تصویر یک اتم با الکترون های جمع شده در اطراف هسته مرکزی پروتون ها و نوترون ها برای درک ما از علم به اندازه مارپیچ DNA یا حلقه های زحل مهم است. اما مهم نیست که چقدر بخش‌های کوچکی از این پایه علمی را بررسی می‌کنیم، هر چه عمق بیشتری آشکار شود، بیشتر باید میکروسکوپ را متمرکز کنیم و حتی نیروهای بیشتری را کشف کنیم که بر جهان ما حاکم هستند.
به گزارش فرادید، فرانک کلوز، فیزیکدان نظری در کتاب جدید خود “شارژ: چرا جاذبه حاکم است؟”، نیروهای بنیادی حاکم بر جهان ما را بررسی می کند و سوالاتی را در جستجوی توضیحی برای اینکه چگونه تعادل ظریف بارهای مثبت و منفی گرانش راه را برای شکل دادن به جهان ما هموار کرد، مطرح می کند. کلوز توضیح می‌دهد که چگونه مغناطیس، ملموس‌ترین نیروی بنیادی، کشف شد، از کجا آمده و چگونه نامش را گرفته است.
قدرت درون
“مگنت” مظهر الکتریسیته است و بالعکس. الکتریسیته و مغناطیس همیشه در محیط ما لنگر انداخته اند. پنج میلیارد سال پیش، زمانی که زمین تازه متولد شده بود، یک پلاسمای داغ از جریان های الکتریکی چرخان بود که میدان های مغناطیسی ایجاد می کرد. همانطور که ماگما سرد شد و پوسته جامد بیرونی زمین را تشکیل داد، مغناطیس در مواد معدنی حاوی آهن مانند مگنتیت به دام افتاد.
حتی امروزه، یک حالت رقصی از جریان های الکتریکی در هسته مایع زمین وجود دارد که میدان مغناطیسی ایجاد می کند که به اتمسفر و بسیار فراتر از آن گسترش می یابد و برای حواس عادی ما نامرئی است. اما همانطور که از منبع خود در هسته مذاب به آسمان گسترش می یابد، ابتدا به پوسته زمین نفوذ می کند. در اینجا ردهای قابل توجهی از خود به جا می گذارد، دلیلی بر این است که نیرویی روی زمین وجود دارد که قوی تر از جاذبه است و تأثیر آن بسیار زیاد است!
در دوره پرکامبرین اول، چهار میلیارد سال پیش، عناصر اتمی در لایه‌هایی با سرد شدن سطح انباشته شدند. پایدارترین آنها امروزه “آهن” است. یکی یکی از فراوان ترین عناصر صدف دریایی است. سنگ‌های آذرین از گدازه‌های آتشفشانی تشکیل شده‌اند و این خاصیت را دارند که اتم‌های آنها مانند سربازان در حضور میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند، زیرا خودشان مغناطیسی هستند. این در نمودارهایی استفاده می شود که میدان مغناطیسی آهنربای میله ای را می توان تجسم کرد.
میدان مغناطیسی. آهنربای میله ای مغناطیس را در قطعات آهن القا می کند که نشان دهنده وجود میدان مغناطیسی آن است که از یک قطب به قطب دیگر منتشر می شود.
براده های کوچک آهن ابتدا روی سطح میز پهن می شوند و سپس یک آهنربا به دقت بین آنها قرار می گیرد. میدان مغناطیسی آن باعث ایجاد مغناطیس در براده های آهن می شود و آنها را به هزاران آهن ربا مینیاتوری تبدیل می کند. هر یک از این ها به درستی در میدان مغناطیسی جهت گیری می کند و نشان می دهد که چگونه جهت نیروی مغناطیسی از مکانی به مکان دیگر متفاوت است.
آهنربای میله ای یک مدل ساده است که نشان می دهد چه اتفاقی برای خود میدان مغناطیسی می افتد. قطب شمال و جنوب مغناطیسی زمین شبیه به قطب های مغناطیسی میله ای است و میدان مغناطیسی سیاره ما تا فاصله زیادی در فضا گسترش می یابد. هیچ براده آهنی در فضا وجود ندارد، اما مقادیر زیادی وجود دارد سنگ آهن در تپه ها، صخره ها و کوه های روی زمین یافت می شود.
به طور تصادفی، این خوشه های مغناطیسی در برخی مکان ها بسیار رایج هستند، مانند جزیره البا و کوه آیدا در آسیای صغیر، جایی که رخنمون های بزرگ اثر مغناطیسی را در سنگ ها حفظ کردند که قبلاً و اکنون به عنوان مگنتیت شناخته می شوند. مغناطیس تماس گرفت.
افسانه‌هایی وجود دارد که نشان می‌دهد چگونه هزاران سال پیش در یونان باستان، چوپانی که کفش‌های چرمی با میخ‌های آهنی پوشیده بود، به معنای واقعی کلمه با مگنتیت مواجه شد، زمانی که آهنربای قدرتمند بند کفش‌هایش را گرفت.
چه چوپانی به نام مگنس این سنگ همنام را کشف کرده باشد یا نه، و اگر چنین باشد، چه در مگنزیا در شمال آتن، چه در کوه آیدا در آسیای صغیر، یا حتی در کوه آیدا دیگر در کرت، به احتمال بسیار زیاد چنین تجربیاتی وجود نداشته باشد. بسیار شبیه به این داستان دراماتیک، در موقعیت های مختلف اتفاق افتاده است.
بدون شک قدرت مغناطیس از عصر آهن مشهود بوده است. رعد و برق یک جریان الکتریکی است که میدان های مغناطیسی قوی ایجاد می کند و سنگ آهن را مغناطیس می کند. ذوب برای به دست آوردن فلز آهنی خالص از این منابع، جاذبه مغناطیسی آنها را نشان داد.
بنابراین، این پدیده احتمالاً برای حدود 3000 سال شناخته شده است. مانند کشف آتش، کشف مغناطیس احتمالاً در چندین مکان مستقل انجام شده است که همگی از مغناطش طبیعی آهن در سنگ ها الهام گرفته شده اند.
با گسترش این پدیده از اساطیر یونانی به لاتین و سپس به انگلیسی، نام آن به “سنگ Magnes” یا “Magnet” (به معنی آهنربا) تغییر یافت.