Hilberts eksperiment. William Gilbert og hans studier av elektriske og magnetiske fenomener

Hvorfor Elizabeth I's lege ble interessert i magneter, hvordan han kom opp med ordet "elektrisitet" og hva som er sammenhengen mellom magnetiske egenskaper og vannstrømmen, kan du lese i dagens utgave av "History of Science".

Den fremtidige forskeren ble født inn i familien til en bydommer i Colchester. William ble uteksaminert fra en lokal skole og gikk inn i Cambridge, men gikk for å studere for å bli lege. I 1560 fikk han en bachelorgrad, og ni år senere ble han doktor i medisin.

Gilbert var veldig interessert i kjemi, fordi denne vitenskapen var direkte relatert til medisinsk praksis. Så opptok astronomi ham en stund. Han studerte nesten alle verkene som var tilgjengelige for ham skrevet om planetene. I sitt land var William den mest aktive propagandisten av ideene til Copernicus og Giordano Bruno. Men det viktigste som interesserte ham var kroppens evne til å tiltrekke hverandre.

Det er vanskelig å si hvorfor legen ble interessert i magnetismens natur og utførte så mye forskning på dette fenomenet. Kanskje dette skyldtes det faktum at den knuste magneten ble brukt av datidens leger som et avføringsmiddel. Gilbert skrev at magnetisk jern "...gjenoppretter skjønnhet og helse til jenter som lider av blekhet og dårlig hudfarge, ettersom det tørker og strammer seg kraftig uten å forårsake skade." Han ønsket sannsynligvis å studere magnetens medisinske egenskaper.

Hovedresultatet av Gilberts forskning var arbeidet "On the Magnet ...". I boken sa han at en magnet alltid har to poler: hvis en magnet kuttes i to deler, vil hver halvdel igjen ha et par poler. Polene, som Hilbert kalte like poler, frastøter og ulikt poler tiltrekker seg. Imidlertid etablerte forskeren aldri magnetismens natur. I hovedsak kokte tankene hans ned til én ting: magneten har en sjel, alt er på grunn av den.

Tittelside fra William Gilberts bok On the Magnet, 1628

Wikimedia Commons

Det mest slående kapittelet i boken hans er viet ideen om at planeten vår er en stor magnet. Forskeren skrev at akkurat som de motsatte polene til to magneter tiltrekkes, blir kompassnålen tiltrukket av jordens poler, noe som indikerer retningen nord og sør. For å bevise dette kuttet Gilbert ut en modell av planeten fra magnetitt - terrella (fra ordet terra - "jord"). Kompasset plassert på denne modellen oppførte seg nøyaktig på samme måte som om det ble brukt til navigasjon, for eksempel av sjømenn.

Terrell William Gilbert

Wikimedia Commons

Helten vår var også en av de første som utforsket elektrisitet. Det antas til og med at begrepet "elektrisitet" i seg selv ble laget av Gilbert. Forskeren la merke til at mange kropper, som rav, etter å ha blitt gnidd mot noe, begynner å tiltrekke seg små gjenstander til seg selv. I analogi kalte Gilbert disse fenomenene elektriske (fra latin ēlectricus - "rav"). På den tiden var folks kunnskap om dette fenomenet praktisk talt ikke forskjellig fra konklusjonene til den gamle greske filosofen Thales, da det bare var kjent at rav gnidd på ull tiltrekker seg sugerør.

William Gilbert laget også en prototype av elektroskopet og kalte det en versor. Ved hjelp av denne enheten viste forskeren at ikke bare gnidd rav kan tiltrekke seg, men også glass, diamant, opal, ametyst, bergkrystall, glass, svovel, steinsalt og andre materialer. Han kalte alle disse kroppene «elektriske». Han viste også eksperimentelt at oppvarming ødelegger de attraktive egenskapene som kroppen tilegner seg gjennom friksjon.

Forskeren forklarte elektrisitets natur på denne måten: alle ting stammer fra to primære elementer: vann og jord. Kropp som stammer fra vann har egenskapen til å tiltrekke seg gjenstander, siden vann er i stand til å gripe gjenstander og føre dem nedstrøms. Gilbert la vekt på forskjellen mellom magnetisk og elektrisk tiltrekning, og begrunnet dette med det faktum at våte kropper er vanskelige å elektrifisere, og fuktighet påvirker ikke tiltrekningen av magneter.

Helten vår var kjent ikke bare for sin forskning på magneter og elektrisitet, men også som en vellykket lege. I en alder av 30 ble han valgt til stipendiat ved Royal College of Physicians. Berømmelsen til William Gilbert som en utmerket spesialist nådde Elizabeth I, som gjorde ham til hennes personlige lege. Dronningen var veldig interessert i vitenskapelige eksperimenter og besøkte til og med Gilberts laboratorium, hvor forskeren viste henne flere eksperimenter. Etter Elizabeths død, i 1603, ble livlegen forlatt under den nye kongen, James I, men William ble ikke i denne stillingen på enda et år: vår helt døde snart av pesten.

Svar:

En betydelig endring i ideer om elektriske og magnetiske fenomener skjedde helt på begynnelsen av 1600-tallet, da det grunnleggende vitenskapelige arbeidet til den fremtredende engelske vitenskapsmannen William Gilbert (1554-1603) ble publisert om magneten, magnetiske legemer og den store magneten - jorden" (1600 G.). Å være tilhenger av den eksperimentelle metoden i naturvitenskap. V. Gilbert utførte mer enn 600 dyktige eksperimenter som avslørte for ham hemmelighetene bak «skjulte årsaker til forskjellige fenomener».

I motsetning til mange av hans forgjengere, mente Gilbert at årsaken til handlingen på den magnetiske nålen er magnetismen til jorden, som er en stor magnet. Han baserte konklusjonene sine på et originalt eksperiment som han først utførte.

Han laget en liten kule av magnetisk jernmalm - en "liten jord - terella" og beviste at den magnetiske nålen på overflaten av denne "terellaen" tar de samme posisjonene som den tar i feltet for jordisk magnetisme. Han etablerte muligheten for å magnetisere jern gjennom jordisk magnetisme.

Mens han utforsket magnetisme, begynte Gilbert også å studere elektriske fenomener. Han beviste at ikke bare rav har elektriske egenskaper, men også mange andre kropper - diamant, svovel, harpiks, bergkrystall, som blir elektrifisert når de gnis. Han kalte disse kroppene "elektriske", i samsvar med det greske navnet for rav (elektron).

Men Gilbert forsøkte uten hell å elektrifisere metaller uten å isolere dem. Derfor kom han til den feilaktige konklusjonen at det var umulig å elektrifisere metaller ved friksjon. Denne konklusjonen til Hilbert ble overbevisende tilbakevist to århundrer senere av den fremragende russiske elektroingeniøren, akademikeren V.V. Petrov.

V. Gilbert fastslo korrekt at "graden av elektrisk kraft" kan være forskjellig, og at fuktighet reduserer intensiteten av elektrifisering av kropper gjennom gnidning.

Ved å sammenligne magnetiske og elektriske fenomener hevdet Gilbert at de har en annen natur: for eksempel kommer "elektrisk kraft" bare fra friksjon, mens magnetisk kraft konstant påvirker jern, en magnet løfter kropper med betydelig tyngdekraft, elektrisitet bare lette kropper. Denne feilaktige konklusjonen til Hilbert varte i vitenskapen i mer enn 200 år.

I et forsøk på å forklare mekanismen for påvirkningen av en magnet på jern, så vel som evnen til elektrifiserte legemer til å tiltrekke seg andre lyslegemer, betraktet Gilbert magnetisme som en spesiell "kraft av et levende vesen", og elektriske fenomener som "utstrømninger" av den fineste væsken, som på grunn av friksjon "hellte ut av kroppen" og virker direkte på en annen tiltrukket kropp.

Gilberts ideer om elektrisk "attraksjon" var mer korrekte enn mange samtidige forskere. Ifølge dem frigjøres en "fin væske" fra kroppen under friksjon, som frastøter luften ved siden av objektet: fjernere luftlag som omgir kroppen motstår "utstrømningene" og returnerer dem, sammen med lette kropper, tilbake til det elektrifiserte organet.

I mange århundrer ble magnetiske fenomener forklart av virkningen av en spesiell magnetisk væske, og som det vil bli vist nedenfor, overlevde Hilberts grunnleggende arbeid i løpet av 1600-tallet. flere utgaver, var den en oppslagsbok for mange naturforskere i forskjellige europeiske land og spilte en stor rolle i utviklingen av læren om elektrisitet og magnetisme.

(1603-11-30 ) (59 år)

Biografi

Gilberts familie var veldig kjent i området: faren hans var embetsmann, og familien i seg selv hadde en ganske lang stamtavle. Etter at han ble uteksaminert fra den lokale skolen, ble William sendt til Cambridge i 1558. Svært lite er kjent om livet hans før starten av hans vitenskapelige karriere. Det er en versjon som han også studerte ved Oxford, selv om det ikke er noen dokumentasjon for dette. I 1560 fikk han en bachelorgrad, og i 1564 en magistergrad i filosofi. I 1569 ble han doktor i medisin.

Etter å ha fullført studiene dro Gilbert på en reise til Europa, som varte i flere år, hvoretter han slo seg ned i London. Der ble han i 1573 medlem av Royal College of Physicians.

Vitenskapelig aktivitet

I 1600 ga han ut boken " De magneter, magnetiske korparibus etc ", som beskriver eksperimentene hans på magneter og de elektriske egenskapene til legemer, delte legemer inn i de som er elektrifisert ved friksjon og ikke-elektrifiserte, og la derved merke til påvirkningen av luftfuktighet på den elektriske tiltrekningen av lyslegemer.

Gilbert skapte den første teorien om magnetiske fenomener. Han slo fast at alle magneter har to poler, med motsatte poler som tiltrekker seg og like poler frastøter. Ved å utføre et eksperiment med en jernkule som samhandlet med en magnetisk nål, foreslo han først at jorden er en gigantisk magnet. Han foreslo også ideen om at jordens magnetiske poler kan falle sammen med planetens geografiske poler.

Gilbert undersøkte også elektriske fenomener, og brukte begrepet for første gang. Han la merke til at mange kropper, akkurat som rav, etter å ha gnidd, kan tiltrekke seg små gjenstander, og til ære for dette stoffet kalte han slike fenomener elektriske (fra lat. Electricus- "rav").

Hukommelse

I 1964 tildelte International Astronomical Union navnet Gilbert til et krater på den synlige siden av Månen. Gilbert (betegnelse: GB, Gi) er en måleenhet for magnetomotorisk kraft i CGS-systemet. Oppkalt etter William Gilbert.

Skriv en anmeldelse av artikkelen "Gilbert, William"

Notater

Litteratur

Gilbert W. Om magneten, magnetiske legemer og den store magneten - Jorden. M., 1956
Edgar Zilsel"Opprinnelsen til William Gilberts vitenskapelige metode", Journal of the History of Ideas 2:1-32, 1941
Bochenski, Leslie"A Short History of Lunar Cartography" (april 1996) University of Illinois Astronomical Society

Linker

Gilbert William // Great Soviet Encyclopedia: [i 30 bind] / kap. utg. A. M. Prokhorov. - 3. utg. - M. : Sovjetisk leksikon, 1969-1978.
// Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron: i 86 bind (82 bind og 4 ekstra). - St. Petersburg. , 1890-1907.
Khramov Yu A. Gilbert William // Fysikere: Biografisk referanse / Ed. A. I. Akhiezer. - Ed. 2. rev. og tillegg - M.: Nauka, 1983. - S. 84. - 400 s. - 200 000 eksemplarer.(i oversettelse)

Utdrag som karakteriserer Gilbert, William

- Hvorfor vet du?
- Jeg vet. Dette er ikke bra, min venn.
"Og hvis jeg vil..." sa Natasha.
"Slutt å snakk tull," sa grevinnen.
- Og hvis jeg vil...
- Natasha, jeg mener det seriøst...
Natasha lot henne ikke fullføre, hun trakk grevinnens store hånd mot seg og kysset den på toppen, så på håndflaten, snudde den igjen og begynte å kysse henne på beinet i fingerens øvre ledd, så i mellom, så igjen på beinet, og sa hviskende: "Januar, februar, mars april mai".
– Snakk, mor, hvorfor er du stille? «Snakk,» sa hun og så tilbake på moren, som så på datteren med et ømt blikk og på grunn av denne kontemplasjonen så ut til å ha glemt alt hun ville si.
- Dette er ikke bra, min sjel. Ikke alle vil forstå din barndomsforbindelse, og å se ham så nær deg kan skade deg i øynene til andre unge mennesker som kommer til oss, og viktigst av alt, det torturerer ham forgjeves. Han kan ha funnet en match for seg selv, en rik en; og nå blir han gal.
- Virker det? – gjentok Natasha.
- Jeg skal fortelle deg om meg selv. Jeg hadde en fetter...
- Jeg vet - Kirilla Matveich, men han er en gammel mann?
– Det var ikke alltid en gammel mann. Men her er hva, Natasha, jeg skal snakke med Borya. Han trenger ikke reise så ofte...
– Hvorfor skulle han ikke det, hvis han vil?
– For jeg vet at dette ikke vil ende med noe.
- Hvorfor vet du? Nei, mamma, du sier det ikke til ham. For noe tull! - Natasha sa i tonen til en person som de vil ta fra eiendommen hans.
"Vel, jeg vil ikke gifte meg, så la ham gå, hvis han har det gøy og jeg har det gøy." – Natasha smilte og så på moren sin.
"Ikke gift, bare sånn," gjentok hun.
- Hvordan er dette, min venn?
– Ja, ja. Vel, det er veldig nødvendig at jeg ikke gifter meg, men... så.
"Ja, ja," gjentok grevinnen og ristet hele kroppen og lo med en snill, uventet gammel kvinnes latter.
"Slutt å le, stopp," ropte Natasha, "du rister hele sengen." Du ligner fryktelig på meg, den samme latteren... Vent... - Hun tok tak i begge hendene på grevinnen, kysset lillefingerbeinet på den ene - juni, og fortsatte å kysse juli, august på den andre siden. – Mamma, er han veldig forelsket? Hva med øynene dine? Var du så forelsket? Og veldig søtt, veldig, veldig søtt! Men det er ikke helt etter min smak - det er smalt, som en bordklokke ... Forstår du ikke? ... Smal, du vet, grå, lys ...
- Hvorfor lyver du! - sa grevinnen.
Natasha fortsatte:
– Forstår du virkelig ikke? Nikolenka ville forstå... Den øreløse er blå, mørkeblå med rød, og den er firkantet.
"Du flørter med ham også," sa grevinnen og lo.
– Nei, han er frimurer, fant jeg ut. Den er fin, mørkeblå og rød, hvordan kan jeg forklare det for deg...
«Grevinne,» ble grevens stemme hørt bak døren. -Er du våken? – Natasha hoppet opp barbeint, grep skoene hennes og løp inn på rommet hennes.
Hun fikk ikke sove på lenge. Hun tenkte hele tiden at ingen kunne forstå alt hun forsto og som var i henne.
"Sonya?" tenkte hun og så på den sovende, sammenkrøllede katten med den enorme fletten sin. "Nei, hvor skal hun gå!" Hun er dydig. Hun ble forelsket i Nikolenka og vil ikke vite noe annet. Mor forstår heller ikke. Det er utrolig hvor smart jeg er og hvor ... hun er søt," fortsatte hun, snakket til seg selv i tredje person og innbilte seg at en veldig smart, smarteste og hyggeligste mann snakket om henne ... "Alt, alt er i henne .” , - fortsatte denne mannen, - hun er usedvanlig smart, søt og så god, usedvanlig flink, fingernem, svømmer, rir utmerket og har en stemme! Man kan si, en fantastisk stemme!» Hun sang sin favorittmusikalske frase fra Cherubini-operaen, kastet seg på sengen, lo med den gledelige tanken på at hun var i ferd med å sovne, ropte til Dunyasha om å slukke lyset, og før Dunyasha rakk å forlate rommet, hadde allerede gått inn i en annen, enda lykkeligere drømmeverden, hvor alt var like enkelt og fantastisk som i virkeligheten, men det var bare enda bedre, fordi det var annerledes.

I XVI - XVII århundrer. Med utviklingen av handelen i Europa blir den eksperimentelle metoden for vitenskapelig forskning stadig mer utbredt, en av grunnleggerne som med rette kalles Leonardo da Vinci (1452-1519). Det er i notatboken hans du kan finne viktige ord: "Ikke lytt til læren til de tenkerne hvis argumenter ikke er bekreftet av erfaring." Den tidligere nevnte napolitaneren Giovan Battista Porta (1538-1615) understreker i sitt verk «Natural Magic» at han forsøkte å verifisere alle fakta han leste fra skriftene til gamle vitenskapsmenn og reisende med sin egen erfaring «dag og natt, kl. store utgifter."

Den eksperimentelle forskningsmetoden ga et merkbart slag mot mystikk og alle slags fiksjoner og fordommer.

V. Gilbert fastslo korrekt at "graden av elektrisk kraft" kan være forskjellig, og at fuktighet reduserer intensiteten av elektrifisering av kropper gjennom gnidning.

Gilberts ideer om elektrisk "attraksjon" var mer korrekte enn mange samtidige forskere. Ifølge dem, under friksjon, frigjøres en "fin væske" fra kroppen, som frastøter luften ved siden av objektet: fjernere luftlag som omgir kroppen motstår "utstrømningen" og returnerer dem, sammen med lette kropper, tilbake til det elektrifiserte organet.

Veselovsky O. N. Shneyberg A. Ya "Essays om elektroteknikkens historie"

Engelsk fysiker, rettslege for Elizabeth I og James I

Biografi

Gilberts familie var veldig kjent i området: faren hans var embetsmann, og familien i seg selv hadde en ganske lang stamtavle. Etter at han ble uteksaminert fra den lokale skolen, ble William sendt til Cambridge i 1558. Svært lite er kjent om livet hans før starten av hans vitenskapelige karriere. Det er en versjon som han også studerte ved Oxford, selv om det ikke er noen dokumentasjon på dette. I 1560 fikk han en bachelorgrad, og i 1564 en magistergrad i filosofi. I 1569 ble han doktor i medisin.

Etter å ha fullført studiene dro Gilbert på en reise til Europa, som varte i flere år, hvoretter han bosatte seg i London. Der ble han i 1573 medlem av Royal College of Physicians.

Vitenskapelig aktivitet

I 1600 ga han ut boken «De magnete, magneticisque corparibus etc», som beskriver hans eksperimenter på magneter og de elektriske egenskapene til legemer, delt opp legemer i de som er elektrifisert ved friksjon og ikke-elektrifiserte, og legger derved merke til effekten av luftfuktighet på elektrisk tiltrekning av lyslegemer.

Gilbert skapte den første teorien om magnetiske fenomener. Han fastslo at alle magneter har to poler, med motsatte poler som tiltrekker seg og lignende poler frastøter. Ved å utføre et eksperiment med en jernkule som samhandlet med en magnetisk nål, foreslo han først at jorden er en gigantisk magnet. Han foreslo også ideen om at jordens magnetiske poler kunne falle sammen med planetens geografiske poler.