William Gilbert y sus estudios de los fenómenos eléctricos y magnéticos. William Gilbert y el inicio de los estudios experimentales de la electricidad y el magnetismo Los descubrimientos de William Gilbert

William Gilbert (físico) William Gilbert (físico)

GILBERT (Gilbert) William (1544-1603), físico y médico inglés. En su obra "Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán: la Tierra" (1600), fue el primero en considerar consistentemente los fenómenos magnéticos y muchos eléctricos.
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GILBERT (Gilbert, Gylberde) William, médico y naturalista inglés, fundador de la doctrina de la electricidad y el magnetismo.
William Gilbert nació en la familia del presidente del Tribunal Supremo y concejal de la ciudad de Colchester en Essex. En esta ciudad se graduó en una escuela clásica y en mayo de 1558 ingresó en el St. John's College de Cambridge. Posteriormente continuó sus estudios en Oxford. En 1560 recibió una licenciatura y después de 4 años se convirtió en "maestro en artes". En ese momento, su elección ya estaba determinada: comenzó a estudiar medicina en serio, recibió el título de Doctor en Medicina en 1569 y fue elegido miembro de alto rango de la sociedad científica del St. John's College de Cambridge.
Los biógrafos de Gilbert escriben que por esta época él "... hizo un viaje por el continente, donde probablemente obtuvo el título de Doctor en Física, ya que no parece haberlo recibido ni en Oxford ni en Cambridge".
Durante la década de 1560, Gilbert, tanto en el continente como en Inglaterra, "practicó como médico con gran éxito y aprobación". En 1573 fue elegido miembro del Real Colegio de Médicos, donde posteriormente se le confiaron muchos puestos importantes: inspector, tesorero, consejero y (desde 1600) presidente del colegio. Los éxitos de Gilbert como sanador fueron tan significativos que la reina Isabel Tudor (cm. ISABEL I Tudor) lo convirtió en su médico personal. La Reina se interesó mucho por sus actividades científicas e incluso visitó su laboratorio, donde Gilbert le mostró algunos experimentos.
Sus numerosos colegas y amigos se reunían a menudo en la casa y el laboratorio de Gilbert, quien, según los recuerdos de quienes lo conocieron, era una persona alegre, sociable y hospitalaria. Entre ellos se encontraban marineros que le contaron las observaciones realizadas en la brújula durante sus viajes alrededor del mundo. Esto permitió a Gilbert recopilar material rico sobre la declinación de la aguja magnética, que se incluyó en su famoso libro.
Al principio, los intereses científicos de Gilbert estaban relacionados con la química (probablemente en relación con sus actividades médicas) y luego con la astronomía. Estudió casi toda la literatura disponible sobre el movimiento de los planetas y fue el partidario y propagandista más activo de las ideas de Copérnico en Inglaterra. (cm. COPERNO Nicolás) y J. Bruno (cm. BRUNO Giordano).
Después de la muerte de Isabel Tudor en 1603, Gilbert quedó como médico del nuevo rey Jaime I. (cm. JAIME I Estuardo (1566-1625)), pero no permaneció en este puesto ni siquiera un año. En 1603 William Gilbert murió a causa de la peste y fue enterrado en la Iglesia de la Santísima Trinidad, Colchester.
Gilbert, que no tenía herederos, legó a la universidad toda su biblioteca, todos los instrumentos y la colección de minerales, pero, lamentablemente, todo esto fue destruido en 1666 durante el gran incendio de Londres.
Por supuesto, la principal contribución de Gilbert a la ciencia está asociada con su trabajo sobre el magnetismo y la electricidad. Además, el surgimiento mismo de estas ramas más importantes de la física en los tiempos modernos debería asociarse con razón con Hilbert.
Gilbert -y éste es su mérito especial- fue el primero, incluso antes que Francis Bacon. (cm. Francisco BACON (filósofo), a quien a menudo se le llama el progenitor del método experimental en la ciencia, surgió deliberada y conscientemente de la experiencia en el estudio de los fenómenos magnéticos y eléctricos.
El principal resultado de su investigación fue el trabajo "Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán: la Tierra". Este libro describe más de 600 experimentos llevados a cabo por Hilbert y describe las conclusiones a las que conducen.
Gilbert estableció que un imán siempre tiene dos polos inseparables: si el imán se corta en dos partes, cada una de las mitades vuelve a tener un par de polos. Los polos, que Hilbert llamó polos similares, se repelen, mientras que otros, a diferencia de los polos, se atraen.
Gilbert descubrió el fenómeno de la inducción magnética: una barra de hierro situada cerca de un imán adquiere propiedades magnéticas. En cuanto a los imanes naturales, la fuerza de atracción de los objetos de hierro hacia ellos se puede aumentar utilizando accesorios de hierro adecuados. La acción de un imán puede bloquearse parcialmente con tabiques de hierro, pero la inmersión en agua no afecta notablemente la atracción hacia ellos. Gilbert incluso notó que golpear los imanes podría debilitar su efecto.
Gilbert no solo experimentó con imanes, sino que se planteó un problema que, como resultó, ni siquiera medio milenio fue suficiente para resolver: ¿por qué existe el magnetismo de la Tierra?
La respuesta que ofreció se basó nuevamente en la experimentación. Se fabricó un imán permanente, llamado por Gilbert Terella (es decir, un pequeño modelo de la Tierra), que tenía forma de bola, y Gilbert, utilizando una aguja magnética colocada sobre varias partes de su superficie, estudió el campo magnético que creaba. . Resultó ser muy similar a lo que hay sobre la Tierra. En el ecuador, es decir, a distancias iguales de los polos, las flechas del imán estaban ubicadas horizontalmente, es decir, paralelas a la superficie de la bola, y cuanto más cerca de los polos, más inclinadas estaban las flechas, tomando una vertical. posición por encima de los polos.
La idea de Gilbert de que la Tierra es un gran imán permanente no ha resistido la prueba del tiempo. Mucho más tarde, en el siglo XIX, se descubrió que a altas temperaturas (y en las profundidades de la Tierra son muy altas), un imán permanente se desmagnetiza. El problema del magnetismo de la Tierra, de otros planetas y de otros cuerpos celestes, uno de los problemas más antiguos de las ciencias naturales clásicas, planteó a los científicos naturales una nueva urgencia. Pero la importancia y el papel de las obras de Gilbert siguen siendo duraderos.
Ya existía cierto interés por los imanes, al menos para fines aplicados a la navegación, incluso antes de Gilbert, pero en el estudio de la electricidad él fue, sin lugar a dudas, el primero. Y aquí tiene logros importantes. Incluso el primer dispositivo es un prototipo de electroscopio. (cm. ELECTROSCOPIO)(lo llamó “versor”) - fue inventado por él. Gilbert descubrió que la electrificación (también su término) se produce al frotar no solo el ámbar (esto lo notaron los antiguos griegos), sino también muchos cuerpos de otras composiciones, incluido el vidrio. (Cabe señalar que la electrificación por fricción siguió siendo la herramienta principal, si no la única, para estudiar los fenómenos eléctricos hasta mediados del siglo XVIII).
Gilbert incluso logró descubrir experimentalmente efectos tan sutiles como la influencia de una llama sobre cuerpos cargados. Incluso, mucho más adelantado a su tiempo, asoció el calentamiento con el movimiento térmico de partículas de cuerpos.
Una evaluación adecuada de las ideas visionarias de Hilbert tanto en el campo de la física como en la metodología de la ciencia ha aparecido sólo ahora, trescientos o incluso cuatrocientos años después de la publicación de sus brillantes obras.

diccionario enciclopédico. 2009 .

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Por qué el médico de Isabel I se interesó por los imanes, cómo se le ocurrió la palabra “electricidad” y cuál es la conexión entre las propiedades magnéticas y el flujo de agua, se lee en el número de hoy de “Historia de la ciencia”.

El futuro científico nació en la familia de un juez de la ciudad de Colchester. William se graduó en una escuela local y entró en Cambridge, pero fue a estudiar para ser médico. En 1560 se licenció en medicina y nueve años más tarde se doctoró en medicina.

Gilbert estaba muy interesado en la química, porque esta ciencia estaba directamente relacionada con la práctica médica. Luego la astronomía lo ocupó por algún tiempo. Estudió casi todas las obras que tuvo a su disposición escritas sobre los planetas. En su país, William fue el propagandista más activo de las ideas de Copérnico y Giordano Bruno. Pero lo que más le interesaba era la capacidad de los cuerpos para atraerse entre sí.

Es difícil decir por qué el médico se interesó por la naturaleza del magnetismo y realizó tantas investigaciones sobre este fenómeno. Quizás esto se debió al hecho de que los médicos de esa época utilizaban el imán triturado como laxante. Gilbert escribió que el hierro magnético "...restaura la belleza y la salud de las niñas que sufren de palidez y mala tez, ya que seca y reafirma fuertemente sin causar daño". Probablemente quería estudiar las propiedades medicinales del imán.

El principal resultado de la investigación de Gilbert fue el trabajo "Sobre el imán...". En el libro, decía que un imán siempre tiene dos polos: si un imán se corta en dos partes, cada mitad volverá a tener un par de polos. Los polos, que Hilbert llamó polos iguales, se repelen y los polos diferentes se atraen. Sin embargo, el científico nunca estableció la naturaleza del magnetismo. En esencia, sus pensamientos se reducían a una cosa: el imán tiene alma, todo es gracias a él.

Página de título del libro de William Gilbert On the Magnet, 1628

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El capítulo más llamativo de su libro está dedicado a la idea de que nuestro planeta es un gran imán. El científico escribió que así como se atraen los polos opuestos de dos imanes, la aguja de la brújula se siente atraída por los polos de la Tierra, indicando la dirección norte y sur. Para demostrar esto, Gilbert recortó un modelo del planeta de magnetita - terrella (de la palabra terra - "tierra"). La brújula colocada en este modelo se comportaba exactamente igual que si fuera utilizada para la navegación, por ejemplo, por marineros.

William Terrell Gilbert

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Nuestro héroe también fue uno de los primeros en explorar la electricidad. Incluso se cree que el propio término "electricidad" fue acuñado por Gilbert. El científico notó que muchos cuerpos, como el ámbar, después de frotarse contra algo, comienzan a atraer pequeños objetos hacia sí. Por analogía, Gilbert llamó a estos fenómenos eléctricos (del latín ēlectricus - "ámbar"). En ese momento, el conocimiento de la gente sobre este fenómeno prácticamente no difería de las conclusiones del antiguo filósofo griego Tales, cuando solo se sabía que el ámbar frotado sobre lana atrae la pajita.

William Gilbert también creó un prototipo de electroscopio y lo llamó versor. Con este dispositivo, el investigador demostró que no sólo el ámbar frotado puede atraer, sino también el vidrio, el diamante, el ópalo, la amatista, el cristal de roca, el vidrio, el azufre, la sal gema y otros materiales. Llamó a todos estos cuerpos "eléctricos". También demostró experimentalmente que el calentamiento destruye las propiedades de atracción que adquieren los cuerpos mediante la fricción.

El científico explicó la naturaleza de la electricidad de esta manera: todas las cosas se originan a partir de dos elementos primarios: el agua y la tierra. Los cuerpos que se originan en el agua tienen la propiedad de atraer objetos, ya que el agua es capaz de agarrar objetos y transportarlos corriente abajo. Gilbert enfatizó la diferencia entre atracción magnética y eléctrica, justificándola por el hecho de que los cuerpos húmedos son difíciles de electrificar y la humedad no afecta la atracción de los imanes.

Nuestro héroe era conocido no sólo por sus investigaciones sobre imanes y electricidad, sino también como un médico de éxito. A la edad de 30 años fue elegido miembro del Real Colegio de Médicos. La fama de William Gilbert como excelente especialista llegó a Isabel I, quien lo convirtió en su médico personal. La Reina estaba muy interesada en los experimentos científicos e incluso visitó el laboratorio de Gilbert, donde el científico le mostró varios experimentos. Después de la muerte de Isabel en 1603, el médico vitalicio quedó bajo el nuevo rey Jaime I, pero Guillermo no permaneció en este puesto ni siquiera un año: nuestro héroe pronto murió a causa de la peste.

Físico inglés, médico de la corte de Isabel I y Jaime I

Biografía

La familia de Gilbert era muy famosa en la zona: su padre era un funcionario y la familia misma tenía un pedigrí bastante largo. Después de graduarse de la escuela local, William fue enviado a Cambridge en 1558. Se sabe muy poco sobre su vida antes del inicio de su carrera científica. Existe una versión de que también estudió en Oxford, aunque no hay constancia documental de ello. En 1560 recibió una licenciatura y en 1564 una maestría en filosofía. En 1569 se doctoró en medicina.

Una vez completados sus estudios, Gilbert emprendió un viaje a Europa, que duró varios años, tras lo cual se instaló en Londres. Allí, en 1573 se convirtió en miembro del Real Colegio de Médicos.

Actividad científica

En 1600 publicó el libro “De magnete, magnetisque corparibus etc”, en el que describe sus experimentos con imanes y las propiedades eléctricas de los cuerpos, dividiendo los cuerpos en electrificados por fricción y no electrificados, notando así el efecto de la humedad del aire sobre la superficie. atracción eléctrica de cuerpos luminosos.

Gilbert creó la primera teoría de los fenómenos magnéticos. Estableció que cualquier imán tiene dos polos, los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen. Al realizar un experimento con una bola de hierro que interactuaba con una aguja magnética, sugirió por primera vez que la Tierra es un imán gigante. También propuso la idea de que los polos magnéticos de la Tierra podrían coincidir con los polos geográficos del planeta.

Gilbert también investigó los fenómenos eléctricos, utilizando el término por primera vez. Se dio cuenta de que muchos cuerpos, al igual que el ámbar, después de frotarse, pueden atraer objetos pequeños, y en honor a esta sustancia llamó a tales fenómenos eléctricos (del latín ?lectricus - "ámbar").

Los antiguos no sabían nada sobre la electricidad y el magnetismo. Por supuesto, conocían la propiedad del ámbar (en griego antiguo, "electrón"): al frotar el ámbar en la oscuridad, se pueden ver destellos azulados. Eso es todo. En 1269, Pierre Peregrine escribió un libro sobre el imán, quien por primera vez habló de los polos de un imán, de la atracción de los polos diferentes y de la repulsión de los iguales, de la producción de imanes artificiales frotando hierro con un imán natural, sobre la penetración de fuerzas magnéticas a través del vidrio y el agua, sobre la brújula. Fundador La ciencia de la electricidad y el magnetismo es William Gilbert. Nació en 1540 en Colchester (Inglaterra). Inmediatamente después de la escuela ingresó en el St. John's College de Cambridge, donde dos años más tarde se licenció, cuatro años más tarde obtuvo una maestría y cinco años más tarde se doctoró en medicina. Poco a poco alcanza la cima de su carrera médica en ese momento: se convierte en el médico de la reina Isabel.
Gilbert escribió su trabajo científico sobre el magnetismo porque los imanes aplastados se consideraban una medicina en la Edad Media. Al mismo tiempo, mientras cortaba el imán, se convenció de que las partes del imán también tenían dos polos y que era imposible obtener un imán con un solo polo. Habiendo hecho una bola (“pequeña Tierra”) a partir de magnetita, Gilbert notó que esta bola recordaba mucho a la Tierra en sus propiedades magnéticas. Resultó tener los polos magnéticos norte y sur, el ecuador, las isolíneas y la inclinación magnética. Esto permitió a Gilbert llamar a la Tierra "el gran imán". En base a esto, explicó la desviación de la aguja magnética.
Gilbert descubrió que cuando un imán se calienta por encima de cierta temperatura, sus propiedades magnéticas desaparecen. Este fenómeno fue estudiado posteriormente por Pierre Curie y lo llamó punto Curie. Gilbert descubrió el efecto protector del hierro. Expresó la brillante idea de que la acción de un imán se propaga como la luz.
En el campo de la electricidad, Gilbert inventó el electroscopio, un dispositivo para detectar cargas. Con su ayuda, demostró que no sólo el ámbar, sino también otros minerales tienen la capacidad de atraer cuerpos luminosos: diamante, zafiro, amatista, vidrio, pizarra, etc. Llamó a estos materiales eléctricos (es decir, similares al ámbar). ¡De aquí viene la palabra “electricidad”!
En 1600, Gilbert publicó el libro "Sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán: la Tierra". Por primera vez en la historia de la imprenta, Gilbert antepone su nombre al título del libro, destacando sus méritos. Quizás su mérito más significativo fue que por primera vez en la historia, mucho antes que F. Bacon, proclamó la experiencia como criterio de verdad y puso a prueba todas las disposiciones de su libro en el proceso de experimentos especialmente diseñados.
Hilbert hizo y descubrió mucho, pero no pudo explicar casi nada; todo su razonamiento fue ingenuo. Por ejemplo, explicó la naturaleza del magnetismo por la presencia de un "alma" en un imán.
Parece muy importante en las enseñanzas de Hilbert el hecho de que fue el primero en distinguir los fenómenos eléctricos de los magnéticos, que desde entonces se han estudiado por separado.
Después de Hilbert, los fenómenos eléctricos y magnéticos se estudiaron muy lentamente y no apareció nada nuevo durante los siguientes 100 años. Y sólo en el siglo XVIII. Ha comenzado un gran avance en esta área. William Gilbert murió en 1603.

En los siglos XVI - XVII. Con el desarrollo del comercio en Europa, se está generalizando cada vez más el método experimental de investigación científica, uno de cuyos fundadores es, con razón, Leonardo da Vinci (1452-1519). Es en su cuaderno donde se pueden encontrar palabras significativas: "No escuches las enseñanzas de aquellos pensadores cuyos argumentos no están confirmados por la experiencia". El ya mencionado napolitano Giovan Battista Porta (1538-1615), en su obra “Magia natural”, enfatiza que trató de verificar todos los hechos que leyó en los escritos de los antiguos científicos y viajeros con su propia experiencia “día y noche, en gran gasto.”

El método de investigación experimental asestó un duro golpe al misticismo y a todo tipo de ficciones y prejuicios.

Un cambio significativo en las ideas sobre los fenómenos eléctricos y magnéticos se produjo a principios del siglo XVII, cuando se publicó el trabajo científico fundamental del destacado científico inglés William Gilbert (1554-1603) sobre el imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán: la Tierra. fue publicado (1600 g.). Ser seguidor del método experimental en las ciencias naturales. V. Gilbert realizó más de 600 hábiles experimentos que le revelaron los secretos de las "causas ocultas de diversos fenómenos".

A diferencia de muchos de sus predecesores, Gilbert creía que la razón de la acción sobre la aguja magnética es el magnetismo de la Tierra, que es un gran imán. Basó sus conclusiones en un experimento original que realizó por primera vez.

Hizo una pequeña bola de mineral de hierro magnético, una “pequeña terella terrestre”, y demostró que la aguja magnética en la superficie de esta “terella” ocupa las mismas posiciones que en el campo del magnetismo terrestre. Estableció la posibilidad de magnetizar el hierro mediante el magnetismo terrestre.

Mientras exploraba el magnetismo, Gilbert también comenzó a estudiar los fenómenos eléctricos. Demostró que no sólo el ámbar, sino también muchos otros cuerpos tienen propiedades eléctricas: diamante, azufre, resina, cristal de roca, que se electrifican cuando se frotan. Llamó a estos cuerpos “eléctricos”, de acuerdo con el nombre griego del ámbar (electrón).

Pero Gilbert intentó, sin éxito, electrificar metales sin aislarlos. Por tanto, llegó a la conclusión errónea de que era imposible electrificar los metales mediante fricción. Esta conclusión de Hilbert fue refutada convincentemente dos siglos más tarde por el destacado ingeniero eléctrico ruso, el académico V.V. Petrov.

V. Gilbert estableció correctamente que el “grado de fuerza eléctrica” puede ser diferente y que la humedad reduce la intensidad de la electrificación de los cuerpos mediante el roce.

Comparando los fenómenos magnéticos y eléctricos, Gilbert argumentó que tienen una naturaleza diferente: por ejemplo, la "fuerza eléctrica" ​​proviene sólo de la fricción, mientras que la fuerza magnética afecta constantemente al hierro, un imán levanta cuerpos de gran gravedad, la electricidad sólo cuerpos ligeros. Esta conclusión errónea de Hilbert perduró en la ciencia durante más de 200 años.

Al tratar de explicar el mecanismo de la influencia de un imán sobre el hierro, así como la capacidad de los cuerpos electrificados para atraer otros cuerpos luminosos, Gilbert consideró el magnetismo como una "fuerza de un ser animado" especial y los fenómenos eléctricos como "salidas" de el líquido más fino que, debido a la fricción, "se derrama fuera del cuerpo" y actúa directamente sobre otro cuerpo atraído.

Las ideas de Gilbert sobre la "atracción" eléctrica eran más correctas que las de muchos investigadores contemporáneos. Según ellos, durante la fricción, se libera del cuerpo un “líquido fino”, que repele el aire adyacente al objeto: las capas de aire más distantes que rodean el cuerpo resisten las “salidas” y las devuelven, junto con los cuerpos ligeros, de regreso. al cuerpo electrificado.

Durante muchos siglos, los fenómenos magnéticos se explicaron por la acción de un fluido magnético especial y, como se mostrará más adelante, la obra fundamental de Hilbert sobrevivió durante el siglo XVII. En varias ediciones, fue un libro de referencia para muchos naturalistas en diferentes países europeos y jugó un papel muy importante en el desarrollo de la doctrina de la electricidad y el magnetismo.

Veselovsky O. N. Shneiberg A. Ya "Ensayos sobre la historia de la ingeniería eléctrica"