第七章天堂盗火

富兰克林理所当，然是那个时期美国的首席科学家，他的才智包罗万象⋯⋯他永无休止地思索，盯住大大小小的各种问题。

卡罗尔·卡尔金斯

电为何物？自然科学常识告诉我们，电就是有电荷存在和电荷变化的现象，电荷则是物体或构成物体的质点所带的正电或负电。带异种电荷的物体相吸引，带同种电荷的物体相排斥，电荷的移动形成电流。

这些电学理论如今已是生活中再普通不过的常识了。可是在富兰克林以前的时代，电却使得地球上的亿万生灵备感困惑惊惧，百思不得其解，同时也激励着一代代矢志于科学事业的学者为解开电磁之谜而苦苦探索，殚精竭虑，耗尽毕生所学。这不禁使人想起了古希腊传说中的普罗米修斯，为了造福于人类，他毅然违抗众神之父宙斯的禁令，盗取天火，给人类带来温暖和光明，而他本人却因此而历尽磨难，忍受了比死亡更为可怕的痛苦。

富兰克林就是从天堂盗火的第二个普罗米修斯（康德语）。探险者的勇气、学问家的见识、工匠的技艺、诗人的热忱和贤哲的思辨精神——这些发明家所必备的素质，在他身上兼而有之。

富兰克林从少年时代起就十分喜爱自然科学。他勤奋好学，敏于思索， 遇事总喜欢追根求源，而且心灵手巧，常常无师自通。他涉猎的研究领域相当广泛，对机械、化工、天文、地质、生物、医学和光学等学科都有浓厚的兴趣。但由于生活的担子过于沉重，使得他不可能坐在实验室里潜心从事研究工作，然而，这并没有泯灭他对科学事业的钟爱。他时常把遇到的各种有趣现象和疑难问题记在脑子里或笔记本上，一有机会就动脑动手，搞一些有意义的发明创造。例如：儿时发明的调色板式的游泳加速器；在凯默印刷所制造的铜版印刷机；《穷理查历书》中对天文历法的研究；对一种无名腹绞痛病因的探讨，以及曾经被广泛推广使用的“富兰克林火炉”的发明，等等。这虽然都是些零散的小发明创造，但却有效地解决了生活中的许多实际问题，也处处显示出富兰克林作为一个自然科学家的巨大潜质。如今，富兰克林的个人事业如日中天，家境已十分殷实，还有戴维·霍尔等几个理想的经济合作伙伴为他分忧，他已经可以把生意上的事情托付于他人，把更多的时间和财力都投入到科学事业中去，创建他朝思暮想的私人实验室，进行他所感兴趣的科学研究工作。其中，有关电学方面的研究和实验耗费了他许多精力，并使他获得了巨大的成功。

早在公元前 600 年友右，古希腊的哲学家就发现，摩擦过的琥珀能够吸引细小的物体，这说明，人类对电和磁的认识由来已久。但是，对于电和磁的系统研究却是 17 世纪以后的事情。近代电学科学的起源在某种程度上与英国女王伊丽莎白一世的御医威廉·吉尔伯特有密切关系。他的《论磁石》一书在人类认识史上第一次明确地区分出了电的吸引和磁的吸引，认为电和磁是两种根本不同的东西。他还发现，除了琥珀之外，还有许多材料可以通过摩擦而产生静电，但也有的物质是不能通过摩擦而使之带电的。吉尔伯特的实验使电学研究有了重大突破，当时的人们认为：自然界中有两种电，一种是“玻璃电”，另一种是“树脂电”。电荷之间存在着同性相斥、异性相吸的现象。经摩擦产生的电可以通过某种方式将电荷传递给原来不带电的物

体。不仅如此，当一个物体接近带电物体而并不与之接触时，也可以使该物体电感应而产生带电现象，即静电现象。不久，欧洲人发明了摩擦发电的机械。荷兰科学家彼得·F·米森布鲁克在莱顿发明了最早的蓄电池，后来被称为莱顿电瓶，终于使无法驾驭的电有了容身之处。富兰克林的实验室里就摆着两只最新样式的莱顿瓶。

1746 年夏天，富兰克林重返波士顿，探望寡居的老母亲，祭拜已辞世一周年的父亲。宅门上的蓝色圆球门标依然是那么醒目，家中早已修茸一新， 摆上了考究的家具，但由于没有了堆积如山的皂烛，给富兰克林平添了几分陌生感。于是他漫步街头去追寻孩提旧梦，不想一下子被来自英格兰的阿奇伯尔·彭斯彭博士精彩的魔术表演吸引住了。

彭斯彭的所谓魔术其实是最简单不过的电学实验：他用摩擦生电的玻璃棒使彩色的纸屑翩翩起舞，用简陋的发电装置发出绚丽夺目的火花，当场击毙活蹦乱跳的母鸡，点燃远处的酒精⋯⋯。一个个惊险的节目令围观者为之振奋，不断爆发出热烈的喝彩声和惊叹声。面对此番情景，富兰克林当然不会像这些孤陋寡闻的乡下人那样躁动不安，但却被电的巨大魅力深深摄服了，并使他产生了许多疑问和联想，电到底是怎么产生的？“玻璃电”与“树脂电”有何区别？电火花和闪雷是否是一种东西？电能为人类所利用吗？

问号是开启科学之门的一把钥匙。带着这些思考，他与彭斯彭先生做了彻夜长谈，并花大价钱买下了博士所有的电学实验仪器和表演道具。儿子的这一举动使老母亲困惑不已，她知道儿子早已过了搞恶作剧的年龄，不会跟着这位“江湖术士”走火入魔，可为什么他对变戏法产生了这么大的兴趣呢？ 面对老母亲的重重疑虑，富兰克林耐心地对她解释道：“电是一种神奇的天赐之火，有了它人间会像天堂一样充满光明。”

富兰克林把刚刚落成的新居布置得既新颖又方便舒适。楼上是家人和亲友的起居室，楼下除厨房、餐厅外，成了名副其实的公共场所：临街的特大房间是邮局办公室；摆着棕色写字台和半圈软椅的那一问是印刷所的办公室；朝北避阳的书房里四面排满了书架，各种门类的书籍琳琅满目，从地面一直堆到天花板；向阳的那个最大的房间里堆放着各式各样的瓶瓶罐罐，里面盛着五颜六色的粉末，还有许多叫不出名字的机械、仪器、工具和一些栩栩如生的动植物标本，这里就是许多重大发明的诞生地——富兰克林实验室。

富兰克林如法炮制了彭斯彭的魔木，观众有他的家庭成员、共读会和哲学会的成员，还有其他亲朋好友以及一些素不相识的陌生人，他们都对那美丽的电光和它产生的神奇的力量惊叹不已，并认为这一研究必是前途无量， 纷纷以各种方式支持富兰克林的工作。共读会的老朋友和哲学会的专家们经常聚在一起，与他共同研究电的奥秘。技术纯熟的银匠辛恩设计出一台机器， 大大减轻了摩擦玻璃的劳动强度。失业大学生金纳斯利充当了电学实验记录员和仪器保管维修工作。富兰克林的研究工作还得到了学术界要人的关心帮助，费城图书馆的购书人、英国皇家学会会员彼得·柯林森时常给他邮寄一些电学方面最新的图书资料和仪器。

经过一段时间的潜心研究探索，富兰克林得出了自己的结论：电不是经由摩擦产生的，而是通过摩擦集中起来的，它是物质中的一个元素。某些科学家提出的电分为玻璃电和树脂电的“二流体理论”是不科学的。电是单一流质。每个物体都具有一定量的电，摩擦只能使电从一个物体转到另一个物

体上，它的总电量保持不变，得到电的物体带阳性电（＋），失去电的物体带阴性电（一）。这样，富兰克林成了世界上第一个使用正电与负电概念的人，从而为电荷守恒定律的发现奠定了理论基础。通过认真研究，富兰克林正确地解释了前人发明的莱顿瓶的原理,并使“富兰克林板”——即锡板之间有玻璃片的平面电容器得以问世。

鉴于富兰克林在电学研究方面做出的杰出贡献，他的名字被国际物理学界命名为公认的电量单位——若一个电荷位于真空中，在距离它 1 厘米处有

一个带同种电的点电荷，当它们之间的相斥力为 1 达因时，则该电荷的电量规定为 1 富兰克林。1 富兰克林等于现在通行的电量单位 1/3·10-9 库仑。不辞劳苦的实验使电学研究有了突破性的进展，大自然的奥秘被富兰克

林一个个揭开了，使他沉浸在一连串成功的喜悦之中。不过富兰克林并没有因取得了巨大成绩而沾沾自喜，固步自封，在给柯林森先生的信中，他抒发了一个科学家勇攀高峰的精神和虚怀若谷的气度，他写道：“⋯⋯在进行这些实验时，我们建立了多少很快就被自己发现不得不摧毁的美妙体系啊！假如没有发现电的其他用途，这一点无论如何也不可忽视，即它能够有助于使一个骄傲的人变得谦虚⋯⋯”

谦虚的富兰克林似乎永远也不会满足，他总感到还有许许多多的问题等待他去探索解决，但是他却遇到了一个难以逾越的障碍——缺少时间。作为商人，他的工厂和店铺需要他去操持经营；作为议会秘书，他必须自始至终地旁听议员们冗长的争论，写出详实的记录和经得起推敲的议案；还有正在创建中的学校、医院以及邮政局的大量事务等等，都需要他去筹划决策，当他把这一切处理完毕之后，他的时间和精力已经几乎消耗殆尽了。鱼和熊掌不可兼得。思忖再三，富兰克林断然作出了一个令许多人感到意外的决定。1748 年 1 月，他与工长霍尔先生达成了一个合作经营协议：由霍尔全权管理

印刷厂的一切业务，每年向厂主交纳 500 英镑，为期 18 年，届时印刷厂归霍尔所有。富兰克林之所以要离开他亲手创建、如今正财源茂盛的印刷厂，决非一时心血来潮，而是由坚定的信念和崇高的理想追求使然。作为商人和业主，他已经取得了巨大的成功，积累起了相当可观的财富并过上了舒适的上流社会的生活。但在政界，他不过是一名只有参与权没有表决权的见习生， 还没有获得更好地为公众服务的权力。在自然科学研究领域，他感到自己只是一个在海边拾贝壳的孩子，只有全身心地投入，方能获取大海深处的瑰宝奉献给自己的同胞。而只有退出商界，他才会有充足的精力为公众服务，才可能有更多的时间从事自己所挚爱的科学研究事业。

此时，他仍然牢记着“穷理查”的那句至理名言：“若不想死后被遗忘， 或者写些值得读的东西，或者做些值得写的事情。”

市场街的那栋小楼不知不觉地变得狭小拥挤了，前来办理印刷、邮政业务和拜访富兰克林的人如潮如涌，不断增加的实验仪器和书籍改变了房主最初设计的格局，他的实验室已经没有插针之地了。于是，在瑞斯大街和第二大街的交汇处，一座气派而实用的楼房拔地而起，成了富兰克林在费城的另一座新居。“穷理查”曾经语重心长地告诫人们，“搬家三次，如遭火灾”， 而他的人物原型此时的感觉却恰恰相反，“我现在有望免除自己愿意承担的以外的其他事务，并且享受我视为最为幸福的东西：读书、研究、实验，以及同乐意将其友谊或交情惠赐于我的那些睿智而高尚的人们广泛地交谈的闲暇”。这一次富兰克林搬进了真正属于自己的家，邮局和印刷所办公室留在

了原处，把穿梭不息的人流和嘈杂的噪音也留在了那边。在这里，实验仪器和机械设备各得其所，图书资料排列得井井有序。女儿的琴声是那样悦耳动听，使作父亲的也常常禁不住引吭高歌，并在回肠荡气、飘渺优雅的音乐世界里不断地产生出遐想、灵感和创造的冲动。日夜埋头于实验室和阅读的富兰克林开始发福了，饱满的天庭，宽阔的面颊，一抹长发飘逸在脑后，超人的智慧和辛勤的探索己在他的额头留下了明显的印记。儒雅的风度简直令人想象不出他曾经是个扎着皮围裙的小学徒和推着板车踽踽独行的小业主，看起来倒更像一位出身名门的绅士和超然物外的学者。

经过一段时间的研究探索，富兰克林对电流与闪雷的相同点有了深刻的认识，他在 1749 年 11 月 7 日的一个记录中明确写道：“（1）发光。（2） 光的颜色。（3）方向弯曲。（4）移动迅捷。（5）金属传导。（6）爆开时有噼啪声或杂响。（7）在水中或在冰里能够维持下来。（8）旁开其通过的物体。（9）毙杀动物。（10）融化金属。（11）引着易燃物。（12）硫磺味道。”在他看来，所有结论都确凿无误，惟有一点由于缺乏证据而难以定论， 即电流受尖头的吸引，而闪雷有这种性质吗？富兰克林心想：“既然电流与闪雷在所有能够比较的特征上都相同，难道它们在这一点上就不相同吗？进行这项实验吧！”勤奋执著的科学家决心通过亲手做的实验来揭示这一奥秘。

富兰克林决定进行这一重大实验并不仅仅出于好奇心，他的目的是要解决这一科学论题，以便让真理造福于人类。因为关于“尖头物体能吸走或发出电火花”的说法曾使他浮想联翩，由此产生了制造避雷针的念头。他在给友人的信中写道：“如果证明事情确实如此的话，那么，是否可以把这一知识用于为人类服务，以便保护房屋、教堂、船舶等免遭雷击呢？其办法是在这些建筑物的最高部分安装一个形尖如针的铁条，该铁条应镀金以防锈，在铁条的底部连以铁丝，从建筑物的外面通到地面，或绕着船上的支桅索而下， 从船边延伸入水。”

避雷针的设计又使他突发奇想，制订了一个测试含闪雷的云是否带电的别出心裁的方案：在高耸的塔楼顶部设置一个绝缘的岗楼，将一个尖头铁棍弯曲着向上伸出门外，引一根铁棍入地面或接触水面，当雷云经过时铁棍会从云中把电火引过来，站在岗楼上的人此时可能会带电并发出电火花，“如果认为人有危险（我不这样认为），就让他站在岗楼的地板上并用一个一端固定在铅皮顶上的线圈不时地靠近铁棍，他用蜡手柄握住它”。这一方案表明，富兰克林当时对雷电的理解虽已处在时代的前列，但仍有缺陷，所以他并不清楚这项实验会有多么大的风险。

抑制不住的冲动使富兰克林在这一年圣诞节的前两天做了一次实验，他原想为即将到来的圣诞节创造出一个奇迹，不想却差点酿成一场惨剧。

在实验中，富兰克林准备用从两只大玻璃缸中引出的电杀死一只火鸡， 当他“一只手在联接着的顶部电线上，另一只手握住与两个缸体表面都相连着的一根链子”时，突然窜出一道耀眼的电火，同时发出了如同放爆竹一样的巨大响声，富兰克林应声倒地，整个身子在剧烈地颤抖，握着链子的手蜡缩成鸡爪状，双目紧闭，面无血色。十几分钟之后，富兰克林才清醒过来， 他慢慢睁开眼睛，用微弱的声音告诉周围的人：他似乎见到了上帝。

科学家也是人，他们也会犯错误。而科学家的过人之处恰恰在于他们能从错误和失败之中揭示出鲜为人知的真理的奥秘。从这次挫折中富兰克林得出了一个结论：串联起来的足够多的电瓶可以释放出如同闪雷那样巨大的电

流。下一步要做的就是让闪雷自己来证明：我就在剧烈地放电！

1751 年 10 月，富兰克林被选入费城参议院，同时，他正在为创建一所新的学院和新的医院而日夜奔忙，越来越多的公务占去了他大量宝贵的时间，科研和实验只能安排在公务之外的间隙时间里进行。忙碌之余，富兰克林时常挂念远在波士顿的老母亲，由于公务缠身他无法回乡探亲，便时常向家中写信，以表达对老人家的思念和安慰。在这些信中，富兰克林总是以轻松愉快的笔调谈论自己、太太和子女，讲述家庭琐事和邻里趣闻，避而不谈他在科学实验中所遇到的危险和困难，以免使老人操心费神。在圣诞节到来之前，他又给母亲写了一封报平安的家信，信中有这样一段话：“关于我自己，眼下过得十分惬意，感谢上帝的慈悲，我的身体还可以。我读书多，骑马少，做别人的事多，做自己的事少，一有闲暇就休息，高兴时就找朋友， 年复一年。最终的时刻终将会来临，到那时我但愿能听到这样的话：‘他活着对大家有益’，而不是‘他死时很富有’。”

母亲的回信不多，由于年迈体衰，她写信时手抖得很厉害。她在一封信中告诉富兰克林，她对儿孙们的一切都感到满意放心，除了想去见见丈夫以外，她现在已别无所求了。富兰克林知道母亲所剩的时间不多了。他深知， 老人晚年的幸福几乎都与儿女们生活和事业上的圆满连在一起，所以他更加努力地进行他的试验，真心地希望母亲能够把成功的喜讯带给父亲，以弥补一下他 17 岁负气离家出走给父母造成的不安和痛苦。

一段时间以来，富兰克林一直在试图验证他的关于闪雷与电的性质相同这一假设，他正在寻找一座高的建筑物，以便能从天空的云层中引下电流， 实现他的这一实验。1752 年的 6 月，闷热的夏季到来了，天空经常阴云密布， 雷雨交集。望着变幻莫测的天空，富兰克林陷入了苦苦的思索。忽然，他想起了儿时放的那只蓝色的大风筝，蓦地，一个大胆的想法闯入了他的脑际： 借助一只普通的风筝就可以便利地进入带雷的云区，从而完成他期待已久的实验。于是，他立即与 21 岁的儿子威廉一起动手，精心制作了一只大风筝—

—两根木条拼装成风筝十字形的骨架，上面蒙上一块丝绸，便形成了它的身躯和两翼。然后，他们在风筝的上端固定了一根尖头的金属丝，在风筝的末端绑上一把金属钥匙。

一天，天色阴沉，电闪雷鸣，富兰克林和威廉把风筝升入天空。时间一分一秒地过去了，父子俩焦急地观察着，却没有发现任何带电的迹象。忽然， 一团乌云飘来，富兰克林猛然间发现：风筝线尾端的麻绳纤维相互排斥地耸立起来，就像悬垂在普通的导体上一样。他感到一阵狂喜，下意识地伸手指向钥匙，结果受到了强烈的电震。大雨很快自天而降，当雨水打湿了麻绳时， 他看到了美丽异常的电火花。

实验成功了，人类可以自豪地宣布：闪雷与电是同一物质。富兰克林高兴得难以自持。但为了进一步研究整理这一研究成果，让这一消息发表在自己的报纸上（另一个原因是他公务繁忙），富兰克林父子把这一秘密一直保持到了 10 月份。10 月 19 日，富兰克林关于电风筝实验的第一篇报道在《宾夕法尼亚报》上发表了，对费城电风筝实验的细节作了全面详细的介绍。

根据电风筝实验的结论，富兰克林开始考虑他的下一个研究计划了—— 发明避雷针。在 1753 年的《穷理查历书》中，富兰克林畅谈了他关于避雷针的构想。他写道：“准备一根小铁棒，但要有一定长度，一端伸入潮湿的地下三至四英尺，另一端要高出建筑物顶端六至八英尺。在铁棒的上端绑上一

英尺普通编织针那么大的铜丝，磨出一个尖头。铁棒可以用一些小锁环固定在房屋上。如果房屋或谷仓是长形的，可以在两侧各竖上一根带尖头的铁棒， 用一根金属线连接起来。一幢这样装置的房子就不会被雷电所击毁。闪电被尖头吸引通过金属线进入地面而不会损坏任何物品。同样，在船的桅杆顶端安装尖头铁棒，从铁棒底部接出一根金属线顺桅索延伸至水中，船只也会免遭雷电伤害。”

大约在同一时期，富兰克林还搞了另一项雷电实验：将一根削尖的铁棒固定在烟囱顶端向上伸出九英尺，从铁棒底部伸出一根金属线穿过屋顶下的玻璃管，并通过楼梯引下来与铁矛连接，在楼梯上将金属线分开，每头各系一只小铃铛，再用丝线在铃铛之间悬起一只小铜球，每当雷云经过时铜球就会摆动并敲响铃铛，而上方引出的电火花又可以给电瓶充电。这一实验再度证明了闪雷就是电以及尖端吸引和放电的原理，并且证明可以利用这一原理使人类避免遭受雷电的袭击。富兰克林把这种装置安装在宾夕法尼亚学院和政府大厦的尖塔上，这大概就是富兰克林发明并实际使用的最早的避雷针了。当他邀请人们前来参观避雷针时，人们对这一重大发明惊叹不已。但有一位肥胖的阔太太对此却大惑不解：“这么一根尖铁棒棒能有什么用呢？” 富兰克林彬彬有礼地回答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用呢？”周围响起了一片友好的笑声。

科学事业的进步取决于科学家的辛勤劳动和他们无私的奉献精神。人类在征服大自然的道路上迈出了可喜的一大步，而富兰克林则是这一进步的主要推动者之一。他的前进的步伐是那么果敢坚定，义无反顾，使得那些嫉妒成性和吹毛求疵的人们也不得不心悦诚服，自叹弗如。起初，伦敦皇家学会对于来自混沌初开之地费城的报道根本不予理睬，1750 年圣诞前夕那次致命的“电火鸡”实验只引起了一些人轻蔑的嘲笑，尽管柯林森先生竭力推荐也未能引起应有的重视。因此富兰克林将自己关于实验的记录和总结进行了整理，以《关于电荷的观察实验》为题于 1751 年 4 月公开发表。这一研究成果引起了欧洲学者的关注，并产生了很大的争议。后来，法国人马斯—弗朗索瓦·德阿里巴赫德和德·洛等人也进行了类似的实验，进一步证实了富兰克林的研究结果。事已至此，伦敦皇家学会才开始以审慎的目光研究这位北美学者不时传来的信息，电风筝实验成功后，富兰克林撰写的《论闪电与电气之相同》的论文终于在同年底得到皇家学会的认可。其时在巴黎、伦敦等地进行的类似的电学实验以及在高层建筑上安装避雷针等类似的实验已不能再视为创举，因为按照富兰克林公诸于世的研究报告，任何一个稍有常识的人都可以使其再现。对于伦敦皇家学会曾表现出的轻蔑冷淡，富兰克林毫不介意，他坚信事实胜于雄辩，与其把精力用在为自己表白辩解上，还不如投入到新的研究和实验中去。伦敦皇家学会终于被富兰克林的成就所震撼，于1753 年 11 月 30 日将该学会的最高奖励——戈弗雷·科普利奖章授予富兰克

林。1756 年 4 月 29 日，又通过了接纳他为学会会员的决议。这位曾经以“多古德夫人”的笔名为不能上大学而自我解嘲的小学生终于圆了他的大学梦： 享有盛名的哈佛大学、耶鲁大学先后授予这位文坛骄子和科技奇才荣誉文学硕士学位，自学成才的富兰克林终于堂而皇之地跻身于科学的圣殿之中。

荣誉和奖励接踵而至，但却难以排遣富兰克林内心的歉疚和遗憾，他的母亲在电风筝实验取得成功之前就与世长辞了，未能听到这一连串的喜讯， 无法用它们去慰藉老父的在天之灵。两位老人家在那个冰冷的世界里一定会

翘首企盼，遥祝儿子的事业圆满成功。