陽子と中性子で膨らんだ中心核の周りに電子が密集している原子のイメージは、DNAのらせんや土星の輪と同じくらい、私たちの科学概念を象徴しています。 しかし、これらの科学的基礎の表面をどれだけなぞったとしても、この顕微鏡をさらに焦点を合わせて、私たちの世界を支配する力をさらに発見することによって、さらに深く掘り下げることができます。
彼の新しい本の中でCharge: なぜ重力が支配するのですか?」では、理論物理学者のフランク・クローズが、私たちの宇宙を支配する基本的な力を探求し、その過程で正電荷と負電荷の微妙なバランスがどのように重力による宇宙形成への道を切り開いたかを説明しようとする質問を投げかけています。
今回は、基本的な具体的な力である磁気がどのように発見され、どこから来て、どのようにその名前がついたのかについて説明します。
力は内にある
磁気は電気の現れであり、その逆も同様です。 電気と磁気は最初から私たちの周囲に刻み込まれています。 50億年前、誕生したばかりの地球が渦電流の熱いプラズマだったとき、これらの流れが磁場を生み出しました。 マグマが冷えて、今日世界の固体外殻として知られるものを形成したとき、 磁気 磁鉄鉱などの鉄を含む鉱物に閉じ込められていた。
今日は 地球の液体コア 磁場を生成する電流の熱狂的な熱狂が依然として存在します。 これは大気中や遥か彼方まで広がっており、私たちの自然な感覚では見ることができません。 しかし、溶けた核の発生源から上空に広がるにつれて、最初は地球の地殻に浸透します。 ここには、地球内部で作用し、その影響が非常に長距離に及ぶ重力よりも強い力の存在の証拠である具体的な痕跡が残されています。
40億年前の先カンブリア紀初期に遡ると、地表が冷えると、原子要素が層に蓄積しました。 これらの元素の中で最も安定しているのは鉄で、これは今日地球の地殻に最も豊富な元素の 1 つです。 溶岩から形成された火成岩。 これらの岩石には、磁場の存在下で鉄原子がパレードの兵士のように振る舞い、それ自体が磁性を帯びるという特性があります。 これは、棒磁石の磁場を可視化できる一般的なデモンストレーションで利用されています。
まずテーブルの表面に小さな鉄片を散らし、それらの間に磁石を注意深く置きます。 その磁場が鉄粉の磁気を刺激し、鉄粉を何千もの小型磁石に変えます。 これらの元素はそれぞれ磁場の中で向きを変え、磁力の方向がある場所から別の場所にどのように変化するかを明らかにします。
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棒磁石は、磁性のある地球自体に何が起こるかを示す単純なモデルです。 地球の北磁極と南磁極 それらは、宇宙の彼方まで広がる地球の磁場である棒磁石の磁場に似ています。 宇宙には鉄粉は存在しませんが、地球上の丘、斜面、山には大量の鉄鉱石が存在します。 小アジアのエルバ島やアイダ山のように、偶然にもこれらの磁気集合体が非常に広範囲に広がっている場所もあり、そこでは大きな露頭が歴史的にロードストーンとして知られ、現在は磁鉄鉱と呼ばれる岩石に磁気痕跡が保存されています。
何千年も前の古代ギリシャで、鉄の釘で固定された革製のブーツを履いた羊飼いが、強力な磁気が靴の釘を捕らえたとき、文字通り磁鉄鉱に遭遇したという伝説があります。 マグネスという名前の羊飼いが同じ名前の岩を発見したかどうか、そして発見したのであれば、アテネ北部のマグネシア、あるいは小アジアのアイダ山、さらにはクレタ島の別のアイダ山であっても、その可能性は非常に高いです。このような経験は、物語ほど劇的ではないにしても、別の機会に起こった可能性があります。
確かに、磁気の力は鉄器時代から明らかです。 雷は、強力な磁場を生成し、鉄の岩を磁化する電流の閃光です。 これらの供給源から純鉄を回収するために製錬すると、その磁気的引力が明らかになるでしょう。 したがって、この現象はおそらく約 3,000 年前から知られていたと考えられます。 火の発見と同様に、磁気もいくつかの場所で独立して発生した可能性があり、すべて岩石中の鉄の自然な磁化に触発されています。
磁気を帯びた岩石はどこにでもあるからです。 16 世紀までに、旅行者はインド東部と中国沿岸からの最良の例を次のように記録しています。 [the stone] 「彼は自分にとってかなりの鉄か鋼の重量を引っ張ったり持ち上げたりするだろう。」 [Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]。 この現象に関する知識がギリシャ神話からラテン語、そして英語に広がるにつれて、名前は「マグネス ロック」または「磁石」に変わりました。
© [Oxford University Press]
CHARGE より抜粋: なぜ重力が支配するのか? フランク・クローズ著、オックスフォード大学出版局出版、 ハードカバーと電子書籍の形式で利用可能
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