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  • 威廉·吉尔伯特

    威廉·吉尔伯特(William Gilbert,公元1544年-1603年),英国伊丽莎白女王的御医、英国皇家科学院物理学家。主要在电学和磁力学方面有很大贡献。

    1544年5月24日生于英国科尔切斯特(Colchester),1569年 获得剑桥大学医学博士学位。吉尔伯特起先研究化学,1580年前后开始对磁学和电学发生兴趣。1600年出版了《磁石论》是物理学史上第一部系统阐述磁学的科学专著。伽利略称它“伟大到令人妒忌的程度”。1601年担任御医。1603年在伦敦逝世。

    编辑摘要

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    研究成果/威廉·吉尔伯特 编辑

    威廉·吉尔伯特 威廉·吉尔伯特

    吉尔伯特按照马里古特(Petrus Peregrinus de Maricourt)的办法,制成球状磁石,取名为“小地球”,在球面上用罗盘针和粉笔划出了磁子午线。他证明诺曼所发现的下倾现象也在这种球状磁石上表现出来,在球面上罗盘磁针也会下倾。他还证明表面不规则的磁石球,其磁子午线也是不规则的,由此认为罗盘针在地球上和正北方的偏离是由陆地所致。他发现两极装上铁帽的磁石,磁力大大增加,他还研究了某一给定的铁块同磁石的大小和它的吸引力的关系,发现这是一种正比关系。

    吉尔伯特根据他所发现的这些磁力现象,建立了一个理论体系。他设想整个地球是一块巨大的磁石,上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。他认为磁石的磁力会产生运动和变化。他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。在吉尔伯特看来,引力无非就是磁力。

    吉尔伯特关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。 在电磁学中,磁通势单位的吉伯(gilbert)就是以他的名字命名,以纪念他的贡献。

    实验和理论结合的范例

    威廉·吉尔伯特 威廉·吉尔伯特

    吉尔伯特的工作,是实验和理论结合的范例,是用实验方法探索自然界和从理论上解释自然界结合的范例。吉尔伯特是实验科学研究的开拓者之一。但是吉尔伯特没有能够避免旧学术传统的影响。虽然他的理论是建立在实验上面,但仍然属于思辨性质。正如弗兰西斯·培根指出的,吉尔伯特没有用他的假说来指导进一步的实验,他在完成他的实验以后提出他的理论,但并没有打算进一步作些实验来证实他的理论。 吉尔伯特在科学方面的兴趣,远远超出了医学范围。在化学和天文学方面有渊博的初识,但他研究的主要领域还是在物理学中。他用观察、实验方法科学地研究了磁与电的现象,并把多年的研究成果,写成名著《论磁》,于1600年在伦敦出版。

    《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。

    在吉尔伯特的名著中,也叙述了他对电现象的研究内容。他研究了十几种物质,发现它们中的大多数被摩擦后,同琥珀、玛瑙被摩擦后相似,可以吸引轻小的物体。他首先指出,这是与磁现象有本质区别的另一类现象;他第一个称电吸引的原因为电力。

    吉尔伯特制成了第一台验电器,并用它证明了离带电体越近,吸引力越大,还指出电引力沿直线;带电体被加热或放在潮湿的空气中,它的吸引能力就消失了。

    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。

    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。

    科学成就/威廉·吉尔伯特 编辑

    1、吉尔伯特在物理学中的贡献是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。

    2、吉尔伯特对电也作过详细研究。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,并且把象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。

    3、吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。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,通过“磁力”这一特殊的力,吉尔伯特揭示了自然界中某种普遍的相互作用。

    趣闻轶事/威廉·吉尔伯特 编辑

    1.吉尔伯特在王宫做实验吉尔伯特作了一系列科学实验,最有名的就是

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    所谓“小地球”实验。他用一块天然磁石磨制成一个大磁石球,用小铁丝制成小磁针放在磁石球上面,结果发现这根小磁针的全部行为和指南针在地球上的行为十分相似。吉尔伯特把这个大磁石球叫做“小地球”。由此,他提出一个假设:地球是一个巨大的磁石,它的两极位于地理北极和地理南极附近。这个假设后来经德国数学家高斯(1777—1855)从数学上加以论证和完善,至今仍是地磁理论的典型概念。 2.用实验来说话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,就象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。

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    1恒谦教育,威廉·吉尔伯特生平简介

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