環球科學朝聖

第一節 富蘭克林把天上之電引到人間

　　富蘭克林的父親是個手藝人，靠製造蠟燭和肥皂維持家庭生計。他家有10個孩子，富蘭克林排行第八。他從小就喜歡讀書，五歲時就自己學會了寫字，但是由於家境不好，孩子又多，直到八歲父親才把他送進一所拉丁文學校讀書。隻讀了兩年，父親拿不起學費了，他隻得退學回家，幫助父親做蠟燭。

12歲那年，富蘭克林來到他哥哥詹姆士經營的小印刷所裏當學徒，此後他當了近10年的印刷工人。雖然工作很辛苦，但他的學習從未間斷過，沒有錢買書，他就從夥食費中省下錢來買書。靠買書根本不夠讀，他就利用工作之便，和幾家書店的學徒交上了朋友。他們將書店的書偷偷地拿來借給富蘭克林，富蘭克林一讀就一個通宵，第二天清晨便還回去，書店老板就不會發現。他閱讀的範圍很廣，從自然科學、技術方麵的通俗讀物，到著名科學家的論文以及名作家的作品，他無所不讀。他還利用這段時間，把在學校裏兩度考試不及格的算術學了一遍。

1721年，富蘭克林曾在《新英格蘭報》做過一段臨時編輯，遇到一位以博學多才而聞名的老編輯弗恩。富蘭克林每次交稿時，弗恩總是提醒他同樣的一句話：“如果你對某一個字的寫法沒把握，就查字典。”他還規定，富蘭克林每天都要寫一篇文章放在他桌上的盒子裏。如果哪一天沒有看見稿子，他就會敲著桌子問道：“文章呢？”

在弗恩的嚴格要求下，富蘭克林在寫作上進步迅速，後來還參與了美國《獨立宣言》的起草。弗恩去世時，富蘭克林懷著敬畏和崇拜的心情整理他的遺稿，意外地看到了這樣一句話：“孩子，其實我不是你心目中的那個人。我並不懂寫作，每個單詞都得查字典，一篇稿子要看上幾十遍。當然為了生活，我給自己創造樹立了一個權威的形象。你讓我教你，我盡量去做，其實多數時候是你自己在打磨自己。”富蘭克林簡直不敢相信，弗恩竟然近似於寫作盲。同時他也明白了弗恩的良苦用心，他用持之以恒的嚴格要求，把富蘭克林的寫作才能一點一點地打磨出來了。

外人嚴格要求固然有助於一個人的成長，但這畢竟是外因，關鍵還要靠內因起作用。富蘭克林有一個習慣，每天晚上都把一天的情形重新回想一遍。一段時間後，他發現自己有13個很嚴重的毛病，比如浪費時間，為小事煩惱，和別人爭論衝突等。富蘭克林認為，如果自己不能改正這些毛病，就不可能取得什麽成就。於是，他就製定了一個計劃，每周選出一個毛病加以克服，在這一周裏每天都要記錄，做得不好的地方第二天務必改進。在下一周，再挑出一個毛病來，用同樣的方法加以克服。就這樣，他整整用了兩年多時間，才把自己身上所有的壞毛病都改掉了。

1727年秋，富蘭克林在費城和幾個青年共同創辦了“共讀社”，組織小型圖書館，幫助工人、手工業者和小職員進行自學。每個星期五晚上，他們就聚集在一起，討論有關哲學、政治和自然科學等問題。

富蘭克林還不到30歲時，就通過刻苦自修，成為一位學識淵博的學者和啟蒙思想家，深受人們的愛戴。不僅如此，他還成為一位偉大的科學家和發明家，他在電學方麵的實驗和發明，為他贏得了世界性聲譽。

1746年，一位名叫斯賓士的學者來到波士頓講學。在講學過程中，他不時地用萊頓瓶做表演。斯賓士就像變戲法一樣，讓一條長長的火花從萊頓瓶裏竄出來，打在第一排某個自願者的身上，那人一聲大叫，就從自己的座位上被打了出去。斯賓士又用萊頓瓶的火花向一隻母雞擊去，那隻可憐的母雞就像被雷擊了一樣倒地而死。

斯賓士的表演將觀眾籠罩在一片恐怖之中，富蘭克林也看了斯賓士的表演，但他沒有像其他人那樣感到惶惶不安，而是從中受到了啟發。他決心進行電學方麵的研究，揭開萊頓瓶放電的奧秘。他的好朋友英國皇家學會會員柯林遜從倫敦給他寄來了萊頓瓶，這使他興奮不已，馬上動手做實驗。通過實驗他發現，沒有人們所說的什麽“玻璃電”、“樹脂電”，電隻有一種，這就是沒有重量的電流質。電流質帶正電，缺少電流質就表現為負電。為了把正電和負電區別開來，他首創了正負號表示法。

在一次實驗中，富蘭克林把十幾個萊頓瓶連在一起，以加大電的容量。他妻子不慎碰到了萊頓瓶的金屬杆，受到了電擊。富蘭克林從萊頓迸發出的長長的火花，不禁聯想到下雷雨時天上的閃電，這二者極其相似。地麵上的電與天上的電是不是一回事呢？

富蘭克林認為，在地上摩擦得到的電火很像天上的小雷電。但要想證明這二者就是同一個東西，必須從天上采集到雷電，看看它是不是萊頓瓶裏貯藏的電。1749年，富蘭克林寫了一篇題為《論天空閃電與地下電花相同》的論文，送交英國皇家學會，提議在高塔頂上豎一根鐵杆來搜集雷電。自古以來，人們就對天電感到深奧莫測。在神話故事裏，雷電是宙斯的武器，更多的人則認為雷電是上帝的怒火。現在居然有人想拿雷電做實驗，很多人覺得這是大大地冒犯了天威，因此對他的提議堅決反對。他們甚至這樣說：“這位剛開始接觸電學的先生一上來就想把上帝和雷電分家，真是異想天開。”富蘭克林又提議以賣彩票的方法來籌款建塔，還是沒有得到響應。

望著高高的天空，富蘭克林不禁發起愁來。不借助高塔，怎麽才能把天電引到地上來呢？有一天，富蘭克林偶爾看到小孩子在放風箏，突然靈機一動，在雷雨天裏把風箏放飛到高空中，或許能把天電引到地上來。想到這裏，富蘭克林不禁興奮起來，他找來兒子威廉幫忙，用不易濕透的綢布製成了一個大風箏，風箏骨架的上端固定了一根長約30厘米磨尖了的金屬絲，它與風箏上的亞麻線係在一起，亞麻線的下端接在一段絲質繩上，還係上了一把金屬鑰匙。

1752年7月裏的一天，費城郊區上空烏雲密布，電閃雷鳴。在一塊寬闊的草地上，富蘭克林和兒子威廉不顧瓢潑般的大雨，把風箏放到天上。風箏越放越高，突然，一道閃電從風箏上空掠過，一段風箏線直立起來，好像被一種看不見的力量控製住了。富蘭克林覺得手中有麻木的感覺，他將手指靠近鑰匙，驟然間鑰匙上射出一串電火花。富蘭克林驚叫起來：“我受電擊了！”

為了更詳細地研究雲層裏電的本質和成分，富蘭克林又把閃電直接引到辦公室裏來。他把一根削尖的金屬棒固定在一根管子上，金屬棒下端接著導線，導線伸延到辦公室；導線在辦公室門口斷開，在兩個斷開的末端都接上小鈴，每當房子上方閃電放電時，小鈴就會響起來。小鈴一響，富蘭克林就急忙跑到辦公室，把從閃電中收集到的電匯集到萊頓瓶中去，然後做實驗。就在這一年的10月份，富蘭克林驗證了天上的電和地上的電是一回事。他在一封信中這樣寫道：“由此得來的電火可使酒精燃燒，並可以用來進行其他有關電的實驗。這些實驗平常是靠摩擦小球或小管來做的，這樣就完全證明這種電的性質和天空的閃電是相同的。”

富蘭克林對雷電的研究轟動了學術界，他那不顧個人安危的探索精神更是受到人們的讚揚，將他譽為“第二個普羅米修斯”。曾經對他的見解持冷漠態度的英國皇家學會徹底轉變了態度，授予他金質獎章，還在1756年授予他皇家學會正式會員的稱號。

就在富蘭克林取得成功的第二年，發生了一個悲劇。

俄國科學家黎赫曼為了驗證富蘭克林所做的試驗，在房頂上豎起一根長約兩米的鐵杆，金屬導線通入房內同一根金屬棒相連。當他走近金屬棒時，一個拳頭般大小的淡藍色火焰擊中了他的前額，使他當場身亡。

富蘭克林在試驗中也常常遭遇巨大的危險。有一次，他準備用電來擊斃一隻豚鼠，他所用的兩個萊頓瓶的容量比普通的大40倍。試驗時一不小心，他的身體和一隻手都遭到了電擊，有好幾分鍾失去了知覺，直到第二天早上，他的肩膀才慢慢恢複知覺。他用風箏做試驗時，原本想要利用鐵絲傳導，在雲間充電。如果雷電真的擊中了風箏，他就會難逃一劫。

黎赫曼的去世讓富蘭克林感到很悲痛，但他並沒有因此而退卻，而是把對雷電的研究深入下去。

按照富蘭克林的設想，如果能在高大建築物的頂端安置一種尖端裝置，就有可能把雷電引入地下，從而避免再發生黎赫曼那樣遭受雷擊的悲劇。他把這種避雷裝置稱為避雷針。經過試用，果然能起到避雷的作用。就這樣，避雷針的發明就成了早期電學研究中的第一個有重大應用價值的技術成果。

避雷針剛出現時，卻遭到教會的敵視，他們把它視為邪端，說什麽裝上了富蘭克林的這種東西，不但不能避雷，反而會引起上帝的震怒而遭到雷擊，有些居民也認為它是不祥之物，法國曾一度下令禁止使用避雷針。1755年新英格蘭地區的安角發生強烈地震，波士頓一位有名的教士竟將地震的起因歸結為富蘭克林發明的避雷針。然而，事實最具說服力。1769年，意大利威尼斯一座教堂被雷擊毀，引起地下室的火藥爆炸，造成3000多人死亡。在費城等地，拒絕安置避雷針的一些高大教堂在大雷雨中相繼遭受雷擊，而比教堂更高的建築物由於裝上了避雷針，卻在大雷雨中安然無恙。到了1784年，避雷針已在全歐洲流行開來，有人甚至在雨傘上也接上了拖地的金屬線。100年後，費城建造一座教堂時，教會派人去問大發明家愛迪生是否要安裝避雷針，愛迪生回答道：“當然要裝！因為老天爺也有疏忽大意的時候。”於是，避雷針高高地挺立在教堂的屋頂上。

避雷針傳入法國後，當時的法國人把富蘭克林看作是蘇格拉底的化身，他的肖像被人們珍藏在枕頭下麵，而仿照避雷針式樣製作的尖頂帽，則成了1778年巴黎最摩登的帽子。避雷針傳入英國後，英國人曾廣泛采用了富蘭克林的尖頭避雷針。美國獨立戰爭爆發後，據說英國當時的國王喬治二世出於敵意，下令把英國全部建築物上的避雷針的尖頭統統換成圓頭，以示與作為美國象征的尖頭避雷針勢不兩立。

富蘭克林對科學的貢獻不僅在靜電學方麵，他的研究範圍極其廣泛。在數學方麵，他創造了八次和十六次幻方，這兩種幻方性質特殊，變化複雜，至今仍為學者們所稱道。在熱學方麵，他改良了取暖的爐子，可以節省四分之三的燃料，被稱為“富蘭克林爐”。在光學方麵，他發明了老年人用的雙焦距眼鏡，戴上這種眼鏡既可以看清近處的東西，也可看清遠處的東西。他和劍橋大學的哈特萊共同利用醚的蒸發，得到零下25℃的低溫，創造了蒸發製冷的理論。此外，他在氣象、地質、聲學及海洋航行等方麵也取得了不少成就。

1790年4月17日，富蘭克林與世長辭。他出殯的那一天，為他送葬的人有兩萬多，美國國會做出決議，為他服喪一個月，法國國民議會也做出決議，為他舉行哀悼活動。

科學家逸聞

低頭的準則

有一次，富蘭克林到一位前輩家拜訪。剛一進門，他的頭就狠狠地撞在了門框上，疼得他不住地用手揉搓，同時抬起頭來看去。這一看他更來氣了，不知怎麽搞的，這位前輩家的門框要比一般家矮一些。這時候，那位前輩走出來迎接他，見到他那副樣子，笑了笑說：“很痛吧？可是，這將是你今天來訪問我的最大收獲。

一個人要想平安無事地活在世上，就必須時時刻刻記住‘低頭’。這也是我要教你的事情，不要忘記了！”

從此，富蘭克林牢牢地記住了這位前輩的教導，並把它列為自己一生的生活準則之一。

科學小常識

神奇的萊頓瓶

1745年，普魯士的克萊斯特利用導線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘的玻璃瓶。當他用手觸及鐵釘時，受到猛烈的一擊。在這個發現的啟發下，萊頓大學的馬森布羅克在1746年發明了一種收集電荷的玻璃瓶，當時還搞不清楚保存電的究竟是瓶子還是瓶子裏的水，後來人們就把這個蓄電的瓶子稱作“萊頓瓶”。“萊頓瓶”出現後，曾被廣泛地運用到表演中，其中規模最壯觀的一次是法國人諾萊特在巴黎聖母院前做的。他邀請了以法王路易十五為首的皇室成員到現場觀看表演。他組織了700名修道士，讓他們手拉手排成一行，全長達900英尺，約275米。他讓排頭的修道士用手拿住萊頓瓶，排尾的修道士手握萊頓瓶的引線，接著讓萊頓瓶起電，結果700名修道士因受電擊幾乎同時跳了起來，在場的人無不為之目瞪口呆。

科學家逸聞

“喝水的美洲人”為了實現自己獨立開業的理想，1724年富蘭克林前往英國，原以為在這裏可以得到資助，但是進展很不順利，他隻好先留在英國的一個印刷所裏工作。英國的印刷工人大多是酒鬼，因為他們認為喝酒可以增長氣力，富蘭克林卻和他們不一樣，他認為節製飲食可以使人頭腦清醒，思維敏捷，提升效率，所以他不僅不喝酒，還是個素食主義者，印刷所裏英國人都嘲笑他是“喝水的美洲人”。富蘭克林根本不把這些嘲笑放在心上，他特別努力地工作，排字的速度總是最快，常常被指定排一些急活，所以他的工資要比印刷所裏英國人高得多。

科學家逸聞

無可代替

1785年，托馬斯·傑弗遜來到巴黎，接替富蘭克林出任駐法全權公使。這一天，他去法國外長的公寓拜訪。外長問道：“您代替了富蘭克林先生？”

傑弗遜回答說：“不，我是接替他，沒有人能夠代替得了富蘭克林先生。”

法國外長不解地說：“在我看來，您和他都是美國建國時期的偉大人物。流傳千古的《獨立宣言》就是由您執筆，經富蘭克林先生修改而成的。你們兩個人是分不出高低上下的。”

傑弗遜搖搖頭說：“不，我代替不了他。富蘭克林先生除在思想、政治領域之外，在眾多的其他領域裏也都取得了巨大的成就。在這個意義上說，確實沒有人可以代替得了他。”