威廉·吉尔伯特

英国伊丽莎白女王的御医

威廉·吉尔伯特（William Gilbert，公元1544年－1603年），英国伊丽莎白女王的御医、英国皇家科学院物理学家。主要在电学和磁力学方面有很大贡献。

研究成果

吉尔伯特按照马里古特(Petrus Peregrinus de Maricourt)的办法，制成球状磁石，取名为“小地球”，在球面上用罗盘针和粉笔划出了磁子午线。他证明诺曼所发现的下倾现象也在这种球状磁石上表现出来，在球面上罗盘磁针也会下倾。他还证明表面不规则的磁石球，其磁子午线也是不规则的，由此认为罗盘针在地球上和正北方的偏离是由陆地所致。他发现两极装上铁帽的磁石，磁力大大增加，他还研究了某一给定的铁块同磁石的大小和它的吸引力的关系，发现这是一种正比关系。

吉尔伯特根据他所发现的这些磁力现象，建立了一个理论体系。他设想整个地球是一块巨大的磁石，上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。他认为磁石的磁力会产生运动和变化。他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。

吉尔伯特关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。在电磁学中，磁通势单位的吉伯（gilbert）就是以他的名字命名，以纪念他的贡献。

实验和理论结合的范例

吉尔伯特的工作，是实验和理论结合的范例，是用实验方法探索自然界和从理论上解释自然界结合的范例。吉尔伯特是实验科学研究的开拓者之一。但是吉尔伯特没有能够避免旧学术传统的影响。虽然他的理论是建立在实验上面，但仍然属于思辨性质。正如弗兰西斯·培根指出的，吉尔伯特没有用他的假说来指导进一步的实验，他在完成他的实验以后提出他的理论，但并没有打算进一步作些实验来证实他的理论。吉尔伯特在科学方面的兴趣，远远超出了医学范围。在化学和天文学方面有渊博的初识，但他研究的主要领域还是在物理学中。他用观察、实验方法科学地研究了磁与电的现象，并把多年的研究成果，写成名著《论磁》，于1600年在伦敦出版。

《论磁》共有六卷，书中的所有结论都是建立在观察与实验基础上的。著作中记录了磁石的吸引与推斥；磁针指向南北等性质；烧热的磁铁磁性消失；用铁片遮住磁石，它的磁性将减弱。他研究了磁针与球形磁体间的相互作用，发现磁针在球形磁体上的指向和磁针在地面上不同位置的指向相仿，还发现了球形磁体的极，并断定地球本身是一个大磁体，提出了“磁轴”、“磁子午线”等概念。总之，在磁现象的研究方面，吉尔伯特的成就是光辉的，贡献是巨大的。

在吉尔伯特的名著中，也叙述了他对电现象的研究内容。他研究了十几种物质，发现它们中的大多数被摩擦后，同琥珀、玛瑙被摩擦后相似，可以吸引轻小的物体。他首先指出，这是与磁现象有本质区别的另一类现象；他第一个称电吸引的原因为电力。

吉尔伯特制成了第一台验电器，并用它证明了离带电体越近，吸引力越大，还指出电引力沿直线；带电体被加热或放在潮湿的空气中，它的吸引能力就消失了。

对电子的本质，吉尔伯特也试图加以解释，他认为存在一种“电液体”，带电体吸引其他物体时，“电液”就从带电体流向被吸引的物体；他还认为，带电体被加热时电性消失的原因是“电波”蒸发了……在吉尔伯特时代，他提出的概念，说明电是地地道道的物质，这有特殊的意义。吉尔伯特的名字总是摆在静电学研究之首。

可叹的是，吉尔伯特的名著《论磁》，直到19世纪末还很少为人了解，他的其他作品、先进的科学思想在英国也很少有人知道。因为他的作品都是仅用拉丁文出版的。1889年成立的吉尔伯特俱乐部，到1900年根据汤姆生的倡议，才出版了吉尔伯特名著的英译本。

科学成就

1、吉尔伯特在物理学中的贡献是开创了电学和磁学的近代研究。1600年他发表了一部巨著《论磁》，系统地总结和阐述了他对磁的研究成果。使他在物理学史上留下了不朽的位置。

2、吉尔伯特对电也作过详细研究。他用琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺、明矾等做样品，作了一系列实验，发现经过摩擦，它们都可以具有吸引轻小物体的性质。他认识到这是一种物质普遍具有的现象，因此根据希腊文琥珀（ηλεκτορν）引入“电的”(electric)一词，并且把像琥珀这样经过摩擦后能吸引轻小物体的物体称做“带电体”。吉尔伯特还发明了第一只验电器。

3、吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。在《论磁》中，吉尔伯特说，一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比，这大概是历史上第一次独立于重量而提到质量，通过“磁力”这一特殊的力，吉尔伯特揭示了自然界中某种普遍的相互作用。

趣闻轶事

1．吉尔伯特在王宫做实验吉尔伯特作了一系列科学实验，最有名的就是

所谓“小地球”实验。他用一块天然磁石磨制成一个大磁石球，用小铁丝制成小磁针放在磁石球上面，结果发现这根小磁针的全部行为和指南针在地球上的行为十分相似。吉尔伯特把这个大磁石球叫做“小地球”。由此，他提出一个假设：地球是一个巨大的磁石，它的两极位于地理北极和地理南极附近。这个假设后来经德国数学家高斯(1777—1855)从数学上加以论证和完善，仍是地磁理论的典型概念。

2．用实验来说话据说吉尔伯特很善于和别人争论学术问题，常常用实验来说话，把人驳得哑口无言。当时，很多科学家分不清磁作用和电作用。比如意大利科学家波尔塔(1538—1615年)说，跟金刚石摩擦过的铁能指向北方，就像它在磁石上摩擦过一样。吉尔伯特指，这是不可能的。他随即用金刚石和一些铁棒、铁丝当众做了实验，令人信服地证明，当用软木塞托住跟金刚石摩擦过的铁棒使它浮在水面上的时候，根本就不发生波尔塔所讲的效应。

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