第五章 电与磁 第二节 磁石的特性

我国是世界上铁矿开采技术与铁的使用最早和最先进的国家,因此磁石吸铁现象约在春秋时期就被人们发现了。当时人们把磁石的“磁”字写成慈母的“慈”字。在人们的意念中,“慈石”吸铁就像慈母恋子一样。在古代科学史上,中国人对于磁的认识和应用一直都居世界领先地位。

早在汉代,人们发现磁石虽然可以吸铁,但不能吸引铜和瓦石。《淮南子·览冥训》写道:“慈石之能连铁也,而求其引瓦则难矣。”《淮南子·说山训》又写道:“慈石能引铁,及其于铜则不行也。”不仅如此,汉代人还知道磁铁的排斥现象。他们用磁石作棋子,使之互相触击。异性端的触击,棋子互相吸引;同性端的触击,棋子互相排斥。汉代人将这种游戏称为“斗棋”。由此看来,在汉代,人们已经发现了磁极性。

古代中国人虽然不清楚电与磁是彼此相关的,但是琥珀与磁石二者都具有的吸引性质,使得他们在文字记述这些现象时总是将它们相提并论。王充说:“顿牟(玳瑁)掇芥,慈石引针,皆以其真是不假他类。”(《论衡·乱龙篇》)东晋郭璞说:“慈石吸铁,玳瑁取芥”(《山海经图赞·北三经第三》),等等。这种以物理特性将自然界的各种现象归类的方法是科学的。由于磁石具有的吸铁本性,古代人不仅将它列为中草药之一,还将它直接用于治耳聋,以为磁石可以将塞住耳孔的东西吸出来,迷信人用它招魂;据说,秦始皇用它筑阿房宫的大门,以防持带铁器的盗贼进入。晋朝大将马隆与羌人作战时,在窄道上垒磁石,羌人过,铁甲一一留存,羌人以为神,马隆因此大胜。(《晋书·马隆传》)

宋代是我国磁学知识发展高峰时期,人们在认识磁的特性和利用方面都有重大发现。首先,杨维德和沈括在世界上最早发现了地磁偏角。第二,宋代人还发现了种种人造磁铁或人工磁化的方法。第三,宋代人制造了种种轻便的指南针,并且首先在航海中应用它辨别方向。

清初,中国人对磁学又作出了一项重大发现。古代人早就知道,磁石吸铁,可以连吸,即被吸引的细针又可以吸引第二根细针。这样,在一块磁铁上就一连串地挂上十几根针。只要原磁铁的强度足够大,还可以吸引更多。虽然磁铁不能引铜,但在铜盆底外放一块磁铁,盆内的铁屑会随盆底外磁铁的移动而移动。这样看来,仿佛磁铁的作用是不被其它金属阻碍隔断的。古代人称这种现象为“磁石吸铁,隔碍潜通”。那么,什么东西可以隔断磁石的作用呢? 清初刘献庭(公元1648—1695年)在《广阳杂记》中写下这么一件事:某人问,“磁石吸铁,何物可以隔之?”我的侄子阿儒说:“只有铁可以隔断它。”其人即去实验,发现果然如此。这个故事虽然没有具体叙述如何用铁隔断磁石的作用,但他既然实验过并作出了肯定的结论,也许自有其方法。从现代磁学知识看,只要用铁丝将磁石包围起来,或者将那个被吸的物体放入铁丝网笼中,磁铁就不能吸引它了。这种隔断磁作用的现象被称为磁屏蔽。中国人在17世纪就发现它,而且隔断磁作用的正是被磁吸引的铁,这就令古人为之惊愕了。