?雷電之謎的揭開

今天，稍有常識(shí)的人都知道雷電是一種自然現(xiàn)象，但千百年來，我們的祖先都無法對(duì)此做出正確解釋。東方人認(rèn)為雷電是雷公、雷母要懲罰做壞事的惡人；西方人則普遍相信“雷電是上帝發(fā)怒”的說法。一些有識(shí)之士，試圖解釋雷電的起因，都沒有成功。直到18世紀(jì)中期，美國著名的科學(xué)家、政治思想家富蘭克林才揭開了這一自然之謎。

1745年冬，電學(xué)界傳出一個(gè)驚人的消息，德國科學(xué)家克萊斯特和荷蘭科學(xué)家馬森布羅克幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)了電震現(xiàn)象，并制作了萊頓瓶。所謂萊頓瓶就是為電而造的一座“倉庫”，可以把電荷儲(chǔ)存起來。當(dāng)人接觸到帶電的萊頓瓶時(shí)，就會(huì)受到強(qiáng)烈的電擊，同時(shí)它還會(huì)產(chǎn)生出電火花和“噼啪”的爆裂聲，向人們顯示了電的威力。不過，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們對(duì)這種蓄電器的作用和原理還不清楚。盡管如此，萊頓瓶第一次實(shí)現(xiàn)了電可以人工控制的理想，人們可以用摩擦出來的電，進(jìn)行許多電學(xué)現(xiàn)象的觀察了。

1746年秋，蘇格蘭一位科學(xué)家來到波士頓，當(dāng)眾作了萊頓瓶蓄電的表演。這次表演在波士頓引起了極大的轟動(dòng)。40歲的富蘭克林觀看表演后，立刻被它吸引住了。他立即想方設(shè)法購買了實(shí)驗(yàn)儀器，來探索其中的奧秘。

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，富蘭克林得出了一些重要結(jié)論：電火花并不是由摩擦產(chǎn)生，而是被收集起來的；電是一種在物質(zhì)中彌漫著、又能為其他物質(zhì)特別是水和金屬所吸引的基本要素；萊頓瓶外金屬箔上所帶的電荷和里邊所帶的電荷恰恰相反：一邊是正電荷，一邊是負(fù)電荷，它可以用數(shù)學(xué)上的正負(fù)概念來表示和說明。富蘭克林得出的這些結(jié)論，是當(dāng)時(shí)最為科學(xué)的，他揭開了萊頓瓶的秘密，他把正電與負(fù)電用正號(hào)(+)和負(fù)號(hào)(-)表示，是電學(xué)史上的一個(gè)創(chuàng)舉。從此，電學(xué)開始走向準(zhǔn)確的定性方向。(123shoppingwar.com)

富蘭克林把自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫信寄給了倫敦皇家學(xué)會(huì)，并被編成《富蘭克林在美國費(fèi)城所作的電學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀察》一書出版。這本書問世后，立即轟動(dòng)了歐洲和美洲。緊接著，富蘭克林又對(duì)雷電現(xiàn)象產(chǎn)生了強(qiáng)烈的興趣。隨著富蘭克林對(duì)雷電的研究越來越深入，他越來越覺得，雷電發(fā)生時(shí)，它的閃光和聲音，跟萊頓瓶上正負(fù)電荷短路時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象十分相似。于是他大膽斷定：雷電是自然界的電，它和萊頓瓶中的電是同樣性質(zhì)的。接著，富蘭克林又作了進(jìn)一步的設(shè)想：既然萊頓瓶里的電可以引進(jìn)引出，那么自然界的雷電也應(yīng)該能通過導(dǎo)體引到地下。頓時(shí)，他的腦海里閃現(xiàn)出科學(xué)思維的火花：在教堂的頂端裝上一根尖形的金屬棒，再用電線把金屬棒與地面相連。這樣，就能將空中的電引到地下去，同時(shí)確保了教堂的安全。

1752年5月，富蘭克林得到一位法國朋友的幫助，在巴黎豎起了一根12米高的鐵桿進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。當(dāng)一片烏云飛過鐵桿時(shí)，用手指接近鐵桿，果然冒出了火花，從而證明了從鐵桿上引下來的雷電，其性質(zhì)同萊頓瓶中的電是相同的。但是，富蘭克林對(duì)這樣的實(shí)驗(yàn)并不滿足。他決定不惜以生命為代價(jià)做一次驚人的實(shí)驗(yàn)：把天上的雷電引進(jìn)萊頓瓶里去！

1752年7月的一天下午，天氣悶熱，天色昏暗。富蘭克林帶著他的兒子，來到渺無人跡的曠野里。父子倆準(zhǔn)備了一個(gè)大風(fēng)箏，這個(gè)風(fēng)箏是用絲綢做的，風(fēng)箏的頂端安有一段長(zhǎng)長(zhǎng)的鐵絲，牽引風(fēng)箏的是一根麻繩，繩的末端系著一塊綢帶，在綢帶和麻繩之間還掛了一把鑰匙。他們還帶來了一個(gè)萊頓瓶。突然間天空烏云滾滾，狂風(fēng)陣陣，雷聲隆隆，捕捉天電的好時(shí)機(jī)到來了。他們立即行動(dòng)起來，看準(zhǔn)風(fēng)向，風(fēng)箏被迅速地放入高空。

隨著風(fēng)云積集，一道耀眼的閃電劃破天空。一塊烏云從風(fēng)箏上空迅速地滾了過去，傾盆大雨自天而降。霎時(shí)間，富蘭克林發(fā)現(xiàn)，繩子上的纖維都豎起來了。原來，金屬線已經(jīng)吸收了云的電荷，并把它引到了風(fēng)箏線上。富蘭克林用手指靠近繩子上下移動(dòng)，說也奇怪，繩子上那豎起來的纖維，竟會(huì)隨著手指的移動(dòng)而上下擺動(dòng)。他小心地用手指觸了觸鑰匙，只聽“噼啪”一響，一個(gè)藍(lán)色的電火花跳了出來，他的手腕一陣發(fā)麻。這說明：風(fēng)箏上的鐵絲傳導(dǎo)了雷電，被淋濕了的牽引線又把雷電傳到了下面的金屬鑰匙上。接著，富蘭克林再把風(fēng)箏升高一些，把鑰匙接在萊頓瓶上，開始將雷電儲(chǔ)存起來。

收回風(fēng)箏后，富蘭克林父子提著萊頓瓶急忙趕回家。他想證實(shí)的是：天上的雷電是否已儲(chǔ)存在萊頓瓶里，又能否把它再從萊頓瓶中引出來。到家后，他用儲(chǔ)存在萊頓瓶中的電，做點(diǎn)燃酒精燈的試驗(yàn)，結(jié)果，火花馬上點(diǎn)燃了酒精燈，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的成功說明了閃電確實(shí)是一種放電現(xiàn)象，它和實(shí)驗(yàn)室的電火花完全一樣。電閃雷鳴是天空中的“萊頓瓶”在放電，雷雨云是一個(gè)電極，大地是另一個(gè)電極。舉世聞名的電風(fēng)箏“費(fèi)城實(shí)驗(yàn)”，打破了天電是“圣火”之類的神話，雷電之謎終于完全被揭開了。

富蘭克林的實(shí)驗(yàn)和觀察又導(dǎo)致了避雷針的發(fā)明。這是電學(xué)的首次應(yīng)用，也是一次重要的應(yīng)用。富蘭克林建議在建筑物屋頂設(shè)置尖頭金屬桿，并把與金屬桿相連接的導(dǎo)線引到地面，這種避雷針能使云層安全放電，因而能保護(hù)建筑物本身。1782年，僅費(fèi)城一地采用的避雷針就有400根。如今250年過去了，避雷針仍然忠實(shí)地屹立在世界各地的高大建筑物上。

富蘭克林在電學(xué)理論方面也作出了不可估量的貢獻(xiàn)。他提出了著名的“電荷守恒”概念，創(chuàng)造了許多電學(xué)用語，這些專業(yè)詞匯在現(xiàn)代電學(xué)中仍然使用，例如：正電、負(fù)電、電池、電容器、充電、放電、電擊、電工、導(dǎo)體等等。

此外，他還有許許多多的發(fā)明創(chuàng)造，尤其是改進(jìn)了火爐，發(fā)明了老年人戴的雙焦距眼鏡。他設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)合理，既可節(jié)省燃料又容易散熱的新式火爐，后來被命名為“富蘭克林式火爐”?；馉t發(fā)明后，專利局的人誠懇地對(duì)他說：“您為人類造了福，所以您應(yīng)該擁有專利，作為我們對(duì)您的酬謝?！备惶m克林回答道：“不!該受我酬謝的人多著呢，難道我們?cè)谌粘Ｉ钪邢硎軇e人的發(fā)明還少嗎?我覺得，要是我做出了一點(diǎn)小小的發(fā)明，我就應(yīng)該把這個(gè)發(fā)明慷慨地獻(xiàn)給大家，作為我享受別人發(fā)明的酬謝。”

富蘭克林不僅是一位科學(xué)家，以其科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明贏得人們的尊敬，而且還以自己偉大的人格和在政治、社會(huì)活動(dòng)中的杰出貢獻(xiàn)受到美國人民的衷心愛戴。