“电学之父”吉尔伯特

“电学之父”吉尔伯特

人类对于电磁现象的认识开始很早。公元前人们就已经知道摩擦过的琥珀会吸引丝线，磁化的物体会相互吸引或相互排斥。

在我国东汉时代，王充在《论衡·乱龙篇》中有“顿牟缀芥，磁石引针”的记载。顿牟就是琥珀，它能吸引轻小芥子，这显示了摩擦生电现象。这里，王充把摩擦生电现象与磁石吸铁现象并列起来，在当时是很不容易的。

在西方哲学史上也有过类似的记载。米利都人泰勒斯（Thales，约公元前600年）最早注意到摩擦后的琥珀吸引轻小物体和磁铁吸铁等现象。后来希腊作者把许多本不属于他的发现强加于他。也许正是他，将巴比伦人的知识收集起来传给了古希腊人。据说他的最辉煌的成就是预言了公元前585年的那次日蚀，后来日蚀果然发生了！

科学始于好奇，不可遏止的求知欲望。或许正是这个原因促使古希腊人与神话分离，开始了总结对于客观世界的认识，并用自然的原则解释客观世界，使之系统化。

现代意义上的科学是与生产发展密切相关的。作为科学家，除了进行观察，还必须运用当时物质生产所能提供的一切手段。近代关于电磁现象的实验研究可以说是从英国的吉尔伯特（W．Gilbert，1544年～1603年）开始的。吉尔伯特是当时英国女王伊丽莎白一世的御医，也是一位有代表性的科学家。在电学方面，他通过实验发现，不仅琥珀经摩擦后能吸引轻小物体，而且还有许多物质如金刚石、水晶、硫磺、玻璃、松香等在摩擦后也有“琥珀之力”。于是他根据希腊文的“琥珀”一词创造了“电”这个名称，并把上述经过摩擦后的物体称为电化了的或带了电的物体。此外，他还制作了第一只验电器，以便用它来检验物体是否带电。

在磁现象方面，吉尔伯特也做出了许多贡献。他曾经用一个球形磁石模拟地球做实验，考察放在球面上小磁针的指向。于是他发现小磁针的行为与它们在地球上时一样，从而得出了地球本身是一个巨大磁石的结论。经过约400年后的今天，我们对于地磁场的认识当然更进了一步，不过基本特征仍然如此。现在知道，地磁两极位置与地理两极并不重合，且随时间有缓慢的移动。目前地磁北极在南纬67°、东经143°处；地磁南极在北纬75°、西经101°处。另外，地球虽然是一个巨大的磁体，但其表面的磁场却很弱。两极附近的强度约为0．6～0．7高斯；赤道附近约为0．3～0．4高斯。我们还知道，地磁场可分为稳定磁场和变化磁场两部分。后者主要起因于电离层中存在的电流和太阳喷射出来的带电粒子流。对于前者，即对于约占地磁场94%的稳定磁场部分起因的认识目前仍未解决，对此人们虽已经提出了多种假说。如一种假说认为这起因于地核中物质对流运动所形成的涡电流。

而且，随着人们的观察视野和实验范围的扩大，我们已经发现不仅地球有磁场，一般星球天体也有磁场。例如太阳的平均磁场约为1高斯，显然比地球的强些。有些天体的磁场非常强，如白矮星的磁场可达1千万高斯；脉冲星的磁场可达1千亿高斯！与此相比较，目前利用超导磁铁人们可以得到的稳定磁场最强也不过约1百万高斯。

现在人类对于自然界的认识无论从深度和广度来说都不知要比吉尔伯特时代大多少倍。但是奇怪的是在某些方面，例如在地球磁场的基本特征及地磁场的起源等方面，迄今的认识看来似乎并不比那时多许多。

吉尔伯特还试图把制约天体运动的力归因于磁力。其后，开普勒（J．Kepler，1571年～1630年）在探索太阳系中行星的运动规律时就受到吉尔伯特的影响。他认为引力就是太阳发出的“磁力流”。1645年，法国天文学家布里阿德（I．Bulliadus）提出一个假设：开普勒力随距离平方减少。这是第一次提出了平方反比关系的思想。

从物理学的历史上看，吉尔伯特对电和磁现象研究的贡献是很大的。甚至有些人把他称为“电学之父”，吉尔伯特所著的《磁学》一书，总结了当时关于电和磁的知识。