تجربة هيلبرت. ويليام جيلبرت ودراساته للظواهر الكهربائية والمغناطيسية

لماذا اهتم طبيب إليزابيث الأولى بالمغناطيس، وكيف جاء بكلمة "كهرباء" وما العلاقة بين الخواص المغناطيسية وتدفق الماء، اقرأ في عدد اليوم من "تاريخ العلوم".

ولد عالم المستقبل في عائلة قاضي مدينة كولشيستر. تخرج ويليام من مدرسة محلية ودخل كامبريدج، لكنه ذهب للدراسة ليصبح طبيبًا. في عام 1560 حصل على درجة البكالوريوس، وبعد تسع سنوات أصبح طبيبا.

كان جيلبرت مهتمًا جدًا بالكيمياء، لأن هذا العلم كان مرتبطًا بشكل مباشر بالممارسة الطبية. ثم شغله علم الفلك لبعض الوقت. لقد درس تقريبًا جميع الأعمال المتاحة له والمكتوبة عن الكواكب. في بلاده، كان ويليام هو الداعي الأكثر نشاطًا لأفكار كوبرنيكوس وجيوردانو برونو. لكن الشيء الرئيسي الذي كان يثير اهتمامه هو قدرة الأجسام على جذب بعضها البعض.

من الصعب أن نقول لماذا أصبح الطبيب مهتماً بطبيعة المغناطيسية وأجرى الكثير من الأبحاث حول هذه الظاهرة. ربما كان هذا بسبب حقيقة أن الأطباء في ذلك الوقت استخدموا المغناطيس المسحوق كملين. وكتب جيلبرت أن الحديد المغناطيسي “... يعيد الجمال والصحة للفتيات اللاتي يعانين من الشحوب وسوء البشرة، فهو يجفف ويشد بقوة دون أن يسبب أي ضرر”. ربما أراد دراسة الخصائص الطبية للمغناطيس.

وكانت النتيجة الرئيسية لأبحاث جيلبرت هي العمل "على المغناطيس...". قال في الكتاب أن المغناطيس يحتوي دائمًا على قطبين: إذا تم قطع المغناطيس إلى جزأين، فإن كل نصف سيكون له زوج من القطبين مرة أخرى. الأقطاب التي أطلق عليها هيلبرت مثل الأقطاب تتنافر وتتجاذب على عكس الأقطاب. ومع ذلك، فإن العالم لم يحدد طبيعة المغناطيسية. في الأساس، كانت أفكاره تتلخص في شيء واحد: المغناطيس له روح، وكل شيء بسببه.

صفحة العنوان من كتاب ويليام جيلبرت "على المغناطيس"، 1628

ويكيميديا كومنز

الفصل الأكثر إثارة للدهشة في كتابه مخصص لفكرة أن كوكبنا عبارة عن مغناطيس كبير. وكتب العالم أنه مثلما ينجذب القطبان المتقابلان لمغناطيسين، تنجذب إبرة البوصلة إلى قطبي الأرض، مما يدل على الاتجاه الشمالي والجنوبي. لإثبات ذلك، قطع جيلبرت نموذجا للكوكب من المغنتيت - تيريللا (من كلمة تيرا - "الأرض"). تعمل البوصلة الموضوعة على هذا النموذج تمامًا كما لو كانت تستخدم للملاحة، على سبيل المثال، من قبل البحارة.

تيريل ويليام جيلبرت

ويكيميديا كومنز

كان بطلنا أيضًا من أوائل الذين اكتشفوا الكهرباء. ويعتقد أن مصطلح "الكهرباء" نفسه صاغه جيلبرت. لاحظ العالم أن العديد من الأجسام، مثل الكهرمان، بعد فركها بشيء ما، تبدأ في جذب الأشياء الصغيرة إلى نفسها. وقياسًا على ذلك، أطلق جيلبرت على هذه الظواهر اسم "الكهربائية" (من الكلمة اللاتينية ēlectricus - "العنبر"). ولم تختلف معرفة الناس بهذه الظاهرة عمليا في ذلك الوقت عن استنتاجات الفيلسوف اليوناني القديم طاليس، حيث لم يكن معروفا إلا أن فرك الكهرمان على الصوف يجذب القش.

أنشأ ويليام جيلبرت أيضًا نموذجًا أوليًا للمكشاف الكهربائي وأطلق عليه اسم "فيرسور". وباستخدام هذا الجهاز، أظهر الباحث أنه ليس فقط الكهرمان يمكن أن يجذب، ولكن أيضًا الزجاج والماس والأوبال والجمشت والكريستال الصخري والزجاج والكبريت والملح الصخري وغيرها من المواد. وقد أطلق على كل هذه الأجسام اسم "كهربائية". كما أظهر تجريبيًا أن التسخين يدمر الخصائص الجذابة التي تكتسبها الأجسام من خلال الاحتكاك.

وأوضح العالم طبيعة الكهرباء بهذه الطريقة: كل الأشياء تنشأ من عنصرين أساسيين: الماء والأرض. تتمتع الأجسام التي تنشأ من الماء بخاصية جذب الأشياء، حيث أن الماء قادر على الإمساك بالأشياء وحملها في اتجاه مجرى النهر. وشدد جيلبرت على الفرق بين الجذب المغناطيسي والكهربائي، وبرر ذلك بحقيقة أن الأجسام الرطبة يصعب كهربتها، كما أن الرطوبة لا تؤثر على جذب المغناطيس.

كان بطلنا معروفًا ليس فقط بأبحاثه حول المغناطيس والكهرباء، ولكن أيضًا كطبيب ناجح. وفي سن الثلاثين، تم انتخابه زميلًا للكلية الملكية للأطباء. وصلت شهرة ويليام جيلبرت كأخصائي ممتاز إلى إليزابيث الأولى، التي جعلته طبيبها الشخصي. كانت الملكة مهتمة جدًا بالتجارب العلمية، حتى أنها زارت مختبر جيلبرت حيث عرض عليها العالم عدة تجارب. بعد وفاة إليزابيث، في عام 1603، بقي طبيب الحياة في عهد الملك الجديد، جيمس الأول، لكن ويليام لم يبقى في هذا المنصب لمدة عام: سرعان ما مات بطلنا بسبب الطاعون.

إجابة:

حدث تغيير كبير في الأفكار حول الظواهر الكهربائية والمغناطيسية في بداية القرن السابع عشر، عندما بدأ العمل العلمي الأساسي للعالم الإنجليزي البارز ويليام جيلبرت (1554-1603) حول المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس الكبير - الأرض تم نشره (1600 م). أن يكون من أتباع المنهج التجريبي في العلوم الطبيعية. أجرى V. Gilbert أكثر من 600 تجربة ماهرة كشفت له أسرار "الأسباب الخفية للظواهر المختلفة".

على عكس العديد من أسلافه، اعتقد جيلبرت أن سبب التأثير على الإبرة المغناطيسية هو مغناطيسية الأرض، وهي مغناطيس كبير. لقد بنى استنتاجاته على تجربة أصلية قام بها لأول مرة.

لقد صنع كرة صغيرة من خام الحديد المغناطيسي - "أرض صغيرة - تريلا" وأثبت أن الإبرة المغناطيسية الموجودة على سطح هذه "تيريلا" تتخذ نفس المواضع التي تتخذها في مجال المغناطيسية الأرضية. أسس إمكانية مغنطة الحديد من خلال المغناطيسية الأرضية.

أثناء استكشافه للمغناطيسية، بدأ جيلبرت أيضًا في دراسة الظواهر الكهربائية. لقد أثبت أنه ليس فقط العنبر، ولكن أيضًا العديد من الأجسام الأخرى لها خصائص كهربائية - الماس والكبريت والراتنج والبلور الصخري، والتي تصبح مكهربة عند فركها. وقد أطلق على هذه الأجسام اسم "كهربائية" نسبة إلى الاسم اليوناني للكهرمان (الإلكترون).

لكن جلبرت حاول دون جدوى كهربة المعادن دون عزلها. لذلك توصل إلى نتيجة خاطئة مفادها أنه من المستحيل كهربة المعادن عن طريق الاحتكاك. تم دحض هذا الاستنتاج الذي توصل إليه هيلبرت بشكل مقنع بعد قرنين من الزمان من قبل المهندس الكهربائي الروسي المتميز الأكاديمي V. V. بيتروف.

أثبت V. Gilbert بشكل صحيح أن "درجة القوة الكهربائية" يمكن أن تكون مختلفة، وأن الرطوبة تقلل من شدة كهربة الأجسام من خلال الاحتكاك.

بمقارنة الظواهر المغناطيسية والكهربائية، جادل جيلبرت بأن لهما طبيعة مختلفة: على سبيل المثال، "القوة الكهربائية" تأتي فقط من الاحتكاك، بينما تؤثر القوة المغناطيسية باستمرار على الحديد، والمغناطيس يرفع الأجسام ذات الجاذبية الكبيرة، والكهرباء فقط الأجسام الخفيفة. استمر هذا الاستنتاج الخاطئ لهيلبرت في العلم لأكثر من 200 عام.

في محاولة لشرح آلية تأثير المغناطيس على الحديد، فضلاً عن قدرة الأجسام المكهربة على جذب الأجسام الخفيفة الأخرى، اعتبر جيلبرت المغناطيسية بمثابة "قوة خاصة لكائن حي"، والظواهر الكهربائية باعتبارها "تدفقات خارجية" للقوى. أدق سائل "ينسكب خارج الجسم" بسبب الاحتكاك ويعمل مباشرة على جسم آخر منجذب.

كانت أفكار جيلبرت حول "الجذب" الكهربائي أكثر صحة من أفكار العديد من الباحثين المعاصرين. ووفقا لهم، أثناء الاحتكاك، يتم إطلاق "سائل ناعم" من الجسم، مما يصد الهواء المجاور للجسم: طبقات الهواء البعيدة المحيطة بالجسم تقاوم "التدفقات الخارجية" وتعيدها مع الأجسام الخفيفة إلى الخلف. إلى الجسم المكهرب.

لعدة قرون، تم تفسير الظواهر المغناطيسية من خلال عمل سائل مغناطيسي خاص، وكما سنوضح أدناه، بقي العمل الأساسي لهيلبرت خلال القرن السابع عشر. عدة طبعات، كان كتابا مرجعيا للعديد من علماء الطبيعة في مختلف البلدان الأوروبية ولعب دورا كبيرا في تطوير عقيدة الكهرباء والمغناطيسية.

(1603-11-30 ) (59 سنة)

سيرة شخصية

كانت عائلة جيلبرت مشهورة جدًا في المنطقة: كان والده مسؤولًا، وكانت العائلة نفسها ذات نسب طويل إلى حد ما. بعد تخرجه من المدرسة المحلية، تم إرسال ويليام إلى كامبريدج في عام 1558. لا يُعرف سوى القليل جدًا عن حياته قبل بداية مسيرته العلمية. هناك نسخة درسها أيضا في أكسفورد، على الرغم من عدم وجود أدلة وثائقية على ذلك. في عام 1560 حصل على درجة البكالوريوس، وفي عام 1564 على درجة الماجستير في الفلسفة. في عام 1569 أصبح طبيبًا.

وبعد أن أنهى جيلبرت دراسته، ذهب في رحلة إلى أوروبا، استمرت عدة سنوات، استقر بعدها في لندن. هناك في عام 1573 أصبح عضوًا في الكلية الملكية للأطباء.

النشاط العلمي

في عام 1600 نشر كتاب " دي مغناطيسي، جسم مغناطيسي الخ "، الذي يصف تجاربه على المغناطيس والخواص الكهربائية للأجسام، حيث قسم الأجسام إلى مكهربة بالاحتكاك وغير مكهربة، وبذلك لاحظ تأثير رطوبة الهواء على الجذب الكهربائي للأجسام الخفيفة.

خلق جيلبرت النظرية الأولى للظواهر المغناطيسية. لقد أثبت أن أي مغناطيس له قطبان، الأقطاب المتقابلة تتجاذب والأقطاب المتشابهة تتنافر. من خلال إجراء تجربة باستخدام كرة حديدية تتفاعل مع إبرة مغناطيسية، اقترح لأول مرة أن الأرض عبارة عن مغناطيس عملاق. كما اقترح فكرة أن الأقطاب المغناطيسية للأرض قد تتطابق مع الأقطاب الجغرافية للكوكب.

قام جيلبرت أيضًا بالتحقيق في الظواهر الكهربائية، مستخدمًا هذا المصطلح لأول مرة. لقد لاحظ أن العديد من الأجسام، تمامًا مثل الكهرمان، بعد فركها، يمكنها جذب أشياء صغيرة، وتكريمًا لهذه المادة أطلق على هذه الظواهر اسم "الكهربائية" (من اللاتينية. إلكتريكوس- "العنبر").

ذاكرة

في عام 1964، أطلق الاتحاد الفلكي الدولي اسم جيلبرت على فوهة البركان الموجودة على الجانب المرئي من القمر. جيلبرت (التسمية: GB، Gi) هي وحدة قياس القوة الدافعة المغناطيسية في نظام CGS. سميت على اسم ويليام جيلبرت.

اكتب مراجعة عن مقال "جيلبرت، ويليام"

ملحوظات

الأدب

جيلبرت دبليو.عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس الكبير - الأرض. م، 1956
إدغار زيلسيل"أصل المنهج العلمي عند ويليام جيلبرت"، مجلة تاريخ الأفكار 2: 1-32، 1941
بوشنسكي، ليزلي"تاريخ قصير لرسم الخرائط القمرية" (أبريل 1996) الجمعية الفلكية بجامعة إلينوي

روابط

جيلبرت ويليام // الموسوعة السوفيتية الكبرى: [في 30 مجلدًا] / الفصل. إد. صباحا بروخوروف. - الطبعة الثالثة. - م. : الموسوعة السوفيتية، 1969-1978.
// القاموس الموسوعي لبروكهاوس وإيفرون: في 86 مجلدًا (82 مجلدًا و4 مجلدات إضافية). - سان بطرسبرج. ، 1890-1907.
كراموف يو أ.جيلبرت ويليام // الفيزيائيون: مرجع السيرة الذاتية / إد. أ.أخيزر. - إد. الثانية ، القس. وإضافية - م: نوكا، 1983. - ص 84. - 400 ص. - 200.000 نسخة.(في الترجمة)

مقتطف من وصف جيلبرت، ويليام

- لماذا تعرف؟
- أنا أعرف. هذا ليس جيدًا يا صديقي.
قالت ناتاشا: "وإذا أردت...".
قالت الكونتيسة: "توقف عن الكلام الهراء".
- وإذا أردت...
- ناتاشا، أنا جادة...
لم تدع ناتاشا تنهيها، فسحبت يد الكونتيسة الكبيرة نحوها وقبلتها من الأعلى، ثم على راحة اليد، ثم أدارتها مرة أخرى وبدأت في تقبيلها على عظم المفصل العلوي للإصبع، ثم بينهما، ثم مرة أخرى على العظم قائلًا هامسًا: "يناير، فبراير، مارس، أبريل، مايو".
- تكلمي يا أمي لماذا أنتِ صامتة؟ "تكلمي"، قالت وهي تنظر إلى الأم التي كانت تنظر إلى ابنتها بنظرة حنونة، وبسبب هذا التأمل، بدا أنها نسيت كل ما تريد قوله.
- هذا ليس جيدًا يا روحي. لن يفهم الجميع ارتباط طفولتك، ورؤيته قريبة جدًا منك يمكن أن تؤذيك في عيون الشباب الآخرين الذين يأتون إلينا، والأهم من ذلك، أنها تعذبه دون جدوى. ربما وجد نظيرًا لنفسه، ثريًا؛ والآن هو بالجنون.
- هل يعمل؟ - كررت ناتاشا.
- سأخبرك عن نفسي. كان لي ابن عم واحد...
- أعرف - كيريلا ماتفيتش، لكنه رجل عجوز؟
- لم يكن دائما رجلا عجوزا. ولكن هذا ما، ناتاشا، سأتحدث مع بوريا. فهو لا يحتاج إلى السفر كثيرًا..
- ولماذا لا يفعل ذلك إذا أراد ذلك؟
- لأنني أعلم أن هذا لن ينتهي إلى شيء.
- لماذا تعرف؟ لا يا أمي، لا تخبريه. ما هذا الهراء! - قالت ناتاشا بلهجة الشخص الذي يريدون أخذ ممتلكاته منه.
"حسنًا، لن أتزوج، لذا دعه يذهب، إذا كان يستمتع وأنا أستمتع." - ابتسمت ناتاشا ونظرت إلى والدتها.
كررت: "لست متزوجة، هكذا فقط".
- كيف هذا يا صديقي؟
- نعم نعم. حسنًا، من الضروري جدًا ألا أتزوج، لكن... لذا.
"نعم، نعم"، كررت الكونتيسة، وهزت جسدها كله، وضحكت بضحكة امرأة عجوز لطيفة وغير متوقعة.
صرخت ناتاشا: "توقف عن الضحك، توقف، أنت تهز السرير بأكمله". أنت تشبهني بشكل رهيب، نفس الضحك... انتظر... - أمسكت بكلتا يدي الكونتيسة، وقبلت عظمة الإصبع الصغير في أحدهما - يونيو، واستمرت في تقبيل يوليو وأغسطس من ناحية أخرى. - أمي، هل هو في الحب كثيرا؟ ماذا عن عينيك؟ هل كنت في حالة حب إلى هذه الدرجة؟ وحلوة جداً، حلوة جداً! لكن الأمر لا يناسب ذوقي تمامًا - فهو ضيق، مثل ساعة الطاولة... ألا تفهم؟... ضيق، كما تعلم، رمادي، فاتح...
- لم تكذب! - قالت الكونتيسة.
وتابعت ناتاشا:
- هل حقا لا تفهم؟ سوف تفهم نيكولينكا... الشخص الذي لا أذنين له لون أزرق، وأزرق غامق مع أحمر، وهو رباعي الزوايا.
قالت الكونتيسة وهي تضحك: "أنت تغازله أيضًا".
- لا، هو ماسوني، لقد اكتشفت ذلك. إنه جميل، أزرق غامق وأحمر، كيف يمكنني أن أشرح لك ذلك...
"الكونتيسة،" سمع صوت الكونت من خلف الباب. -هل انت مستيقظ؟ - قفزت ناتاشا حافية القدمين، وأمسكت بحذائها وركضت إلى غرفتها.
لم تستطع النوم لفترة طويلة. ظلت تفكر أنه لا يمكن لأحد أن يفهم كل ما فهمته وما كان بداخلها.
"سونيا؟" فكرت وهي تنظر إلى القطة النائمة الملتفة بضفيرةها الضخمة. "لا، أين يجب أن تذهب!" إنها فاضلة. لقد وقعت في حب نيكولينكا ولا تريد أن تعرف أي شيء آخر. أمي لا تفهم أيضا. وتابعت وهي تتحدث إلى نفسها بصيغة الغائب: "إنه لأمر مدهش مدى ذكائي وكيف... إنها لطيفة"، وتتحدث إلى نفسها بصيغة الغائب وتتخيل أن رجلًا ذكيًا جدًا وأذكى وأجمل كان يتحدث عنها... "كل شيء، كل شيء بداخلها". "، - تابع هذا الرجل - إنها ذكية على نحو غير عادي، وحلوة ثم جيدة، وجيدة على نحو غير عادي، وحاذقة، وتسبح، وركوب الخيل بشكل ممتاز، ولها صوت! يمكن للمرء أن يقول، صوت مذهل! غنت عبارتها الموسيقية المفضلة من أوبرا الشيروبيني، وألقت بنفسها على السرير، وضحكت بفكرة سعيدة بأنها على وشك النوم، وصرخت في وجه دنياشا لإطفاء الشمعة، وقبل أن تتاح لدنياشا الوقت لمغادرة الغرفة، لقد انتقلت بالفعل إلى عالم أحلام آخر أكثر سعادة حيث كان كل شيء سهلاً ورائعًا كما هو الحال في الواقع، لكنه كان أفضل لأنه كان مختلفًا.

في القرنين السادس عشر والسابع عشر. مع تطور التجارة في أوروبا، أصبحت الطريقة التجريبية للبحث العلمي منتشرة بشكل متزايد، أحد مؤسسيها يسمى بحق ليوناردو دا فينشي (1452-1519). يمكنك أن تجد في دفتر ملاحظاته كلمات ذات معنى: "لا تستمع إلى تعاليم هؤلاء المفكرين الذين لم تؤكد التجربة حججهم". ويؤكد النابولي جيوفان باتيستا بورتا (1538-1615) المذكور سابقًا، في كتابه «السحر الطبيعي»، أنه حاول التحقق من كل الحقائق التي قرأها من كتابات العلماء القدماء والرحالة بتجربته الخاصة «ليلًا ونهارًا، في تكلفة كبيرة."

وجهت طريقة البحث التجريبي ضربة ملحوظة للتصوف وجميع أنواع الخيال والأحكام المسبقة.

Veselovsky O. N. Shneyberg A. Ya "مقالات عن تاريخ الهندسة الكهربائية"

فيزيائي إنجليزي، طبيب بلاط إليزابيث الأولى وجيمس الأول

سيرة شخصية

كانت عائلة جيلبرت مشهورة جدًا في المنطقة: كان والده مسؤولًا، وكانت العائلة نفسها ذات نسب طويل إلى حد ما. بعد تخرجه من المدرسة المحلية، تم إرسال ويليام إلى كامبريدج في عام 1558. لا يُعرف سوى القليل جدًا عن حياته قبل بداية مسيرته العلمية. هناك نسخة درسها أيضا في أكسفورد، على الرغم من عدم وجود دليل وثائقي على ذلك. في عام 1560 حصل على درجة البكالوريوس، وفي عام 1564 على درجة الماجستير في الفلسفة. في عام 1569 أصبح طبيبًا.

النشاط العلمي

وفي عام 1600، نشر كتاب “De Magnete, Magnetisque corparibus etc” الذي يصف تجاربه على المغناطيس والخواص الكهربائية للأجسام، حيث قسم الأجسام إلى مكهربة بالاحتكاك وغير مكهربة، وبذلك لاحظ تأثير رطوبة الهواء على الجسم. الجذب الكهربائي للأجسام الخفيفة.

قام جيلبرت أيضًا بالتحقيق في الظواهر الكهربائية، مستخدمًا هذا المصطلح لأول مرة. لقد لاحظ أن العديد من الأجسام، تمامًا مثل الكهرمان، بعد فركها، يمكنها جذب أشياء صغيرة، وتكريمًا لهذه المادة أطلق على هذه الظواهر اسم الكهربائية (من اللاتينية lectricus - "العنبر").