Вспоминая об этом периоде своей жизни, Ханс Эрстед писал, что для того, чтобы юноша был абсолютно свободен, он должен наслаждаться в великом царстве мысли и воображения, где есть борьба, где есть свобода высказаться, где побежденному дано право восстать и бороться снова. Молодой человек интересовался буквально всеми науками. В 1797 году он получил золотую медаль за эссе «Границы поэзии и прозы», затем написал работу о свойствах щелочей, также получившую высокую оценку у профессорского состава. А блестяще защищенная в 1798 году докторская диссертация была посвящена медицине. Есть сведения, что степень доктора философии была присуждена Эрстеду даже без формальной защиты, за работу «Метафизические основы естествознания Канта». По крайней мере, это был первый опубликованный труд ученого.
По окончании университета Эрстед получил звание фармацевта высшей ступени. Некоторое время он работал управляющим одной из преуспевающих копенгагенских аптек. Но долго оставался вне университетских аудиторий он не мог и вскоре получил должность адъюнкта. Преподавательская нагрузка была невелика (всего две лекции в неделю), и Ханс продолжал работать в аптеке, используя имеющееся там оборудование для самостоятельных исследований.
В 1801 году Эрстед был отправлен на стажировку в Германию, Францию и Голландию. В Германии он проникся идеями философа Фридриха Вильгельма Шеллинга, особенно его мыслью о всеобщей связи природных явлений. Такому ученому-универсалу, как Эрстед, такая идея не могла не показаться привлекательной. «Мое твердое убеждение, – писал он, – что великое фундаментальное единство пронизывает природу. После того как мы убедились в этом, вдвойне необходимо обратить наше внимание на мир разнообразия, где эта истина найдет свое единственное подтверждение. Если мы не сделаем этого, единство само по себе становится бесплодным и пустым рассуждением, ведущим к неправильным взглядам». Возможно, именно увлечение философией Шеллинга впоследствии привело к открытию, прославившему Эрстеда. Во Франции молодой ученый слушал лекции Шарля[51], Бертолле[52], Кювье[53]. Особое впечатление на него произвели учебные лаборатории Парижской политехнической школы: ни в Германии, ни тем более в родной Дании таких лабораторий не было, и преподавание физики в основном сводилось к чтению лекций. Естественно, что экспериментальный подход к обучению, да и к науке в целом, гораздо больше импонировал молодому ученому.
На родине, куда Эрстед вернулся в 1804 году, работа для него нашлась не сразу. Вскоре, однако, он стал заведовать коллекцией физических и химических приборов, принадлежавшей королю, а затем и читать частные лекции по физике и химии. Эрстед вспоминал, что желающие посетить его лекции не помещались в аудитории. Успехи талантливого лектора убедили руководство Копенгагенского университета, и в 1806 году Эрстеда пригласили занять должность экстраординарного профессора физики и химии.
В 1812 году ученый вновь отправился в Берлин и Париж. Во Франции он опубликовал работу «Исследования идентичности химических и электрических сил» (1813). Она пронизана все теми же идеями о глубокой связи между различными природными явлениями. Помимо всего прочего, в ней была следующая мысль: «Следует испробовать, не производит ли электричество… каких-либо действий на магнит». Рассуждения Эрстеда были просты и резонны: раз электричество может порождать световые, звуковые и тепловые явления, возможно, оно имеет и магнитный эффект, тем более что отдельные подобные наблюдения делались уже давно. Кстати, эта цитата опровергает широко распространенную версию о том, что Эрстед сделал свое открытие совершенно случайно.
После возвращения в Данию Эрстед женился на Инжер Бирджит Боллум. Супруги в гармонии прожили вместе до конца своих дней и воспитали восьмерых детей: трех сыновей и пятерых дочерей. Но женитьба и семейные заботы не отвлекли Эрстеда от науки. Он напряженно искал доказательства магнитного действия электрического тока. Кроме этого, понимая, что уровень развития физики в Дании сильно уступает европейскому, ученый прилагал много усилий для того, чтобы создать на родине достойную физическую школу. Именно он создал первую в стране физическую лабораторию. С 1815 года Эрстед был также бессменным секретарем Королевского научного общества Дании, в 1817-м получил должность ординарного профессора.
Подходя к рассказу о главном открытии Ханса Эрстеда, нужно сделать небольшое замечание. Часто пишут, что Эрстед открыл магнитное действие электрического тока. Но вернее будет сказать, что он доказал и экспериментально подтвердил связь между электричеством и магнетизмом. К тому времени существовало уже немало подтверждений связи между электрическими и магнитными явлениями. Большую работу по сбору сведений в этой области провел французский ученый и историк науки Доминик Франсуа Араго. Так, исследуя корабль, поврежденный ударом молнии, Араго обратил внимание на то, что стрелки компасов показывают в разные стороны. Позже, осматривая разбившееся генуэзское судно, он также обнаружил, что стрелки компасов перемагничены (что и стало причиной катастрофы), а часть металлических предметов намагнитилась. И Араго, и другие физики осознавали, что открытие назревает.
И, наконец, настал день, ознаменовавший новый переворот в физике. 15 февраля 1820 года (некоторые источники сообщают, что открытие произошло еще в декабре 1819 года) Эрстед проводил лекцию, сопровождающуюся демонстрациями. Что конкретно произошло на той лекции, случайное открытие или целенаправленный опыт, неизвестно и вряд ли когда-то станет известно наверняка. Часть студентов, присутствующих на лекции, говорили, что Эрстед собирался продемонстрировать эффект нагревания проволоки, по которой проходит электрический ток. Более того, есть даже свидетельства, что не Эрстед, а один из студентов заметил, что стрелка компаса, находившегося вблизи от провода, по которому протекал электрический ток, дрожит и отклоняется, при этом профессор был явно удивлен и обрадован. Сам же ученый позже писал: «Все присутствующие в аудитории – свидетели того, что я заранее объявил о результате эксперимента. Открытие, таким образом, не было случайностью». Так или иначе, приоритет открытия очевиден, а случайным в полной мере оно быть не могло – мы уже знаем, что Эрстед давно интересовался подобной проблемой.
Большая занятость не позволяла Хансу Эрстеду сразу же продолжить изучение открытого им явления. Только в июле 1820 года он повторил свои опыты, используя более мощный источник тока и более толстую проволоку. Эффект не только подтвердился, но и был значительно сильнее. А 21 июля ученый опубликовал работу «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку». Уже через несколько дней Араго, бывший тогда в Женеве, ознакомился с ней и 4 и 11 сентября на заседаниях Парижской академии сделал устные сообщения об опытах Эрстеда. На заседаниях присутствовал Ампер, который в считанные дни, отталкиваясь от опытов датчанина, фактически разработал основы нового раздела физики – электродинамики. Позже Ампер писал об открытии Эрстеда: «…датский физик, профессор, своим великим открытием проложил физикам новый путь исследований. Эти исследования не остались бесплодными; они привлекли к открытию множества фактов, достойных внимания всех, кто интересуется прогрессом».
