威廉·吉爾伯特

吉爾伯特按照馬里古特(Petrus Peregrinus de Maricourt)的辦法，製成球狀磁石，取名為“小地球”，在球面上用羅盤針和粉筆劃出了磁子午線。他證明諾曼所發現的下傾現象也在這種球狀磁石上表現出來，在球面上羅盤磁針也會下傾。他還證明表面不規則的磁石球，其磁子午線也是不規則的，由此認為羅盤針在地球上和正北方的偏離是由陸地所致。他發現兩極裝上鐵帽的磁石，磁力大大增加，他還研究了某一給定的鐵塊同磁石的大小和它的吸引力的關係，發現這是一種正比關係。

吉爾伯特根據他所發現的這些磁力現象，建立了一個理論體系。他設想整個地球是一塊巨大的磁石，上面為一層水、岩石和泥土覆蓋著。他認為磁石的磁力會產生運動和變化。他認為地球的磁力一直伸到天上並使宇宙合為一體。在吉爾伯特看來，引力無非就是磁力。

吉爾伯特關於磁學的研究為電磁學的產生和發展創造了條件。在電磁學中，磁通勢單位的吉伯（gilbert）就是以他的名字命名，以紀念他的貢獻。

實驗和理論結合的範例

吉爾伯特的工作，是實驗和理論結合的範例，是用實驗方法探索自然界和從理論上解釋自然界結合的範例。吉爾伯特是實驗科學研究的開拓者之一。但是吉爾伯特沒有能夠避免舊學術傳統的影響。雖然他的理論是建立在實驗上面，但仍然屬於思辨性質。正如弗蘭西斯·培根指出的，吉爾伯特沒有用他的假說來指導進一步的實驗，他在完成他的實驗以後提出他的理論，但並沒有打算進一步作些實驗來證實他的理論。吉爾伯特在科學方面的興趣，遠遠超出了醫學範圍。在化學和天文學方面有淵博的初識，但他研究的主要領域還是在物理學中。他用觀察、實驗方法科學地研究了磁與電的現象，並把多年的研究成果，寫成名著《論磁》，於1600年在倫敦出版。

《論磁》共有六卷，書中的所有結論都是建立在觀察與實驗基礎上的。著作中記錄了磁石的吸引與推斥；磁針指向南北等性質；燒熱的磁鐵磁性消失；用鐵片遮住磁石，它的磁性將減弱。他研究了磁針與球形磁體間的相互作用，發現磁針在球形磁體上的指向和磁針在地面上不同位置的指向相仿，還發現了球形磁體的極，並斷定地球本身是一個大磁體，提出了“磁軸”、“磁子午線”等概念。總之，在磁現象的研究方面，吉爾伯特的成就是光輝的，貢獻是巨大的。

在吉爾伯特的名著中，也敘述了他對電現象的研究內容。他研究了十幾種物質，發現它們中的大多數被摩擦后，同琥珀、瑪瑙被摩擦后相似，可以吸引輕小的物體。他首先指出，這是與磁現象有本質區別的另一類現象；他第一個稱電吸引的原因為電力。

吉爾伯特製成了第一台驗電器，並用它證明了離帶電體越近，吸引力越大，還指出電引力沿直線；帶電體被加熱或放在潮濕的空氣中，它的吸引能力就消失了。

對電子的本質，吉爾伯特也試圖加以解釋，他認為存在一種“電液體”，帶電體吸引其他物體時，“電液”就從帶電體流向被吸引的物體；他還認為，帶電體被加熱時電性消失的原因是“電波”蒸發了……在吉爾伯特時代，他提出的概念，說明電是地地道道的物質，這有特殊的意義。吉爾伯特的名字總是擺在靜電學研究之首。

可嘆的是，吉爾伯特的名著《論磁》，直到19世紀末還很少為人了解，他的其他作品、先進的科學思想在英國也很少有人知道。因為他的作品都是僅用拉丁文出版的。1889年成立的吉爾伯特俱樂部，到1900年根據湯姆生的倡議，才出版了吉爾伯特名著的英譯本。

1、吉爾伯特在物理學中的貢獻是開創了電學和磁學的近代研究。1600年他發表了一部巨著《論磁》，系統地總結和闡述了他對磁的研究成果。使他在物理學史上留下了不朽的位置。

2、吉爾伯特對電也作過詳細研究。他用琥珀、金剛石、藍寶石、硫磺、明礬等做樣品，作了一系列實驗，發現經過摩擦，它們都可以具有吸引輕小物體的性質。他認識到這是一種物質普遍具有的現象，因此根據希臘文琥珀（ηλεκτορν）引入“電的”(electric)一詞，並且把象琥珀這樣經過摩擦后能吸引輕小物體的物體稱做“帶電體”。吉爾伯特還發明了第一隻驗電器。

3、吉爾伯特對近代物理學的重大貢獻還在於他提出了質量、力等新概念。在《論磁》中，吉爾伯特說，一個均勻磁石的磁力強度與其質量成正比，這大概是歷史上第一次獨立於重量而提到質量，通過“磁力”這一特殊的力，吉爾伯特揭示了自然界中某種普遍的相互作用。

1．吉爾伯特在王宮做實驗吉爾伯特作了一系列科學實驗，最有名的就是

所謂“小地球”實驗。他用一塊天然磁石磨製成一個大磁石球，用小鐵絲製成小磁針放在磁石球上面，結果發現這根小磁針的全部行為和指南針在地球上的行為十分相似。吉爾伯特把這個大磁石球叫做“小地球”。由此，他提出一個假設：地球是一個巨大的磁石，它的兩極位於地理北極和地理南極附近。這個假設後來經德國數學家高斯(1777—1855)從數學上加以論證和完善，至今仍是地磁理論的典型概念。 2．用實驗來說話據說吉爾伯特很善於和別人爭論學術問題，常常用實驗來說話，把人駁得啞口無言。當時，很多科學家分不清磁作用和電作用。比如義大利科學家波爾塔(1538—1615年)說，跟金剛石摩擦過的鐵能指向北方，就象它在磁石上摩擦過一樣。吉爾伯特指，這是不可能的。他隨即用金剛石和一些鐵棒、鐵絲當眾做了實驗，令人信服地證明，當用軟木塞托住跟金剛石摩擦過的鐵棒使它浮在水面上的時候，根本就不發生波爾塔所講的效應。