磁鐵的歷史

歷史[編輯]

泰勒斯

第六世紀希臘哲學家泰勒斯是最早描述磁石的磁性的幾位學者之一。^[1]古希臘人認為，泰勒斯最先發現磁石吸引鐵物質與其它磁石的性質。^[2]磁的英文術語「magnetism」傳說是因最早在希臘發現磁石的地方麥格尼西亞（Magnesia）而命名。^[3][4]

在中國，磁性最早出現於一本公元前4世紀編寫的書《鬼谷子》：「其察言也，不失若磁石之取鍼，舌之取燔骨」。^[5]察析這人的言詞話語，就好像用磁石吸取鐵針，又好像用舌尖探取炙肉中的骨頭，絕對不能有所差失。^[6]公元一世紀，即東漢時期，王充在古籍《論衡》中亦有關於磁性的記載：「頓牟掇芥，磁石引針」，頓牟即琥珀，摩擦後的琥珀能吸引草芥，而磁石能吸引鐵針。^[7]

沈括

公元1086-1093年，北宋科學家沈括在著作《夢溪筆談》裏清楚地描述關於指南針的製作與使用方法。由於這方法引入了天文學的真北的概念，航行的準確度得以大大改善。^[8]

公元1119年，北宋朱彧在著作《萍洲可談》裏詳細地記述：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針」。這是航海史最早的關於使用指南針航海的紀錄^[9]。

從美國天文學者約翰·卡森（John Carlson）在中美洲奧爾梅克文明發現的赤鐵礦古物，卡森建議，早於公元前1000年，奧爾梅克人有可能已經發明與使用地磁磁石羅盤。^[10][11]假若這建議為正確，則這比中國的類似發現早了1000年以上。卡森推測奧爾梅克可能使用這類古物於占星或推卜用途，或找到寺廟、住家或墳墓的取向。

在歐洲，1187年，亞歷山大·內侃（Alexander Neckam）最先寫出羅盤的製作與導航用途。1269年，法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）寫成《磁石書》（Epistola de magnete）。這是第一本尚存的描述磁石性質的著作。^[12]德馬立克仔細標明了鐵針在塊型磁石附近各個位置的取向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發現這些磁場線相會於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩位置為「磁極」^[13]。1282年，葉門物理學者阿-亞希拉（Al-Ashraf）論述磁石與乾羅盤的性質。^[14]

1600年，英國醫生威廉·吉爾伯特發表了著作《論磁石》（De Magnete）。在這篇著作裏，他設計出一種模型，稱為「小地球」。他用這模型來描述他的種種實驗。從這些實驗，他推論地球具有磁性，因此，指南針的磁北極會指向北方（在此之前，很多學者認為是北極星或位於北極的一個巨大磁島吸引著磁北極）。

1820年，由於哥本哈根大學物理教授漢斯·奧斯特的貢獻，物理學者開始瞭解電與磁之間的關係。奧斯特發現載流導線的電流會施加作用力於磁針，使磁針偏轉指向。這跨時代的實驗知名為「奧斯特實驗」。稍後，在這新聞抵達法國科學院僅僅一周之後，安德烈-瑪麗·安培成功地做實驗顯示，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導線會互相吸引；否則，假若流向相反，則會互相排斥。緊接著，法國物理學家讓-巴蒂斯特·必歐和菲利克斯·沙伐於10月共同發表了必歐-沙伐定律；這定律能夠正確地計算出在載流導線四周的磁場。

1825年，安培又發表了安培定律。這定律也能夠描述載流導線產生的磁場。更重要的，這定律幫助建立整個電磁理論的基礎。於1831年，麥可·法拉第發現，時變磁場會生成電場。這實驗結果展示出電與磁之間更密切的關係。他又發明了發電機和電動機。

從1861年到1865之間，詹姆斯·馬克士威將先前這些雜亂無章的方程式加以整合，給出了馬克士威方程組。至此，馬克士威統一了電學、磁學、光學理論。

1905年，阿爾伯特·愛因斯坦在他的論文裡表明，電場和磁場是處於不同參考系的觀察者所觀察到的同樣現象。詳盡細節，請參閱條目移動中的磁鐵與導體問題。

1888年，美國機械工程師奧柏林·史密斯（Oberlin Smith）發表文章於雜誌 《電世界》（Electric World），首次闡述了磁性記錄儀器。不久之後，於1898年，第一個磁性記錄儀器真正誕生——這是現代硬碟和其他種磁存儲技術的鼻祖。^[15]

1895年，皮埃爾·居里在他的博士論文裡發表了關於磁性物質的研究。他發現了溫度對於順磁性的效應，今稱為居里定律（Curie's law）。他又發現鐵磁性物質的相變會顯示出臨界溫度，即鐵磁性物質失去其鐵磁性的溫度，今稱為居里溫度。

從20世紀至今，磁存儲技術迅速發展，巨磁阻現象和垂直寫入技術仍是目前磁學領域的最尖端課題。