第1章 电和磁的发现
人类最早发现的电现象，应该是每到夏季伴随暴风骤雨而来的雷暴现象。伴随着可怕的闪光、震耳欲聋的巨响，被击中的树木枯焦一片，燃起大火。人们解释不了这种现象。当古希腊人摩擦琥珀，发现可以吸引极轻的羽毛的时候，希腊的哲学家泰勒斯把这一现象记录了下来。
泰勒斯（Thales，约公元前625—公元前547）
希腊的哲学家泰勒斯
泰勒斯出生于古希腊繁荣的港口城市米利都，生于约公元前625年，卒于公元前547年，哲学家和数学家。公元前7世纪至6世纪的古希腊哲学家，米利都学派的创始人，古希腊七贤之一，西方思想史上第一个有名字留下来的哲学家。
泰勒斯的家庭属于奴隶主贵族阶级，所以他从小就受到了良好的教育。那时候，整个社会还处于愚昧落后的状态，人们对于许多自然现象不理解。但是，泰勒斯对大自然却有着极大的兴趣。他对天文学、数学等学科有深入研究，例如他在哲学方面的观点有“水生万物，万物复归于水”“万物有灵”；在数学方面则是引入了命题证明的思想，发现了诸如“直径平分圆周”等不少平面几何学的定理，测量并推算出金字塔的高度；在天文学上的成就主要是对太阳的直径进行了测量和计算，他还在没有任何天文设备的条件下，确定了三百五十六天为一年，并且正确解释了日食形成的原因。这些成就使他被后人誉为人类历史上最早的科学家。
最初的发现
有一天，泰勒斯在家休息时，看到桌上有一块美丽的琥珀，这是一种透明的淡黄色的石块，里面有一只展翅欲飞的小虫。他把它拿起来，并用自己的长袍反复摩擦，让它更加光彩夺目，然而当他将琥珀放回桌上时，泰勒斯发现桌上的一片小羽毛向琥珀移动过去，最后粘到了琥珀上，他拿开羽毛，可是一松手，羽毛又被琥珀吸过去了，泰勒斯惊喜万分，立即把家人喊来，重复做了几遍，都发生了和上面相同的现象。后来泰勒斯又进行了其他一些有趣的实验，把羊毛和其他一些轻细的物体放在摩擦后的琥珀附近，发现这些物体同样都能被琥珀所吸引。泰勒斯又发现磁石对其他物体也有吸引力。他对其原因进行了一番思考，认为琥珀和磁石对其他物体有吸引力，是因为它们内部有生命力，只是这生命力是肉眼看不见的。由此，泰勒斯得出结论：“任何一块石头，看上去冰冷坚硬、毫无生气，却也有灵魂蕴涵其中。”虽然现在我们都知道琥珀吸引羽毛的原因是由于摩擦起电，但他的这种观点在当时已经是非常了不起的了！
摩擦起电现象
琥珀并不吸引铁，但它有一种香味，如果用手指去摩擦它，它的香味就更加强烈。泰勒斯注意到，琥珀在摩擦之后，也能吸引一些东西。但实际上，琥珀吸引的是一些很小的东西，如极轻的绒毛、棉线、羽毛和细小的木箱屑。这与磁石所起的作用完全不同。摩擦后的琥珀具有另一种吸引力。
泰勒斯用琥珀做实验
为什么经过摩擦之后的琥珀会吸引轻小的物体呢？泰勒斯当时还无法解释，但是他认识到这是一个很重要的现象，就把它详细地记录了下来。
我国古代对摩擦生电方面的发现和记载也是很多的。东汉初期（公元1世纪）的科学家王充就在他的著作《论衡》一书中写道：“顿牟掇芥。”“顿牟”就是玳瑁，是一种跟龟很相似的海洋动物的甲壳，“掇芥”就是吸引芥籽的意思，意思就是摩擦的玳瑁能够吸引一些轻小的芥籽。
西晋张华记述了梳子与丝绸摩擦起电引起的放电及发声现象：“今人梳头，脱著衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声。”唐代段成式描述了黑暗中摩擦黑猫皮起电：“猫黑者，暗中逆循其毛，即若火星。”人类发现这些现象，但是还不能运用。
磁的发现
早在2500年以前，在现今土耳其的西海岸附近，就有了关于电的传说。那里有一座城市，名叫马格尼西亚。在城市的近郊，有一个放羊的牧童。一天，他拿起铁头拐杖，杵着了一块石头。谁知，拐杖竟贴在石头上了。难道，石头上有什么黏东西吗？他用手摸了摸，石头一点也不黏。除了他的拐杖上的铁头以外，什么黏的东西也没有。后来，这个牧童把这块奇特石头的事告诉了别人。
聪明的泰勒斯听到马格尼西亚城这块石头的事，随后又有人带给他一块这样的石头。这种石头只能吸引铁的东西，别的东西一概不吸引。
泰勒斯用这座城市的名字将这种石头命名为“马格尼西亚石”。现在我们将这种石头称作“磁石”。泰勒斯感到奇怪，为什么一块没有生命的石头会把一件东西吸引到自身的上面呢？他还感到奇怪是，为什么这种石头只能吸引铁，是不是还有别的东西，也具有这种奇特的能力呢？那么，琥珀吸引小木屑是不是和磁石吸铁的原理一样呢？泰勒斯把琥珀和天然磁石进行了对比。他发现磁石吸铁并不需要摩擦，而琥珀则一定要摩擦才能吸引轻小物体。
放羊的牧童发现了吸引铁的石头
这是为什么呢？泰勒斯不明白，但是，他把观察到的事实记录了下来。这时他绝不会想到，这一发现对后人研究电和磁的关系有着多么重要的启发作用，他为开启电气时代作出了伟大的贡献。
后来人们发现，磁石是很有用处的。一根铁针碰上磁石，就会变成磁针，于是磁针也能吸引铁的东西。如果将磁针穿在一块软木上，让软木漂浮在水面，或者让它在轴棍上旋转。那么，磁针的一端将指向北方，水手们在看不见陆地时，就利用这种漂浮的磁针了解他们航行到了什么地方。
磁石不是人发明的，是天然的磁铁矿，最早发现及使用磁石的可能是中国人。磁石吸铁现象，在指南针发明之前就有记载，如《水经注》等书中，提到秦始皇为了防备刺客行刺，就曾经用磁石建造阿房宫的北阙门，以阻止身带刀剑的刺客入内。此外医术上还谈到用磁石吸铁的作用来治疗吞针。
成书于公元前6世纪的《管子》，有山上有“慈石”，山下有“铜金”的记载，这是世界上关于磁石的最早记录之一。《山海经》里说，有一条河“西流注于泑泽，其中多磁石”。可见，古人知道磁石不仅在山上有，水里也有。
把磁石利用在指向上，是在发现地磁场对磁石作用之后，并且经历了3个发展阶段，最后才制成了指南针。最早指南的磁石，叫做司南，它是由磁石制成一种勺状的物体，把它放在光滑的圆盘上，勺底（球形）与盘底接触，勺柄作为指向用。东汉王充在《论衡》中对司南做了比较详细的描述。他写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”这就是说，把勺状的磁石，放在刻有表示方位的铜盘上，它的柄停止在指南方向上。
磁针的一端指向北
磁针所指的南北方向与地理的南北方向稍有偏离。世界上最早记述这一现象的人是我国宋代学者沈括。这个发现比西方早了400多年，在他著的《梦溪笔谈》中有记载。
磁针一端总是指向北方，另一端则指向南方，我们称之为“指南针”。1400年，欧洲的航海家们曾经利用它横越大洋去探寻遥远的陆地。1492年，如果克里斯托弗·哥伦布没有指南针，想要发现美洲那是极其困难的。
趣闻轶事
只顾天空不看脚下的天文学家
泰勒斯有一天晚上走在旷野间，抬头看着星空，满天星斗，于是他预言第二天会下雨，正在这时，他一不留神掉进了脚下的坑中，别人把他救起来，他对那个人说：“明天会下雨。”于是有了个关于哲学家的笑话：哲学家是只知道天上的事情却不知道脚下发生什么事情的人。但是两千年以后，德国哲学家黑格尔说：“只有那些永远躺在坑里从不仰望星空的人，才不会掉进坑里。”后来英国的奥斯卡·王尔德也说：“我们都生活在阴沟里，但仍有一些人还在仰望星空。”
骡子的故事
泰勒斯是一个成功的商人，商旅生活使他了解到各地的人情风俗，开阔了眼界。他用骡子运过盐。某次，一头骡子滑到溪中，盐被溶解掉了一部分，负担减轻了不少，于是这头骡子每过溪水就打一个滚。泰勒斯为了改变这头牲畜的恶习，让它改驮海绵，吸水之后，重量倍增，这头骡子再也不敢偷懒了。
你知道吗？
泰勒斯预测到公元前585年发生的日食，并且能够估算船只离岸边的距离，又从金字塔的阴影计算出金字塔的高度。泰勒斯拒绝倚赖玄异或超自然因素来解释自然现象，他在科学方面的研究对后世影响深远，因而被历史学者尊称为“科学之父”。数学上的“泰勒斯定理”以他的名字命名。他对天文学亦有研究，他首次将一年的长度修定为365日。他亦曾估量太阳及月球的大小。