Експериментът на Хилберт. Уилям Гилбърт и неговите изследвания на електрически и магнитни явления

Защо лекарят на Елизабет I се интересува от магнитите, как е стигнал до думата „електричество“ и каква е връзката между магнитните свойства и потока на водата, прочетете в днешния брой на „История на науката“.

Бъдещият учен е роден в семейството на градски съдия в Колчестър. Уилям завършва местно училище и влиза в Кеймбридж, но отива да учи, за да стане лекар. През 1560 г. получава бакалавърска степен, а девет години по-късно става доктор по медицина.

Гилбърт много се интересуваше от химия, защото тази наука беше пряко свързана с медицинската практика. Тогава астрономията го занимава известно време. Той изучава почти всички достъпни за него трудове, написани за планетите. В своята страна Уилям е най-активният пропагандатор на идеите на Коперник и Джордано Бруно. Но основното, което го интересуваше, беше способността на телата да се привличат.

Трудно е да се каже защо лекарят се интересува от природата на магнетизма и провежда толкова много изследвания върху това явление. Може би това се дължи на факта, че натрошеният магнит е бил използван от лекарите от онова време като слабително. Гилбърт пише, че магнитното желязо „...връща красотата и здравето на момичетата, страдащи от бледност и лош тен, тъй като силно изсушава и стяга, без да причинява вреда“. Вероятно е искал да проучи лечебните свойства на магнита.

Основният резултат от изследванията на Гилбърт е работата "На магнита ...". В книгата той каза, че магнитът винаги има два полюса: ако магнитът се разреже на две части, тогава всяка половина отново ще има чифт полюси. Полюсите, които Хилберт нарича като полюси, се отблъскват и за разлика от полюсите се привличат. Ученият обаче никога не е установил природата на магнетизма. По същество мислите му се свеждаха до едно: магнитът има душа, всичко е заради него.

Заглавна страница от книгата на Уилям Гилбърт „За магнита“, 1628 г

Wikimedia Commons

Най-забележителната глава от книгата му е посветена на идеята, че нашата планета е голям магнит. Ученият пише, че точно както противоположните полюси на два магнита се привличат, стрелката на компаса се привлича към полюсите на Земята, показвайки посоката на север и юг. За да докаже това, Гилбърт изряза модел на планетата от магнетит - terrella (от думата terra - "земя"). Компасът, поставен на този модел, се държеше точно по същия начин, както ако беше използван за навигация, например от моряци.

Терел Уилям Гилбърт

Wikimedia Commons

Нашият герой беше и един от първите, които изследваха електричеството. Дори се смята, че самият термин „електричество“ е измислен от Гилбърт. Ученият забеляза, че много тела, като кехлибар, след като се търкат в нещо, започват да привличат малки предмети към себе си. По аналогия Гилбърт нарече тези явления електрически (от латински ēlectricus - „кехлибар“). По това време знанията на хората за това явление практически не се различават от заключенията на древногръцкия философ Талес, когато се знае само, че кехлибарът, натрит върху вълна, привлича сламки.

Уилям Гилбърт също създава прототип на електроскопа и го нарича versor. Използвайки това устройство, изследователят показа, че не само търканият кехлибар може да привлича, но също и стъкло, диамант, опал, аметист, планински кристал, стъкло, сяра, каменна сол и други материали. Той нарече всички тези тела „електрически“. Той също експериментално показа, че нагряването унищожава привлекателните свойства, които телата придобиват чрез триене.

Ученият обясни природата на електричеството по следния начин: всички неща произлизат от два основни елемента: вода и земя. Телата, които произхождат от вода, имат свойството да привличат обекти, тъй като водата е в състояние да грабва предмети и да ги носи надолу по течението. Гилбърт подчертава разликата между магнитното и електрическото привличане, оправдавайки това с факта, че мокрите тела трудно се наелектризират, а влажността не влияе на привличането на магнитите.

Нашият герой беше известен не само с изследванията си върху магнитите и електричеството, но и като успешен лекар. На 30-годишна възраст е избран за сътрудник на Кралския колеж на лекарите. Славата на Уилям Гилбърт като отличен специалист достига до Елизабет I, която го прави свой личен лекар. Кралицата проявявала голям интерес към научните експерименти и дори посетила лабораторията на Гилбърт, където ученият й показал няколко експеримента. След смъртта на Елизабет, през 1603 г., лекарят за живот е оставен при новия крал Джеймс I, но Уилям не остава на тази позиция дори една година: нашият герой скоро умира от чума.

Отговор:

Съществена промяна в представите за електрическите и магнитните явления настъпва в самото начало на 17 век, когато е публикуван фундаменталният научен труд на видния английски учен Уилям Гилбърт (1554-1603) за магнита, магнитните тела и големия магнит - Земята" (1600 г.). Привърженик на експерименталния метод в естествените науки. В. Гилбърт провежда повече от 600 умели експеримента, които му разкриват тайните на „скритите причини за различни явления“.

За разлика от много от своите предшественици, Гилбърт смята, че причината за действието върху магнитната стрелка е магнетизмът на Земята, която е голям магнит. Той базира заключенията си на оригинален експеримент, който за първи път провежда.

Той направи малка топка от магнитна желязна руда - "малка Земя - терела" и доказа, че магнитната игла на повърхността на тази "терела" заема същите позиции, каквито заема в полето на земния магнетизъм. Той установи възможността за магнетизиране на желязото чрез земния магнетизъм.

Докато изследва магнетизма, Гилбърт започва да изучава и електрическите явления. Той доказа, че не само кехлибарът, но и много други тела имат електрически свойства - диамант, сяра, смола, планински кристал, които се наелектризират при триене. Той нарече тези тела "електрически", в съответствие с гръцкото наименование на кехлибар (електрон).

Но Гилбърт се опита неуспешно да наелектризира металите, без да ги изолира. Поради това той стигна до погрешното заключение, че е невъзможно металите да се наелектризират чрез триене. Това заключение на Хилберт беше убедително опровергано два века по-късно от изключителния руски електроинженер акад. В.В.

В. Гилбърт правилно установи, че „степента на електрическа сила“ може да бъде различна и че влагата намалява интензивността на електрифицирането на телата чрез триене.

Сравнявайки магнитните и електрическите явления, Гилбърт твърди, че те имат различна природа: например „електрическата сила“ идва само от триене, докато магнитната сила постоянно влияе на желязото, магнитът повдига тела със значителна гравитация, електричеството само леки тела. Това погрешно заключение на Хилберт продължава в науката повече от 200 години.

Опитвайки се да обясни механизма на влиянието на магнита върху желязото, както и способността на електрифицираните тела да привличат други светлинни тела, Гилбърт разглежда магнетизма като специална „сила на живо същество“, а електрическите явления като „изтичане“ на най-фината течност, която поради триене се „излива от тялото“ и директно действа на друго привлечено тяло.

Идеите на Гилбърт за електрическото "привличане" са по-правилни от тези на много съвременни изследователи. Според тях по време на триене от тялото се отделя „фина течност“, която отблъсква съседния на обекта въздух: по-далечните слоеве въздух около тялото се съпротивляват на „изтичанията“ и ги връщат, заедно с леките тела, обратно към електрифицираното тяло.

В продължение на много векове магнитните явления се обясняват с действието на специална магнитна течност и както ще бъде показано по-долу, фундаменталната работа на Хилберт оцелява през 17 век. няколко издания, той беше справочник за много натуралисти в различни европейски страни и изигра огромна роля в развитието на учението за електричеството и магнетизма.

(1603-11-30 ) (59 години)

Биография

Семейството на Гилбърт беше много известно в района: баща му беше чиновник, а самото семейство имаше доста дълго родословие. След като завършва местното училище, Уилям е изпратен в Кеймбридж през 1558 г. Много малко се знае за живота му преди началото на научната му кариера. Има версия, че той също е учил в Оксфорд, въпреки че няма документални доказателства за това. През 1560 г. получава бакалавърска степен, а през 1564 г. магистърска степен по философия. През 1569 г. става доктор по медицина.

След като завършва обучението си, Гилбърт отива на пътуване до Европа, което продължава няколко години, след което се установява в Лондон. Там през 1573 г. той става член на Кралския колеж на лекарите.

Научна дейност

През 1600 г. той публикува книгата „ De magnete, magneticisque corparibus etc “, който описва неговите експерименти върху магнитите и електрическите свойства на телата, разделя телата на наелектризирани от триене и неелектризирани, като по този начин забелязва влиянието на влажността на въздуха върху електрическото привличане на леките тела.

Гилбърт създава първата теория за магнитните явления. Той установи, че всеки магнит има два полюса, като противоположните полюси се привличат, а еднаквите полюси се отблъскват. Провеждайки експеримент с желязна топка, която взаимодейства с магнитна игла, той за първи път предположи, че Земята е гигантски магнит. Той също така предложи идеята, че магнитните полюси на Земята може да съвпадат с географските полюси на планетата.

Гилбърт също изследва електрическите явления, използвайки термина за първи път. Той забеляза, че много тела, точно като кехлибар, след триене могат да привличат малки предмети и в чест на това вещество той нарече такива явления електрически (от лат. Електрик- „кехлибар“).

памет

През 1964 г. Международният астрономически съюз дава името Гилбърт на кратер от видимата страна на Луната. Гилбърт (обозначение: GB, Gi) е единица за измерване на магнитодвижеща сила в системата CGS. Кръстен на Уилям Гилбърт.

Напишете рецензия на статията "Гилбърт, Уилям"

Бележки

Литература

Гилбърт У.За магнита, магнитните тела и големия магнит - Земята. М., 1956
Едгар Зилсел„Произходът на научния метод на Уилям Гилбърт“, Journal of the History of Ideas 2:1-32, 1941 г.
Боченски, Лесли„Кратка история на лунната картография“ (април 1996 г.) Астрономическо общество на Университета на Илинойс

Връзки

Гилбърт Уилям // Голяма съветска енциклопедия: [в 30 тома] / гл. изд. А. М. Прохоров. - 3-то изд. - М. : Съветска енциклопедия, 1969-1978.
// Енциклопедичен речник на Брокхаус и Ефрон: в 86 тома (82 тома и 4 допълнителни). - Санкт Петербург. , 1890-1907.
Храмов Ю.Гилбърт Уилям // Физиците: Биографична справка / Изд. А. И. Ахиезер. - Ед. 2-ро, рев. и допълнителни - М.: Наука, 1983. - С. 84. - 400 с. - 200 000 копия.(в превод)

Откъс, характеризиращ Гилбърт, Уилям

- Защо знаеш?
- Знам. Това не е добре, приятелю.
- И ако искам ... - каза Наташа.
— Престани да говориш глупости — каза графинята.
- И ако искам...
- Наташа, сериозно ти говоря...
Наташа не й позволи да довърши, дръпна голямата ръка на графинята към себе си и я целуна отгоре, после по дланта, после я обърна отново и започна да я целува по костта на горната става на пръста, после по средата, след това отново върху костта, казвайки шепнешком: "Януари, февруари, март, април, май".
- Говори, мамо, защо мълчиш? „Говори“, каза тя, като се обърна към майката, която гледаше дъщеря си с нежен поглед и поради това съзерцание сякаш беше забравила всичко, което искаше да каже.
- Това не е добро, душа моя. Не всеки ще разбере връзката ви от детството и да го видите толкова близо до вас може да ви навреди в очите на други млади хора, които идват при нас, и най-важното - това го измъчва напразно. Може да е намерил партньор за себе си, богат; и сега полудява.
- Работи ли? – повтори Наташа.
- Ще ти разкажа за себе си. Имах един братовчед...
- Знам - Кирила Матвеич, но той е старец?
– Не винаги е бил старец. Но ето какво, Наташа, ще говоря с Боря. Не му се налага да пътува толкова често...
- Защо да не го прави, ако иска?
- Защото знам, че това няма да завърши с нищо.
- Защо знаеш? Не, мамо, не му казвай. Каква безсмислица! - каза Наташа с тона на човек, на когото искат да отнемат имуществото му.
„Е, няма да се женя, така че нека си ходи, ако той се забавлява и аз се забавлявам.“ – усмихна се Наташа и погледна майка си.
„Не съм женен, просто така“, повтори тя.
- Как е това, приятелю?
- Да да. Е, много е необходимо да не се женя, но... така.
— Да, да — повтори графинята и, разтърсвайки цялото си тяло, се засмя с мил, неочакван смях на стара жена.
„Спри да се смееш, спри“, извика Наташа, „разтърсваш цялото легло“. Страшно много приличаш на мен, същата смешка... Чакай... - Тя хвана двете ръце на графинята, целуна костицата на малкия пръст на едната - Джун, и продължи да целува юли, август на другата ръка. - Мамо, много ли е влюбен? Какво ще кажете за очите си? Толкова ли беше влюбен? И много сладко, много, много сладко! Но не ми е съвсем по вкуса - тесен е, като настолен часовник... Не разбирате ли?... Тесен, нали знаете, сив, светъл...
- Защо лъжеш! - каза графинята.
Наташа продължи:
- Наистина ли не разбираш? Николенка щеше да разбере... Безухото е синьо, тъмно синьо с червено и е четириъгълно.
— Ти също флиртуваш с него — каза графинята, смеейки се.
- Не, той е масон, разбрах. Хубаво е, тъмно синьо и червено, как да ти го обясня...
„Графиня“, чу се гласът на графа зад вратата. -Буден ли си? – Наташа скочи боса, грабна обувките си и изтича в стаята си.
Тя не можа да заспи дълго време. Все си мислеше, че никой не може да разбере всичко, което тя разбира и което е в нея.
— Соня? — помисли си тя, гледайки спящата, свита котка с огромната си плитка. "Не, къде трябва да отиде!" Тя е добродетелна. Тя се влюби в Николенка и не иска да знае нищо друго. Мама също не разбира. Удивително е колко съм умна и как... тя е сладка - продължи тя, говорейки си в трето лице и си представяйки, че някой много умен, най-умен и най-хубав мъж говори за нея... "Всичко, всичко е в нея .” , - продължи този човек, - тя е необикновено умна, мила и после добра, необикновено добра, сръчна, плува, язди отлично и има глас! Може да се каже, невероятен глас!“ Тя изпя любимата си музикална фраза от Операта Керубини, хвърли се на леглото, засмя се с радостната мисъл, че ще заспи, извика на Дуняша да угаси свещта и преди Дуняша да успее да излезе от стаята, тя вече беше преминал в друг, още по-щастлив свят на мечтите, където всичко беше толкова лесно и прекрасно, колкото и в действителност, но беше само още по-добро, защото беше различно.

През XVI - XVII век. С развитието на търговията в Европа все по-широко разпространение получава експерименталният метод на научно изследване, един от основоположниците на който с право се нарича Леонардо да Винчи (1452-1519). Именно в неговия бележник можете да намерите важни думи: „Не слушайте ученията на онези мислители, чиито аргументи не са потвърдени от опита“. Споменатият по-рано неаполитанец Джован Батиста Порта (1538-1615) в своята работа „Естествена магия“ подчертава, че се е опитал да провери всички факти, които е прочел от писанията на древни учени и пътешественици със собствения си опит „ден и нощ, в страхотен разход.”

Експерименталният метод на изследване нанесе осезаем удар върху мистицизма и всякакви измислици и предразсъдъци.

Веселовски О. Н. Шнайберг А. Я. "Есета по историята на електротехниката"

Английски физик, придворен лекар на Елизабет I и Джеймс I

Биография

Научна дейност

През 1600 г. той публикува книгата „De magnete, magneticisque corparibus etc“, която описва неговите експерименти върху магнитите и електрическите свойства на телата, разделя телата на наелектризирани от триене и неелектризирани, като по този начин забелязва ефекта на влажността на въздуха върху електрическо привличане на светлинни тела.