秀，身材修長，演技出眾，很快便在奧爾巴尼小有名氣。有人感慨地說，如果亨利不是對科學產生了興趣，他一定會成為著名的藝術家。而這段表演經歷，對他日后成為科學領導人所需要的才能起到了良好的鍛煉。

18 歲時，亨利第一次接觸到了科普讀物，一本由英格蘭人喬治#8226;格雷戈里寫的《經驗哲學、天文學、化學普通講義》。書中開頭提出的一連串的問題吸引了亨利的目光：“你向空中扔一塊石頭或者射出一支箭，為什么它不沿著直線一直向前運動呢？……火焰和煙為什么總是向上升，雖然沒有使它們沿著那個方向運動的力？”這些問題和回答讓亨利對科學產生了強烈興趣。一口氣讀完整本書后，亨利決定辭去他在劇團擔任的職務，獻身于神圣的科學事業。多年以后，亨利在書中提到這段難忘的經歷：“雖然這不是一本深奧的書，但它對我的一生產生了巨大的影響。……它把我的思想凝聚在對自然的研究上，使我在讀它的時候就決定立刻獻身于對科學知識的追求?！?/p>

1819 年，22 歲的亨利通過自學，考取了奧爾巴尼學院。此后，他系統地學習了數學、化學、物理學、生物學等課程。3 年后，亨利以優異的成績從學院畢業。1826 年，亨利被聘為奧爾巴尼學院的數學和物理學教授。1832 年，35 歲的亨利遷居普林斯頓，擔任新澤西學院的物理學教授。

致力電磁學研究

在安培理論的啟發下，亨利開始致力于電磁學方面的研究。亨利改進了當時的電磁鐵，將一組線圈緊密地繞在軟鐵棒的整個表面，一方面，經絕緣的導線可以在軟鐵上繞得很密，并可以纏上多層，這樣就增加了線圈的匝數，磁力也自然增強了。另一方面，導線繞得越密，每一個電流環流和軟鐵棒的軸就越接近垂直。按照安培的理論，所有電流環流產生的磁力方向也就與軟鐵棒的方向趨于一致了。1828 年，亨利用這種方法制作了第一塊電磁鐵。1831 年，亨利為耶魯大學制作了一臺大型電磁鐵，這塊電磁鐵能吸持重達947 千克的鐵塊，在當時是世界紀錄。應該說，改進電磁鐵是電磁學研究能夠取得成功的第一步。

當時，人們對法拉第1831 年發現電磁感應現象的了解比較多，但對亨利的工作卻知之甚少。其實，亨利也是這一現象的獨立發現者，他比法拉第早一年，也就是在1830 年觀察到了這一現象，然而由于種種原因，他失去了獲得優先發現權的機會。后來，他才在1832 年發表了自己的研究成果——電和磁是可以相互轉化的：磁是通過電池里的電流的作用在軟鐵里產生的，通過產生磁的軟鐵繞在上面的線圈又感應出電流。

法拉第和亨利使用了不同的實驗方法，從不同的方面發現了電磁感應現象：法拉第是通過磁鐵在線圈中的運動而產生電流，得到的是動生電動勢；而亨利則是通過改變線圈的磁感應強度使之產生電流，得到的是感生電動勢。從這一意義上說，他們之間并不存在優先權之爭。無論是誰最先發現了電磁感應現象，都是電磁學發展史上的里程碑。這一發現使得機械能、熱能等各種形式的能量轉化為電能成為可能。

亨利最大的貢獻是發現了自感現象。1827 年他用紗包銅線在一鐵芯上繞了兩層，然后在銅線中通電，發現僅重3 千克的鐵芯竟然吸起了300 千克重的鐵塊，遠遠超過一般天然磁鐵的吸引力。電轉變為磁產生如此大的力量，立即深深地吸引了享利繼續對這些電磁現象進行探討。1832 年，他在研制有更強大吸引力的電磁鐵時發現，繞有鐵芯的通電線圈在斷開電路時有電火花產生，這就是自感現象。他反復試驗，搞清楚了產生這種現象的規律，于1835 年又發表了解釋自感現象的論文。

1835 年，亨利向美國哲學會介紹了關于自感現象的進一步研究成果，他一共設計了14 個實驗，定性地確定了各種形狀導體的電感大小。為了紀念亨利的這一發現，人們用“Henry”作為電感單位地名稱。

1842 年，亨利在實驗室里安裝了一個火花隙裝置，在近10 米遠處放了一個線圈來接收能量，線圈和檢流計相接，形成回路。當火花隙閃過電火花的時候，和線圈相接的檢流計就發生了偏轉。這個實際上實現了無線電波傳播的實驗雖然比赫茲的實驗早了40 多年，但當時他并未意識到這項實驗的重大意義。

1851 年，亨利向美國科學促進會提交了一篇關于振蕩放電和它的感應能遠距離傳輸的論文，闡明了有關電磁在空間傳播的波動性的思想，天才地猜測到了電磁運動的本質，這在電磁場理論尚未確立的當時是難以想象的。亨利這一思想啟發了許多后來的研究者，最后被麥克斯韋概括在他的方程組里。

把理論應用到生活中

亨利認為科學的發展應該并且一定能使人們從中得到更多的實惠，科學研究的一部分價值也體現在其實際應用中。因而，亨利積極地發明各種裝置，讓科學原理應用于實際生活中。

亨利采用改進了的電磁鐵，發明了自己的第一臺振蕩電動機，這便是現代電動機的祖先，今天的轉動電動機正是采用了亨利改進的電磁鐵。英國電學家焦耳曾感慨地說：“我們確實得益于有創造性的美國學者利用電動作用能互換軟鐵極性的原理而制作的第一臺模型發動機。”

同時，亨利也是進行電磁電報研究的先驅者，大西洋兩岸實用電報機的發明者莫爾斯就曾得到他的直接幫助。亨利利用電磁鐵進行傳遞信息的實驗，發明了模型電磁電報機，這種裝置將地球作為一根導線，使電磁電報線形成實際的閉合回路；他還發明了繼電器，不斷加強電信號，使它可以像接力賽跑一樣在電報線中傳輸，解決了信號衰減的問題。

1847 年，亨利組織建立了世界上第一個電報氣象系統，國家氣象局在此基礎上建設了全國氣象觀測系統；1867 年，亨利試制了當時世界上最理想的霧信號系統——汽笛警報器，這種警報器的聲音能傳到30 千米以外，它的使用大大減少了海上事故的發生；在南北戰爭期間，亨利作為林肯總統的主要技術顧問，直接促成了氣球在戰爭中的運用。

盡管亨利一生發明了許多東西，可他從未將這些拿去申請專利，總是無償地把自己的發明創造奉獻給社會。亨利所需要的惟一報答就是“發現新真理的快樂”。

為了美國科學的騰飛

亨利所生活的時代，美國處在建國初期，科學中心在歐洲。美國主要依靠移植歐洲的技術，借助歐洲人發現的科學原理開發新技術來發展經濟。同時，美國的科學界也普遍存在著重視技術發明而忽視基礎理論科學研究的傾向。

1846 年，亨利出任史密斯遜研究院的第一任院長，此后一直致力于促進實用技術發明與基礎科學理論的協調發展。他主張將研究院董事會收益的大部分用于支持開創性的研究，在資助的為數眾多的基礎研究項目中，最突出的是人類學研究。他設立專門的資金來為研究者出版那些含有最新發現、最新見解，但銷量較少、普通出版商不愿出版、論文作者又無力出版的科學論著。

研究院還設立了國際交流部，旨在與國外的科學機構交流科學情報，讓全世界都能及時地知道美國人的科學成就，也讓美國人能盡快地了解世界科學發展的最前沿。另外，該研究院還定期舉辦學術演講活動，邀請國內外著名科學家和學者來演講。這些演講活動快速擴展到美國的很多城市，活躍了美國人的思想，開擴了美國人的眼界，在一定程度上改變了美國公眾的愛好。

1868 年，亨利被推舉為美國國家科學院院長。亨利上任后，吸收了大批從事開創性研究的科學家進入科學院，刺激了全國的科學研究工作，使科學院成為全國的科學中心。今天，美國國家科學院集中了眾多世界第一流的科學家，全世界的諾貝爾科學獎獲得者有一半以上是美國人，這些人有3／4 以上在獲獎前就是該院院士。同時，亨利還幫助組建了許多全國性的科學學會，并在不少學會里擔任職務指導具體工作。19 世紀末，美國的科學組織網基本形成。

亨利所從事的科學組織工作改變了整個美國的科學研究現狀，為20 世紀世界科學中心從歐洲向美國的轉移準備了良好的條件。亨利是當之無愧的美國科學大廈的奠基人。