История магнетизма

Магнитные свойства сильномагнитных веществ известны очень давно. Более трех тысяч лет назад свойство магнитных стрелок устанавливаться в направлении с севера на юг уже практически использовалось в Китае. Еще тогда ученые этой страны снабжали колесницы особыми «югоуказателями» (чи-нан), которые обычно представляли собой человеческую фигурку. Рука фигурки при помощи постоянного магнита всегда указывала на юг (рис. 1). Магнитные свойства были известны и в древней Греции, о чем можно судить по легендам, дошедшим до наших дней. Так, в одной из них говорилось о горе, обладающей свойством притягивать железные предметы. Эта магнитная гора, стоящая на берегу моря, якобы выдергивала железные (чи-нан) гвозди из приближавшихся к ней кораблей, отчего корабли рассыпались и мореплаватели погибали.

Известна восточная легенда о гробе мусульманского пророка Магомета. Этот гроб якобы висит в воздухе, удерживаясь силами магнита.

В дошедших до нашего времени произведениях древнегреческого философа Платона говорится: «Этот камень притягивает не только железное кольцо, но одаряет силой и само кольцо, так что оно, в свою очередь, может притягивать другое кольцо, и, таким образом, друг на друге могут висеть многие кольца и куски железа; это происходит только благодаря силе магнетизма камня».

«…Здесь божественная сила магнита передается от железа к железу подобно тому, как вдохновение музы передается через поэта его рассказчику и слушателю». Древнегреческие ученые не пытались научно объяснить магнитные силы. Они приписывали их силам сверхъестественным, божественным. В частности, такой же точки зрения придерживался и великий философ Аристотель, считая, что у магнита существует душа.

Подробно описать свойства магнита и дать им научное толкование пытался знаменитый римский поэт Лукреций. В своей книге «О природе вещей» он писал:

Мне остается сказать, по какому закону природы

То происходит, что камень притягивать может железо.

Камень же этот по имени месторожденья магнитом

Назван был греками, так как он найден в пределах магнатов.

Люди весьма удивляются камню такому.

Он часто Цепь представляет из звеньев, держащихся сами собою.

Можешь увидеть ты пять таких звеньев, порой даже больше.

Распределенные рядом, качаясь от легкого ветра,

Звенья такие свисают, одно под другим прилепившись.

Звено одно от другого всю силу и цепкость приемлет.

Вот как здесь действует этого камня текучая сила.

Лукреций ищет те законы природы, по которым происходит притяжение железа магнитом. Он считает, что свойства эти определяются благодаря отделению от магнита очень маленьких частиц.
Вот как Лукреций объясняет силы магнитного притяжения:

Прежде всего, непременно от камня того истекает Телец первичных порыв, разгоняющий силой ударов Воздуха столб, расположенный между железом и камнем. Как только пространство пустеет и место в средине Опорожняется, тотчас первичные тельца железа Внутрь пустоты той врываются вместе, потом происходит, Что вслед за ними кольцо само тащится в целом составе.

Однако при такой постановке вопроса остается непонятным, почему же не притягиваются магнитом, например, медные или золотые предметы.
На это Лукреций дает следующий, весьма остроумный ответ:

Вовсе не надо тебе удивляться, что ток из магнита

Не в состоянии совсем на другие действовать вещи:

Частью их тяжесть стоять заставляет, – как золото, – частью

Пористые телом они, и поэтому ток устремляться

Может свободно сквозь них, никуда не толкая при этом;

К этому роду вещей мы дерево можем причислить.

Среднее место меж тем и другим занимает железо.

По мнению Лукреция, структура магнита и железа такова, что обусловливает их прочное взаимное сцепление:

Вещи, в которых их ткань совпадает взаимно с другою,

Так что, где выпуклость есть, у другой оказалась бы там же

Впадина, – эта их связь окажется самой тесной.

Есть и такие еще, что крючками и петлями будто

Держатся крепко и так друг с другом скрепляются вместе.

Это скорее всего происходит в железе с магнитом.

Несмотря на то, что магнитные явления были известны с древности, систематическое исследование магнитных свойств вещества началось сравнительно недавно.

В 1600 г. вышел в свет труд английского ученого Вильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и о великом магните Земли», представляющий собой итог довольно обширных экспериментальных исследований. Гильберт формулирует следующие важные свойства магнита.

1. Магнит обладает в различных частях различной притягательной силой; на полюсах эта сила наиболее заметна.

2. Магнит имеет два полюса: северный и южный, они различны по своим свойствам.

3. Разноименные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются.

4. Магнит, подвешенный на нитке, располагается определенным образом в пространстве, указывая север и юг.

5. Невозможно получить магнит с одним полюсом.

6. Земной шар – большой магнит.

За длительный период (от начала XVII до XIX столетия) существенно новых данных по физике магнитных явлений получено не было.

В 1820 г. датский физик Эрстед обнаружил, что электрический ток действует на магнитную стрелку. Этим открытием было положено начало новой главы физики- учению об электромагнетизме.

Бурное развитие физики в XIX в. привело к формулировке основных законов электромагнетизма, установивших глубокую внутреннюю связь электрических и магнитных явлений.

В наши дни физика магнитных явлений – широко развитое учение о магнитных свойствах веществ, которое находит разнообразное приложение в науке и технике.