Взаимодействие магнитов

Трудно найти человека, которого в детстве не поражали удивительные свойства магнита. На значительном расстоянии, прямо через пустоту (не воздух же ему помогает!) магнит способен притягивать тяжелые куски железа. Из гвоздиков и кнопок легко соорудить целые гирлянды. Не менее удивительно поведение магнитной стрелки компаса, упорно стремящейся повернуться на север, как бы вы ни вращали компас, стремясь сбить ее с толку. Пожалуй, только необыкновенные способности волчка могут соперничать с магнитом по действию на воображение.

Притяжение магнитов напоминает притяжение на расстоянии наэлектризованных тел. Недаром на протяжении многих веков их путали. Лишь Гильберту в конце XVI века удалось доказать, что это не одно и то же. В самом деле: магнит не нуждается в таких предварительных операциях, как трение, для того, чтобы притягивать. И эта способность его не исчезает с течением времени, как у наэлектризованных    тел, если только не нагревать его очень сильно и не трясти.

Магниты могут как притягиваться, так и отталкиваться, подобно зарядам. Но вот что странно! Отделить северный магнетизм от южного, получить изолированный магнитный полюс никому не удалось, несмотря на то, что на это было затрачено немало усилий.

0116-1.gif

Притяжение магнитов обычно значительно превосходит притяжение наэлектризованных тел. По-видимому, именно поэтому им приписывались поистине чудодейственные способности, приписать которые более слабому электрическому притяжению не решались. Так, например, полагали, что магнит способен исцелять болезни *), примирить мужа и жену и т. д.

Как и в случае электрического притяжения, научного исследования свойств магнитного взаимодействия длительное время не велось. Чего, например, стоило удивительное мнение, что действие магнита прекратится, если натереть его чесноком. Лишь начиная с Гильберта исследование магнитов было поставлено на строгую научную основу. Именно Гильберт догадался, что земной шар является гигантским магнитом, и поэтому магнитная стрелка ориентируется определенным образом. Гильберт сумел подтвердить свою догадку экспериментально, намагнитив большой железный шар (он назвал его «терел-ла» — маленькая Земля) и наблюдая его действие на стрелку. Положение небольших магнитов по отношению к терелле Гильберт изобразил на рисунке в книге «О магните».

Количественно взаимодействие магнитов изучил Кулон, используя тот же метод, что и при изучении взаимодействия зарядов. Кулон нашел закон взаимодействия полюсов длинных магнитов, рассматривая полюса как места сосредоточения магнитных зарядов — аналогов зарядов электрических. Закон этот оказался в точности таким же, как и закон взаимодействия электрических зарядов. Невозможность разделить северный и южный полюса магнита Кулон объяснял неспособностью магнитных зарядов противоположного знака внутри молекул вещества свободно передвигаться из одной молекулы в другую.

0118.gif

Можно было думать (сам Кулон так и думал), что здесь мы имеем дело с таким же фундаментальным законом, как и в случае взаимодействия неподвижных электрических зарядов. Введя новую величину — магнитный заряд, — Кулон считал, что открытие закона взаимодействия магнитных зарядов исчерпывает проблему магнетизма. Никаких видимых оснований сомневаться в этом не было. Действовал Кулон по готовому «шаблону» — закону Ньютона для взаимодействия гравитационных масс. Почему же, спрашивается, этот «шаблон» в одном случае мог привести к открытию нового фундаментального закона, а в другом — нет?

*) Вопрос о влиянии магнитного поля на растения и животных обсуждается сейчас с новым интересом.