01 电的发现
??珠宝与电有什么关系??这个故事线中包含有上帝、?绵羊、?闪电死神、?变成大树的女人、?为了治病进行放血、?巨大的宝石、?指南针工作原理、?创造性的侮辱等。?下面让我们听听 Kathy 老师讲讲这里面的趣事。
??让我们从珠宝谈起。假设你有一个琥珀宝石,在一块毛皮上摩擦,可以使得琥珀能够吸起羽毛或者绒毛,看起来很神奇,是吧? ?我们称这为静电现象,或者魔术。?在1600年前,静电现象激发了米利都的一位希腊哲学家泰利斯的想象,他曾说过,“一切事物都包含有上帝。”
??那么泰利斯如何知道琥珀的静电现象的??由于他的所有著作都没有流传,所以我们也无法弄清事实。?大部分com关于泰利斯的传说都是从亚里士多德的著作中获得的,而亚里士多德的书籍也大多失传了。?所以上面的故事仅仅是用于教育的猜想。?很多人把泰利斯想象成一位勇敢的科学家,对待周围的事物进行研究。?一段卡通视频展示泰利斯在村庄周围到处寻找绵羊,使用琥珀在羊身上进行摩擦。
▲ 图1.1 琥珀珠宝摩擦产生静电
??泰利斯不是科学家,他是一位哲学家,来对世界进行解释。以他的名义我们做一个思想实验。?一位珠宝商人把珠宝隐藏在皮革衣服里面,一天他注意到琥珀居然能够吸引小的绒毛,?并把这个性质包装成一段古希腊神话,根据诗人奥维德记录传颂下来。
??太阳神有很多孩子,其中一位叫做法厄同。?有一天法厄同把他父亲的双马飞车偷来骑乘,在天上横冲直撞。?天神丘比特,不是木星那个丘比特,使用闪电将其击落马下。?他从马车上跌了到河里。 法厄同的姐姐因他弟弟掉落到河里没日没夜的哭泣,后来上帝将她变成了一棵大树,她的泪水形成了琥珀。?实际上琥珀就是由树木的汁液形成的化石。?虽然这个神话传说中的法厄同和他姐姐的遭遇令人同情,但对于宝石商人来说则是一件大好事。?这个传说可以增加宝石的价格,因为它们不仅仅是宝石,还是神灵的组成部分。
▲ 图1.2 琥珀来自与树木汁液所形成的的化石
??不关琥珀是如何被发现的,直到2000年之后人们才发现它与电有关系。?一位在伊丽莎白时期行医的英国医生,名叫威廉·吉尔伯特,?在1600年,吉尔伯特写了一本关于磁现象的书籍,非常流行。?为何吉尔伯特的书记这么流行,很令人不解。?从他的油彩画像上我们看到他长得并不好看,通过他的书籍可以了解到他的脾气暴躁,令人生厌。?比如在他的书中称他的同时代的人中充满了一些有学问的小丑、舞文弄墨诡辩家、信口开河的喷子们、不长脑子的乌合之众。这些人应该被撕碎、被痛斥。
▲ 图1.3 吉尔伯特的画像
??他的精湛医术为其积累了最初的荣誉。?很难想想公元1600年时期的医术给人看病,仅仅就是给人放血,或者吃一些略带毒性的药物。 ?吉尔伯特显然对此很在行,所到之处掌声无数,?他甚至成为伊丽莎白的私人医生。伊丽莎白很精明,她不让任何人包括吉尔伯特触碰她。?不管怎样,就像很多文艺复兴时期的男人(被称为文艺复兴男人)都有一项爱好一样,?威廉·吉尔伯特也有自己的爱好,他喜欢研究磁铁。
▲ 图1.4 16实际医生的服装
??很多年前中国人就发明了指南针,?将一小块磁石放在一个支点上自由转动,它的一端指向北方。?威廉·吉尔伯特是第一个提出,正如当今我们所知道的那样,之所以指南针能够定向北方,是因为地球就是一个巨大的磁石。
??在吉尔伯特18年的磁石研究经历中,他也对琥珀静电效应进行研究,?似乎琥珀现象也是一种特别的磁石现象。?通过仔细研究之后,吉尔伯特发现,尽快静电在某些方向与磁石吸引作用有点相似,但还是有很多的不同。?不同一,就是磁石的磁性是永久的,但静电需要摩擦才能够产生;?不同二,磁石无论是在干燥天气、潮湿天气甚至在水里面都可以表现很好,但静电则在潮湿天气中表现不好,水里面更是无法吸引;?不同三,磁石只能对一些种类的金属吸引,但静电可以吸引任何物体。
??吉尔伯特在1600年对所有地球上能够找到的物体进行摩擦,从石蜡到巨大的金刚石,?找到所有能够摩擦起电从而能够吸引绒毛的物品名单。?由于静电与此时不同,也是因为最初是从琥珀摩擦中发现的,?他使用希腊语中琥珀的单词来命名电,electron,他将其拉丁语化,称其为静电力,?对应现在英语中的电力,这是 电的名称由来。
??在吉尔伯特所有重要的研究中,他犯了一个重大错误。?他知道磁力包含有吸引力和排斥力两种现象,?比如磁铁的北极和南极之间存在吸引力,北极与北极,或者南极与南极之间是排斥力,?但他不知道静电中也存在排斥力。?实际上,直到70年之后,一位古怪的德国科学家证明了吉尔伯特是错误的。
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