第四节 西方古代的磁学

相传，公元前6世纪的一天，古希腊玛格乃斯的牧羊人把一群羊赶到艾达山坡，突然发现牧羊用的铁棍被一块山石吸住，他带铁钉的靴子也被山石吸住。这件事不久就传到泰勒斯耳中，他派他的学生找来那块山石进行研究。泰勒斯是一个认为世界万物都有灵魂的科学家，认为那块山石能够吸铁是因为它有灵魂。泰勒斯被认为是西方最早对磁石进行观察、研究的人。一百年后，古希腊的另一哲人埃培多克勒斯（Empedocles of Acragas，公元前493？—公元前433？）认为铁块被磁石吸引，是由于铁块中的某些流出物大量流向磁石中的细微孔道所造成的。稍后，古希腊另一哲人、原子论的创立者之一德漠克利特斯（Democritus of Abdera，公元前460？—公元前370？）则认为，“磁石和铁是由类似的原子组成的，但磁石的原子则更精细。磁石比铁疏松并且有更多的空隙”“因为运动总是趋向相类似的东西的，铁的原子向外扩散而流向磁石，铁也就被拖向磁石了”。他们的解释虽然都远离事实，但却反映了古希腊人对磁现象的关注和探索精神。

在古罗马时期，著名诗人、唯物主义哲学家卢克莱修（Lucretius，公元前99？—公元前55？）记载，磁石不仅有互相吸引的现象，而且有互相排斥的情况。他还根据古代小亚细亚的莱底亚（Lydia）王国（在现在的土耳其）的Magnesia地方出产磁石，将磁石定名为“magnet”，这个名称一直沿用至今。

公元551年，意大利数学家J．卡丹（J．Cardan）发现琥珀摩擦后可以吸引一些小物体，而磁石只能吸引铁。

生活在中亚的阿拉伯人也很早发现了磁石。相传，先知穆罕默德（约570—632）死后，他的灵枢安放在麦地那的先知寺内，据说，墓室的拱顶是用磁石砌成的，先知的灵枢是没有任何支撑悬在墓室之中的。

古罗马帝国灭亡后，欧洲进入了长达一千年的中世纪黑暗时代，科学技术停滞不前，对磁学的研究也中断了。直到13世纪，欧洲出现了昙花一现的科学实验运动。著名实验物理学家、法国人佩雷格伦纳斯（Petrus Peregrinus，又名Petus Peregrini）进行了许多磁学方面的实验，1269年写成一本有关磁学的著作De Magnete，seu Rota Perpetul Motus，Iibellus（《有关磁石的信札》）（图1-18），书中有航海用指南针的图片（图1-19），介绍了他的实验成果。他引入“magnetic pole”（磁极）的概念，发现磁极有两种；他记述了磁的同性相斥、异性相吸，以及磁石磨铁使之磁化等；他还研究了球形磁石的磁子午圈，发现磁的指向与地球磁极有关。1269年，佩雷格伦纳斯又设计了一种利用天然磁石的永磁电动机。

图1-18 1558年出版的佩雷格伦纳斯的著作

图1-19 《有关磁石的信札》一书中关于航海用指南针的附图（1269年）

稍后，英国牛津大学的威廉（William of Ockham，1280—1349？）对磁力作用进行了观察，他发现磁力作用是不需要物体直接接触的超距作用，并设想即使在真空里这种作用也能发生。

欧洲人将由中国传入的指南针用于航海的最早记录是1190年圣多美里教堂耐卡姆主教的记述。根据1282年阿拉伯《商人之宝》一书的记载，当夜晚航行，天上无星光不能辨别方向时，就将磁针固定在木条上，浮于水面，然后根据磁针指向而定南北。图1-20为古代阿拉伯人采用的水罗针盘。1300年前后，欧洲出现航海用旱罗盘。

图1-20 13世纪阿拉伯水罗针盘示意图

1320年，意大利航海家盖欧亚（Flavio Gioia）发现地磁偏角。

1492年，哥伦布（Christopher Columbus，1446—1506）在发现新大陆的环球航行中也发现了地磁偏角；数年后，卡伯特（S．Cabot）则进一步发现在同一地点地磁偏角是一定的。

1543年，商业中心纽伦堡的哈特曼（G．Hartmann）发现了地磁倾角和地磁偏角；1581年，罗盘制造工匠诺尔曼（R．Norman）发现地磁倾角，并制成了地磁倾角计。