第2章　为“电”命名

为“电”命名的人

尽管人类对电和磁的认识已有上千年历史，但真正从科学角度钻研电学，为“电”命名，并由此拉开电磁学研究序幕的，却是一位喜欢科学的医生——威廉·吉尔伯特。

起初吉尔伯特感兴趣的是化学，但很快他的注意力就转移到了炼金术所带来的大量神秘现象上（比如金属的熔化变形）。在研究了古代理论后，他逐渐对物理学产生了兴趣，特别是古希腊人关于天然磁石的记录，这种奇特的矿物拥有吸附铁器的力量。英国在1588年打败了西班牙无敌舰队，从而成为一个当时主要的航海国家，为英国在美洲建立殖民地开辟了道路。此时英国舰船依靠罗盘在大海中航行，然而并没有人了解它的工作原理。究竟是像哥伦布曾经猜测的那样，北极星吸引了罗盘指针，还是像《奥德赛》中描述的那样，在极地有座磁山，船只不得接近，因为水手们相信，巨大的磁力会把船上的铁钉、铁制配件拔出？吉尔伯特进行了大量创新性实验来理解磁学。他的著作包括《论磁》《地磁学》等。

1600年出版的《论磁》是物理学史上第一部系统阐述磁学的科学专著。《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排斥；磁针指向南北；烧热的磁铁磁性消失；用铁片遮住磁石，它的磁性将减弱等性质。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。

巧命“电”之名

在吉尔伯特之前，科学家们一直认为电学和磁学是不相关联的两门学科，很少有人把两者联系到一起。

相对磁而言，人们对电的认识更早。闪电是人类最早看到的电。不过闪电究竟是什么，古人并不清楚。西方人认为它是“上帝之火”，中国人信奉“雷公电母”。人类最早获得的电是摩擦产生的静电。公元前6世纪，古希腊人在佩戴首饰时就发现，用毛皮摩擦过的琥珀能吸附线头等轻小物体。

年轻的吉尔伯特是个酷爱读书的人。他从东方传来的书籍中了解到“顿牟掇芥”“解结有光”两种现象时，感到非常兴奋。

既然琥珀经摩擦后可以吸引轻微物质，那么，其他宝石经过摩擦是否也能显示出这样的特性呢？吉尔伯特用别的宝石做实验，他发现，其他宝石经摩擦后也能吸引轻微物体，例如，钻石、蓝宝石等都具有琥珀的这种特性。一些很普通的水晶也具有这样的特性。

“看来这种吸引力并非琥珀独有，而是普遍存在于物质内部的东西。这到底是什么东西呢？”吉尔伯特陷入冥思苦想中，吃饭在想，躺在床上在想，连走路也在想。他来到河边，看到滔滔流走的河水时，突然有了思路：“水无形状，但无孔不入；琥珀等物体吸引轻微物体的力，不就像水一样吗？”

吉尔伯特认为：产生类似琥珀之力的东西，可能就是物体内部的“隐形水”；受到摩擦后，“隐形水”被挤了出来，表现为与轻微物质融合在一起。

吉尔伯特还决定给这种东西取个简单明了的名字。“应该取个什么名字呢，总不能叫‘琥珀之力’吧？”这名字太啰唆，又有以偏概全之嫌。于是，吉尔伯特根据希腊文字Elektra（汉语即“琥珀”）的字根，引入了一个简练的英文名词：electric。这个单词，就是沿用至今的科学概念—“电”。

经过大量实验，吉尔伯特明晰了电和磁的区别：磁主要是吸引和排斥，而电只有吸引；电的吸引比磁更普遍，不少物体经摩擦都可以带电，而磁只能吸引如铁一样的特殊物质。

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，带电体在被加热时电性消失的原因是“电液”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被摆在静电学研究之首。

第一台验电器

吉尔伯特曾依照罗盘造出了世界上第一台静电验电器。他的验电器与后来的不同。我们所见到的验电器是根据电排斥原理制造的，而吉尔伯特的验电器是在电吸引的实验中制造出来的。吉尔伯特的验电器是指针式，它是一根放在木制托架上的细长的金属针，中心由一个尖顶的支枢支承，能自由转动。

在实验时，取过待研究的物质，经摩擦以后放在指针旁，观看指针是否被吸引向摩擦后的物体，让针可以自由转动；当经过摩擦的物体向针靠近时，如果物体带电，金属针就转动起来，如果金属针不动，物体就不带电。这个验电器虽然很简单，但是用来检验物体是否带电，还是很准确的。电学由此就起步了。

趣闻轶事

你知道吗？

静电

静电是一种自然物理现象。静电是一种处于静止状态的电荷。在日常生活中，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光；见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖刺痛；早上起来梳头时，头发经常会“飘”起来，越理越乱；拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪、啪”的声响。这都是由静电引起的。

验电器的原理

验电器的原理是，金属球和金属杆相连接，金属杆穿过绝缘体橡皮塞，其下端挂两片极薄的金箔，封装在玻璃瓶内。检验时，把物体与金属球接触，如果物体带电，就有一部分电荷传到两片金箔上，金箔由于带了同种电荷，彼此排斥而张开，所带的电荷越多，张开的角度越大。如果物体不带电，则金箔不动。当已知物体带电时，若要识别它所带电荷的种类，只要先把这带电体与金属球接触一下，使金箔张开。然后，再用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球，如果金箔张开的角度更大，则表示该带电体的电荷为正的；反之，如果金箔张开的角度减小，或先闭合而后张开，则表示带电体的电荷是负的。验电器的主要用途是检验物体是否带电，比较带电的种类以及所带电荷量的多少等。