医生吉尔伯特的发现

医生吉尔伯特的发现

生平简介

吉尔伯特是（1540—1603）是英国医生、物理学家。1540年5月24日诞生于英格兰科尔切斯特的艾塞克斯的一个中产阶级家庭。

吉尔伯特于1558年考入剑桥圣约翰学院，1569年获医学博士学位。1575年前后在伦敦开业行医。1581年进入皇家医学院工作，历任学院司库、学院领导成员、院长。在英国，甚至在欧洲大陆，吉尔伯特是一个具有很大成就和声誉的医生。1601年应召进宫，任伊丽莎白（一世）女王的御医。

吉尔伯特

吉尔伯特起初研究过化学，后来花了二十年左右的时间，进行了关于电和磁的实验。吉尔伯特在伦敦的时候，一直住在圣彼得山上的皇家实验室里，这儿也是科学家们集会的中心。

伊丽莎白一世

伊丽莎白女王死后，他接着被任命为詹姆斯一世的宫廷御医，但不久他本人也去世了，这一年是1603年。他生前赞同哥白尼学说，这对日心理论在英国的传播起了很大的作用，因为吉尔伯特毕竟是英国社会中有身份的人物。

剑桥圣约翰学院的叹息桥

科学成就

中国人发明的指南针经由阿拉伯人传入欧洲之后，很快在航海业中得到广泛的使用，13世纪时，帕雷格里纳斯（Peter Peregrinus）曾对磁针进行过研究，但这项工作不久即被人遗忘。吉尔伯特大大发展了对磁针特性的了解，他用实验驳斥了当时人们的一种谬见，即将大蒜抹在磁铁上将破坏其磁性，实验表明，磁铁的磁力丝毫不受影响。他还发现了磁倾角，当一个小磁针放在地球上除南北极之外的地方时，它有一个朝向地面的小小倾斜，这是因为地磁极吸引的结果。吉尔伯特的天才之处就在于，他由磁倾角推测，地球是一块大磁石，而且用一个球形的磁石做了一个模拟实验，证明了磁倾角的确来源于球状大磁石。由于地球有磁极，因此吉尔伯特指出“所有的仪器制造师、航海家，在把天然磁石的北极当成磁石倾向于北方的部分时显然是错了，磁针的北极应指向南极”。

地磁场示意图

吉尔伯特在物理学中的贡献还在于他开创了电学和磁学的近代研究。1600年他发表了一部巨著《论磁》，系统地总结和阐述了他对磁的研究成果。使他在物理学史上留下了不朽的位置。在《论磁》中，吉尔伯特说：“一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比。”这大概是历史上第一次独立于重量而提到质量。

《论磁》共有六卷，书中的所有结论都是建立在观察与实验基础上的。著作中记录了磁石的吸引与推斥；磁针指向南北等性质；烧热的磁铁磁性消失；用铁片遮住磁石，它的磁性将减弱。他研究了磁针与球形磁体间的相互作用，发现磁针在球形磁体上的指向和磁针在地面上不同位置的指向相仿，还发现了球形磁体的极，并断定地球本身是一个大磁体，提出了“磁轴”、“磁子午线”等概念。总之，在磁现象的研究方面，吉尔伯特的成就是光辉的，贡献是巨大的。

可叹的是，吉尔伯特的名著《论磁》，直到19世纪末还很少为人了解，他的其他作品、先进的科学思想在英国也很少有人知道。因为他的作品都是仅用拉丁文出版的。1889年成立的吉尔伯特俱乐部，到1900年根据汤姆生的倡议，才出版了吉尔伯特名著的英译本。

除了研究磁力外，他还注意到了自然界中其他类型的吸引力。比如，人们早就知道摩擦琥珀，就能将细小物体吸起来，据说，泰勒斯就做过有关的实验，但是吉尔伯特发现，除琥珀外，还有许多物体经摩擦都有吸引力，他将这类吸引力归结为电力，他还通过实验具体测定了各种吸引力的大小，发现磁力只吸引铁，而电力则太微弱。

蓝宝石颗粒

他用琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺、明矾等做样品，作了一系列实验，发现经过摩擦，它们都可以具有吸引轻小物体的性质。他认识到这是一种物质普遍具有的现象，因此根据希腊文琥珀（ηλεκτορν）引入“电的”（electric）一词，并且把像琥珀这样经过摩擦后能吸引轻小物体的物体称做“带电体”。吉尔伯特还发明了第一只验电器。

琥珀

验电器结构图

对电子的本质，吉尔伯特也试图加以解释，他认为存在一种“电液体”，带电体吸引其他物体时，“电液”就从带电体流向被吸引的物体；他还认为，带电体被加热时电性消失的原因是“电波”蒸发了……在吉尔伯特时代，他提出的概念，说明电是地地道道的物质，这有特殊的意义。吉尔伯特的名字总是摆在静电学研究之首。

趣闻轶事

1．吉尔伯特在王宫做实验

吉尔伯特在王宫做实验

1601年的一天下午，吉尔伯特的实验室里，不像往常那样寂静和凄凉，一些最显贵的人物都聚集在这里。伊丽莎白女王在桌旁上座就座，宫女们和贵族随员们簇拥在她身后。与吉尔伯特站在一起的是赛斯尔勋爵，为使视察进行得顺利，他负责安排好一切。

“这是磁体和琥珀。”吉尔伯特转身对女王说，“它们之所以享有盛名和光荣，是因为许多学者提过它们的名字。借助于它们，有些哲学家解释了各种秘密。好学不倦的神学家们在解释人类感情里的宗教秘密时，同样也常常依赖于磁体和琥珀。”

伊丽莎白女王是个非常笃信上帝的人，不高兴吉尔伯特过于大胆地涉及这个题目。因此，当吉尔伯特提到神学家时，她的脸色顿时发生了变化。

可是吉尔伯特并没有看到这一情景，继续说道：

“而以伽林为首的医生们，就曾用磁体来解释过泻药的作用。但是，他们并不了解磁力现象的原因和所观察到的琥珀现象有根本的区别，而把这两种现象称之为引力。他们虽然将这些现象作了比较，但他们却始终迷惑不解。这就使他们进而再犯错误。”

吉尔伯特拿起一块琥珀，接着说下去。

“琥珀在希腊语里是‘埃列克特伦，，经过毛皮的擦拭，它就开始吸引细小的草枝和干果皮。”

说罢，他立即将刚才所说的现象向来宾作了表演。

“我发现不仅琥珀有这种特性，许多宝石、硫磺、玻璃，甚至火漆也都具有这种特性。”

吉尔伯特拿起一根玻璃棒，将它擦了几下，于是干草枝和果皮屑都顺从地从桌子上蹦到了玻璃棒上。

来宾看到这奇异的现象，不由得鼓起掌来。显然，他们都在期待看别的奇迹！只有女王对此试验的兴趣不大，指着桌子上的手稿，要求吉尔伯特念给她听。

“德玛格耐特，玛格耐提西斯克……”吉尔伯特开始读起来，但女王打断了他的话。

“得了吧，亲爱的吉尔伯特！拉丁语并不使我感到悦耳，你最好还是用我们古老的、中听的英语给我讲讲吧。”

当吉尔伯特接下来讲述他的实验时，女王则回忆起了往事……

在议院首次会议之前，她曾颁布过指令，要求在祈祷仪式中只能讲英语以代替拉丁语。同时，她还带领臣民们用英语祈祷。她制定了新教教会的教规，而她本人则是新教的首领。

是的，正是因为这个原因，在吉尔伯特解释他的试验的时候，来宾们都兴奋异常，而女王却默不作声。

吉尔伯特结束了演讲后，躬身行礼。来宾们都纷纷准备退席。可女王伊丽莎白却在椅子上一动不动地又坐了好一会儿。

“您知道吗，亲爱的吉尔伯特！”她沉思着说道，“您这本书如果是用拉丁文来写，那反倒更好。我觉得没有必要让更多的人来了解这一切事情……”

当然，吉尔伯特通过实验驳斥了许多迷信的说法，动摇了神权的统治。女王不会赞同的。可是，由于他医学水平较高，女王也只好对他的创举默然不语。

吉尔伯特终生独身，但是他与科学却结成终身伴侣：他除了研究医学、化学和磁学以外，还研究了天文学，并置身于第一批以新的、革命的观点来宣传地球和天体运动的英国科学家之列。

2．用实验来说话

金刚石

据说吉尔伯特很善于和别人争论学术问题，常常用实验来说话，把人驳得哑口无言。当时，很多科学家分不清磁作用和电作用。比如意大利科学家波尔塔（1538—1615年）说，跟金刚石摩擦过的铁能指向北方，就像它在磁石上摩擦过一样。吉尔伯特指，这是不可能的。他随即用金刚石和一些铁棒、铁丝当众做了实验，令人信服地证明，当用软木塞托住跟金刚石摩擦过的铁棒使它浮在水面上的时候，根本就不发生波尔塔所讲的效应。

对于有文化的人，读书是高尚的享受。我重视读书，它是我一种宝贵的习惯。

——高尔基