在欧洲，1600年是颇不平凡的一年：乔尔丹诺·布鲁诺（Giordano Bruno）因支持日心说，被当作异端活活烧死；英国东印度公司宣告成立，该公司成了大英帝国扩张的基地；欧洲的气候变得寒冷而湿润，使得老鼠疯狂繁殖，瘟疫蔓延……就在这一年，一位名叫威廉·吉尔伯特（William Gilbert）的伦敦内科医生（英格兰女王伊丽莎白一世的御医、英国皇家学会物理学家）出版了一本叫作《磁石论》的书，讨论了磁性物体，并声称地球本身就是巨大的磁石（图7）。1603年，瘟疫爆发，吉尔伯特不幸去世。

图7 这张图片来自吉尔伯特的著作《磁石论》（De Magnete），展示了如何将地球看作一个大磁石，并且解释了不同纬度上罗盘倾斜角的变化。注意，在这幅图上，赤道是垂直方向的，磁极在左右两边。

在黑海、爱琴海和地中海之间是安纳托利亚半岛，又称小亚细亚，现在半岛大部分属于土耳其共和国领土，早在新石器时期就是亚欧之间的重要文化枢纽。在半岛西边的爱奥尼亚地区，一个叫作马格尼特斯（Magnetes）的古希腊部落建立了一座重要的大型商业和贸易城市，被称为马格尼西亚（Magnesia），这里离米利都（Miletus）只有一天的路程。米利都的哲学家泰勒斯（Thales）发现了一种特殊的石头，可以吸引铁以及和铁同类的石头（在中国，更早的时候就有关于这种现象的记录）。在西方，这种特殊的石头被磨成条状，并用细线悬挂起来，为人们导航，因为它的两端会指向南北方向。有个古英语单词叫lode，意为道路或路线，于是这种找路的工具被称为道路石或者磁石（lodestone）。

道路石或者磁石的奇特之处在于，它不用直接接触，只要在一定的距离范围内就可以发挥作用。磁性弱的磁石，即使在几厘米外，也能吸引铁；磁性强的磁石更不必说，距离更远也能吸引住铁。由此表明，磁石是被某种场或者力场所包围的，这是它可以在一定距离起作用的另一种说法。这种场的概念最终产生了丰硕的成果，尤其是可以用定量的数学方法描述场的特征。比方说，可以通过实验直接看到环绕一块磁石的场的形状：在磁石上铺一张纸，并在纸上撒一些细小的铁片（或者铁屑），就会出现场线的形状，场线从磁石的一端（极）开始，到另一端（极）结束，呈拱形环绕着磁石。

磁石两极的相互作用类似两种类型的电荷，相反的磁极互相吸引就像相反的电荷相吸，磁极互相排斥也像电荷互斥一样。因此，如果你让一块磁石靠近另一块磁石，它的北极会吸引另一块的南极。正如吉尔伯特证明的，地球本身就像一个巨大的磁石，有北极和南极，虽然不是完全和地理的南北极一致（地球的磁轴有10度左右的倾角，并缓慢移动。我们将在下面的章节讲到）。一块磁石的北极被定义为指向地球地理北极的那头，所以在地磁场北边的一极实际上是地球磁场的南极。

回到海尔的测量实验。如果地球有磁性，并且太阳上有旋涡结构让它们看起来有磁性，那么像海尔那样测量并找出太阳黑子是否真的有磁性就说得通了。 caRtXK5wZSVRnu0/QJM7MtksUaoQzsDPol2d/HqfZifRTL56lJkLZKJZ37z66QKB