第四節 西方古代的磁學

相傳，公元前6世紀的一天，古希臘瑪格乃斯的牧羊人把一群羊趕到艾達山坡，突然發現牧羊用的鐵棍被一塊山石吸住，他帶鐵釘的靴子也被山石吸住。這件事不久就傳到泰勒斯耳中，他派他的學生找來那塊山石進行研究。泰勒斯是一個認為世界萬物都有靈魂的科學家，認為那塊山石能夠吸鐵是因為它有靈魂。泰勒斯被認為是西方最早對磁石進行觀察、研究的人。一百年后，古希臘的另一哲人埃培多克勒斯（Empedocles of Acragas，公元前493？—公元前433？）認為鐵塊被磁石吸引，是由于鐵塊中的某些流出物大量流向磁石中的細微孔道所造成的。稍后，古希臘另一哲人、原子論的創立者之一德漠克利特斯（Democritus of Abdera，公元前460？—公元前370？）則認為，“磁石和鐵是由類似的原子組成的，但磁石的原子則更精細。磁石比鐵疏松并且有更多的空隙”“因為運動總是趨向相類似的東西的，鐵的原子向外擴散而流向磁石，鐵也就被拖向磁石了”。他們的解釋雖然都遠離事實，但卻反映了古希臘人對磁現象的關注和探索精神。

在古羅馬時期，著名詩人、唯物主義哲學家盧克萊修（Lucretius，公元前99？—公元前55？）記載，磁石不僅有互相吸引的現象，而且有互相排斥的情況。他還根據古代小亞細亞的萊底亞（Lydia）王國（在現在的土耳其）的Magnesia地方出產磁石，將磁石定名為“magnet”，這個名稱一直沿用至今。

公元551年，意大利數學家J．卡丹（J．Cardan）發現琥珀摩擦后可以吸引一些小物體，而磁石只能吸引鐵。

生活在中亞的阿拉伯人也很早發現了磁石。相傳，先知穆罕默德（約570—632）死后，他的靈樞安放在麥地那的先知寺內，據說，墓室的拱頂是用磁石砌成的，先知的靈樞是沒有任何支撐懸在墓室之中的。

古羅馬帝國滅亡后，歐洲進入了長達一千年的中世紀黑暗時代，科學技術停滯不前，對磁學的研究也中斷了。直到13世紀，歐洲出現了曇花一現的科學實驗運動。著名實驗物理學家、法國人佩雷格倫納斯（Petrus Peregrinus，又名Petus Peregrini）進行了許多磁學方面的實驗，1269年寫成一本有關磁學的著作De Magnete，seu Rota Perpetul Motus，Iibellus（《有關磁石的信札》）（圖1-18），書中有航海用指南針的圖片（圖1-19），介紹了他的實驗成果。他引入“magnetic pole”（磁極）的概念，發現磁極有兩種；他記述了磁的同性相斥、異性相吸，以及磁石磨鐵使之磁化等；他還研究了球形磁石的磁子午圈，發現磁的指向與地球磁極有關。1269年，佩雷格倫納斯又設計了一種利用天然磁石的永磁電動機。

稍后，英國牛津大學的威廉（William of Ockham，1280—1349？）對磁力作用進行了觀察，他發現磁力作用是不需要物體直接接觸的超距作用，并設想即使在真空里這種作用也能發生。

歐洲人將由中國傳入的指南針用于航海的最早記錄是1190年圣多美里教堂耐卡姆主教的記述。根據1282年阿拉伯《商人之寶》一書的記載，當夜晚航行，天上無星光不能辨別方向時，就將磁針固定在木條上，浮于水面，然后根據磁針指向而定南北。圖1-20為古代阿拉伯人采用的水羅針盤。1300年前后，歐洲出現航海用旱羅盤。

1320年，意大利航海家蓋歐亞（Flavio Gioia）發現地磁偏角。

1492年，哥倫布（Christopher Columbus，1446—1506）在發現新大陸的環球航行中也發現了地磁偏角；數年后，卡伯特（S．Cabot）則進一步發現在同一地點地磁偏角是一定的。

1543年，商業中心紐倫堡的哈特曼（G．Hartmann）發現了地磁傾角和地磁偏角；1581年，羅盤制造工匠諾爾曼（R．Norman）發現地磁傾角，并制成了地磁傾角計。