【科學哪裡來】 電與磁 傻傻分不清 文/胡妙芬 |2021.03.17 語音朗讀 2317觀看次 字級 大 中 小 《科學史上最有梗的20堂物理課》 親子天下出版 圖/陳彥伶世界各地的人們發現「天然磁石」或「摩擦生電」的現象,可以追溯到很久以前。圖/陳彥伶支持「日心說」的布魯諾(Filippo Bruno)、伽利略(Galileo Galilei)為真理挺身,結果不是著作被禁,就是終身被關,甚至被活活燒死。這是近代科學從宗教的牢寵破繭而出前的痛苦掙扎。圖/陳彥伶吉爾伯特正在伊莉莎白女王面前演示磁性實驗。 圖/陳彥伶天然磁石就是磁鐵礦,含四氧化三鐵,外形通常呈現黑或灰黑色,而且帶點金屬光澤。由於天然磁石的重量較重,所以被沖刷出土時容易堆積在河床或海邊沙灘上。在台灣北部、西部海岸的海砂,和花東的河砂裡,都不難找到磁鐵礦;只要簡單帶個磁鐵就可去採集,因為磁鐵會吸住磁鐵礦,幫你輕鬆找到它們。圖/陳彥伶焦爾達諾.布魯諾(1548~1600),義大利科學家 圖/陳彥伶摩擦海龜殼可以吸引草屑,一種「摩擦生電」的簡單現象;但是,古代人並不知道電與磁的分別,只是因為它們都有神奇吸力,就把它們相提並論、混為一談。而在西方,情況也一樣。圖/陳彥伶在中國大陸,人們無意間撿到一些黑色的石頭,發現它們竟然可以牢牢的吸引鐵塊;就像「慈母」緊緊抱著自己的孩子一樣,所以就稱這種石頭為「慈石」,後來在「慈」邊加上部首變為「石慈」,慢慢的又簡化成為今日通用的「磁」字。圖/陳彥伶 文/胡妙芬 上個月我們提到,支持「日心說」的布魯諾(Filippo Bruno)、伽利略(Galileo Galilei)為真理挺身,結果不是著作被禁,就是終身被關,甚至被活活燒死。這是近代科學從宗教的牢寵破繭而出前的痛苦掙扎。但事實上,當時並不是每一個科學家的下場都如此悲慘,也不是每一種科學領域都受到教會如此嚴厲打壓。像是純粹的「數學」、「幾何學」,不影響到一般民眾的信仰和價值觀念,比較少受到宗教的干預;而相反的,關係到道德觀、宇宙秩序的哲學或科學問題就比較敏感,萬一科學家自以為「理性」的做著觀察、實驗,做著做著得出與教義不合的結果,很容易就挑起教會的敏感神經,立刻被壓制打為異端邪說。幸運的是,還有一些實用型的科學領域,在民眾的日常生活中扮演重要角色,所以受到很大的包容,例如醫學或地磁學。15世紀進入16世紀的當下,正是歐洲各國爭相在海上擴張、追逐財富與利益的時代,迫切需要跟導航有關的磁性研究和地磁研究;被譽為「電磁學之父」的英國醫生威廉.吉爾伯特(William Gilbert)就是搭上這股風潮,研究了十幾年的磁石,不但沒有受到教會干涉,還功成名就、名利雙收。不過,吉爾伯特如此幸運,還有另外一個重要原因。在開始他的故事以前,讓我們先從人類發現磁與電的歷史說起……其實,世界各地的人們發現「天然磁石」或「摩擦生電」的現象,可以追溯到很久以前。電磁不分 中西皆然在中國大陸,人們無意間撿到一些黑色的石頭,發現它們竟然可以牢牢的吸引鐵塊;就像「慈母」緊緊抱著自己的孩子一樣,所以就稱這種石頭為「慈石」,後來在「慈」邊加上部首變為「石慈」,慢慢的又簡化成為今日通用的「磁」字。偶然間,人們也在生活中發現「頓牟掇芥」或「瑇瑁吸楉」的現象。「頓牟」、「瑇」從文獻推測,應是指海龜的龜殼,「芥」、「楉」是細小的種籽、草屑。簡單講,就是摩擦海龜殼可以吸引草屑,一種「摩擦生電」的簡單現象;但是,古代人並不知道電與磁的分別,只是因為它們都有神奇吸力,就把它們相提並論、混為一談。而在西方,情況也一樣。而至於用布或獸皮摩擦後,能吸起碎紙、草屑的「琥珀」呢?古代西方人跟中國人的想法類似,認為既然這跟磁石都同樣能隔空吸引,大概屬於同類物質,也算具有「磁力」吧!所以,在很長的一段西方歷史裡,有「磁」這個字,卻沒有「電」這個字;靜電一直被誤以為就是磁力;直到吉爾伯特出現,才終於把磁與電明確分開,從此打開了一道通往「電磁學」的大門。吉爾伯特在科學史上立下大功,而且幸運的是──沒有受到迫害。地球是個大磁石倫敦,16世紀末。吉爾伯特已經是個醫術高明的有名醫生。但在工作之餘,他最感興趣的卻是科學研究。剛開始他的最愛是化學,但是最近突然迷上「天然磁石」這種神奇玩意兒。據說,只要在磁石上抹大蒜,磁石的磁性就會消失;古希臘的醫生還會拿磁石製成藥粉或油膏,治療燙傷或眼疾。「這種藥真的有效果嗎?」身為醫生的吉爾伯特對這種藥方自然有點興趣;但是,用更多實驗驗證想法,才是真正的科學。吉爾伯特認為:「地球本身就是一個大磁石,上面覆蓋岩石、泥土和一層水。形狀不規則的磁球,磁力方向也會不規則,就跟地球的實際情況一樣。」這個「地球本身就是大磁石」的大膽假設,轟動了當時的科學界;教會對這個十分前衛的科學結論,也沒有太大的意見。一來,當時的吉爾伯特已經成為伊莉莎白女王的御醫,身分地位非常崇高;另外一個更主要的原因是:吉爾伯特雖然有了新發現,但他做出的解釋沒有違反亞里斯多德的權威。亞里斯多德認為「地球是有靈魂的」,吉爾伯特也說:「磁石具有靈魂,所以會互相吸引」、「地球的靈魂就是磁力,而磁力一直延伸到天上,使宇宙完美的合而為一。」這個想法雖然有誤,但在當時,卻是受到教會許可和歡迎的。除此之外,既然當時的大家認為摩擦後的琥珀吸力也是「磁力」的一種,研究磁性的吉爾伯特當然也對琥珀仔細的研究一番。他發現除了琥珀,寶石、水晶、玻璃和硫磺,摩擦後也都有吸力。只是,他一點都不認為琥珀的吸力就是「磁力」。因為:1.琥珀需要經過摩擦,磁石不用。2.琥珀能吸住所有輕的東西,但磁石只能吸引金屬。3.紙、布或者水能阻擋琥珀的吸力,但不能阻擋磁力。本文摘自《科學史上最有梗的20堂物理課》 親子天下出版福報小學堂同學問:天然的磁石長什麼樣子?在野外要到哪裡才能撿到天然磁石?老師答:天然磁石就是磁鐵礦,含四氧化三鐵,外形通常呈現黑或灰黑色,而且帶點金屬光澤。由於天然磁石的重量較重,所以被沖刷出土時容易堆積在河床或海邊沙灘上。在台灣北部、西部海岸的海砂,和花東的河砂裡,都不難找到磁鐵礦;只要簡單帶個磁鐵就可去採集,因為磁鐵會吸住磁鐵礦,幫你輕鬆找到它們。 前一篇文章 別再罵同學是單細胞生物 黏菌具有記憶力 下一篇文章 火星衛星恐是殘骸 熱門新聞 01【藥膳食材】黑豆入腎 滋養補氣2024.04.1502【創意黏土教室】水豚泡湯 輕黏土創作 2024.04.1503佛光盃合唱大賽 台灣7團晉決賽2024.04.1504【同窗情誼】 老同學續前緣2024.04.1505歐美商辦爆雷 6國銀中箭2024.04.1506大高雄佛教會慶佛誕 佛光人齊浴佛2024.04.1707跟著家人到處拜2024.04.160814m塔樓 全球最高3D列印建築2024.04.1509福報扎根文字弘法 協會全力支持2024.04.1510小港愛書人 研討佛教與生活2024.04.16 訂閱電子報 台北市 天氣預報 台灣一週天氣預報 相關報導 達文西橋橋墩跨海橋梁基石認識肉桂認識薑古喻 薑桂之性炸彈也可以打水漂 作者其他文章【福報小學堂】 愛因斯坦的大腦 是否跟一般人不同?【福報小學堂】 自己動手做電池【福報小學堂】 磁場會讓人生病嗎?【科學哪裡來】 東西 愈重掉愈快?燃燒時, 火與煙是 什麼物質?【科學哪裡來】 奠定電學基礎歐姆