热爱科学
即使我相信自己能够完全克服骄傲,但有时候很可能又会因自己的谦逊而忽略它。——富兰克林
改造取暖火炉
经过了十几年的辛勤劳动,富兰克林现在终于可以过上安定富足的生活,不必像以前那样整天为衣食奔波了。
稳定的生活,带来了充裕的时间,使他有可能阅读他那心爱的书籍了。费城图书馆是他经常光顾的地方,一去就是大半天。富兰克林的好朋友朗思每年从伦敦寄来一大堆新出版的书籍,捐献给图书馆。
1742年冬天,富兰克林在图书馆里找到了一本劳勃脱·鲍伊尔写的《鲍伊尔讲义》。其实,这本书富兰克林很早就读过了,不过那时他还是个小孩子,所以许多问题根本就没有看懂,更别说全部领会书中的意思了。
现在富兰克林又见到了这本书,就像见到了好久不见的朋友一般,分外亲切。于是他办了借书手续,兴冲冲地带着讲义,回到家里。
朵布蕾像往常那样高高兴兴地接待着他。她既是贤内助,又是协助他奠定事业的好帮手。朵布蕾知道富兰克林酷爱读书,又热衷于公益事业,他的每秒钟都是珍贵的,因此她总是尽可能把家务和印刷厂的业务承担起来,使丈夫有更多的时间去读书和为公众做一些有益的事。她不仅热爱着她的丈夫,而且对他怀着深深的敬意。
富兰克林一踏进起居室,就看到壁炉里已燃起了熊熊的炉火,壁炉前放着一只高背的摇椅,摇椅旁有一只小茶几,上面摆着咖啡杯、糖罐和牛奶壶。
朵布蕾接过了丈夫的大衣和帽子,挂到衣架上,然后到厨房煮咖啡去了。
这是一个严寒的冬天,尽管富兰克林坐在吐着长长火舌的壁炉前,可是屋子里仍然弥漫着一股寒气,使富兰克林感到没有向火的后背有些发凉。
不多一会儿,朵布蕾端着咖啡壶回到屋里。她把滚烫的咖啡斟到杯子里,放上糖和牛奶,顺手拿汤匙在杯子里搅了几下,然后把杯子递到富兰克林的手里。
富兰克林正在专心地读书,突然一阵扑鼻的咖啡香味,送到他的鼻子里,转移了他的注意力。富兰克林知道自己的妻子给自己送咖啡来了,他抬起头来,感激地对朵布蕾笑了笑,并接过了咖啡杯。可是当他的手指接触到他妻子的手指时,只觉得她的手指简直像冰一般冷。
“啊,你怎么啦?你的手为什么这样冷?”他关切地问。
“哈哈!”朵布蕾笑开了。她是一个心情开朗的女人,对什么都是乐呵呵的。
“还能怎么了,天气冷呗!你看我不是挺好嘛。”朵布蕾笑着说。
这原是一句极平常的话,可是对爱动脑筋的富兰克林来说,却引起了他的深思。
富兰克林刚从鲍伊尔的讲义里读到了这样一段话:最惊人的发现,都是经过人们不断的仔细观察而来的,而且不一定要用很精密的仪器去做实验,只要从一个配备齐全的厨房里挑选一些合用的东西就行了。
富兰克林端着热气腾腾的咖啡,面对着熊熊的炉火,心想:“是呀,美洲的天气确实很冷,尤其是今年。屋里虽然生了炉火,可是那炉火只能使坐在近处的人感到温暖。譬如拿刚才的朵布蕾作为例子吧,她和我同在一间屋子里,我坐在壁炉前感到热,她坐在离壁炉远一些的地方,她的手就冻得冰冷。”
一边想着,富兰克林一边回头看了看坐在窗边干活的妻子,顺手拉了张椅子,放在壁炉前,温和地说:“朵,亲爱的,请坐到火炉前边来吧。你那儿真是太冷了。”
“不,亲爱的,我不冷。你安心看书吧。”朵布蕾总是悄悄地坐在离丈夫较远的地方干活,以免影响他的安静。可是他那睡在摇篮里的女儿莎拉,却不体会她妈妈的苦心,“哇哇”地哭了起来。
富兰克林爱他的儿子,可是更爱他的女儿。他一听到莎拉的哭声,立刻放下书本,走到摇篮边,把女儿抱了起来。他亲了亲女儿的小脸。她的小脸蛋儿也是冰凉的。
“朵,你快来看看,小莎拉的脸都冻紫了呢。”他心疼地说。
朵布蕾听说小女儿受冻了,慌忙丢下手里的活计,接过孩子,把她裹在自己身上的羊毛围巾里,边拍着孩子,边在富兰克林刚才拉过来的那把椅子上坐下。
孩子安静下来了,不多一会儿又呼呼入睡。
富兰克林在壁炉里添了几块木柴,又坐下来继续思考。
屋外呼呼地刮着凛冽的寒风,恰好跟壁炉里“噼啪噼啪”冲向烟囱的火势,相互唱和。
风大了,燃料的消耗也增快了,如不及时添上木柴,炉膛里一会儿就只剩下一闪一烁的余烬。
有时还会忽然起一阵风,从烟囱里倒灌进来,闹得满屋都是黑烟,把人呛得又是眼泪,又是鼻涕。
“这种老式壁炉真的是太老了,有点不实用了。应该制造一种新的更实用的火炉了。”富兰克林想。
“这些木柴燃烧得很好,可它只给人以心理上的温暖,实际上它的热气百分之九十九都从烟囱里跑掉了。如果我把壁炉的炉膛拿出来,放在一个金属制成的圆形的或方形的箱子里,然后在前边开一个炉门,后边安上排除废气的管子,使空气形成对流。
“这样,新鲜的空气通过炉膛,帮助已经燃烧着的燃料充分燃烧,从而发出光和热量。这样,热量又通过金属的炉壁辐射出来,把整个屋子的温度升高。”
于是富兰克林开始设计一张又一张的草图,直至他认为合乎科学、切实可用为止。
他把图纸交给劳勃脱·格雷斯。格雷斯是费城的一个铁匠,也是富兰克林的朋友。他仔细地按着富兰克林设计的图样,制成了世界上第一只富兰克林式的火炉。
实践证明,富兰克林设计的火炉确实比传统的壁炉优越得多。
富兰克林又在《宾夕法尼亚新闻》上登了一条广告,向读者们推荐他那新设计的火炉。
费城总督汤姆斯对富兰克林式的火炉极为满意,他愿意授给富兰克林专利权。
“祝贺您,富兰克林先生。您这一发明使严寒失去了威力,以后我们不再为它的降临而发愁了。”总督热烈地向发明家祝贺说,“这是您的发明,我想您应该申请专利权。”
“谢谢您的好意,总督先生。”富兰克林谦逊地说,“不过我不需要专利权。我只是遵照着鲍伊尔先生的教导,做了一次小小的物理实验罢了。”
“是呀。可是这是一次成功的实验,您为人类造了福,所以您应该拥有专利权,作为我们对您的发明的酬谢。”汤姆斯诚恳地说。
“酬谢!不,总督先生,如果您原谅我直言不讳的话,该受我酬谢的人可多着呢。难道我们在日常生活中享受别人的发明还少吗?所以,总督先生,我觉得,要是我做出了一点小小的发明,我应该把这个发明慷慨地献给大家,作为我享受别人发明的酬谢,您说是吗?”
富兰克林的一席话使总督深为感动。他对富兰克林本来就深怀敬意,通过这件事,他对这位发明家更加器重了。
发明自动烤肉机
自从革新的火炉问世后,富兰克林几乎把精力全集中在科学研究上了,他把印刷厂的业务搁在了一边。
他在美洲已经拥有好几个印刷厂了,不过大多由他的经理或是合伙人去经营,后来他甚至把这些印刷厂转让给他们。因为他现在已经吃得饱、穿得暖,不需要把宝贵的时间花费在商业上了。
他始终记着劳勃脱·鲍伊尔的忠告:“最惊人的发现,都是经过人们不断的仔细观察而来的。”
可不是吗,一只苹果从树上掉下来,原是一件平凡的事情,多少人看到这个现象,都没有引起注意,只有牛顿却认为这里一定有一个什么道理。经过观察、思考、实验,牛顿终于在物理学上发明了万有引力定律。
世界上这样的科学家还真不少呢。雷吉蒙腾、哥白尼、伽利略都是最好的榜样,富兰克林决心向他们学习。
他观察周围的事物,希望从这些观察中做出一些对人类有益的改革或发明。他又如饥似渴地阅读着其他科学家的著作,用它们来充实和丰富自己的知识领域。每次有什么心得,他总愿意在“共读会”上提出来,供会员们讨论。
富兰克林从不把获得的知识占为己有,而是慷慨地传授给别人。
不仅如此,富兰克林还是个慷慨的主人。每当有客人来访,他总是盛情款待。这可忙坏了他的夫人朵布蕾,在厨房里团团打转,煮呀,烧呀,烤呀,煎呀,真是忙个没完。
按照当时美洲的习俗,凡是烤的东西,譬如说烤鹅、烤肉等,都是菜肴中的上品,而烤这些东西就得花费很多的时间。
一天,家里来了一个客人,是市议会的议员。他为了地方上的一件公益事情,来征求富兰克林的意见。主人陪着客人在客厅里讨论着各种方案,主妇则在厨房里忙开了。
朵布蕾是个治家有方的好主妇,她把一家子的生活安排得有条不紊,什么时候起床,什么时候进餐,都有一定的时间。可是今天,她把进餐的时间推迟了两个多小时。女主人朵布蕾不好意思地向客人表示歉意。
“没什么,富兰克林夫人,我们只顾讨论问题,把什么都给忘了。”议员打趣地回答,“现在经您这么一提,我倒真有些饥肠辘辘了。”
“那么请入席吧,议员先生。”富兰克林邀请着说,“我们边吃边讨论吧。”
于是宾主们一边吃着美味的饭菜,一边高谈阔论着。
事后富兰克林才知道那天推迟开饭的原因:原来厨房里只有朵布蕾一人,一时忙不过来,竟把一只嫩鸡烤煳了。
朵布蕾的烹调手艺,可以算得上是一等的,她自然不愿意让客人去尝带着煳味的烤鸡。无奈,她只得重新配料,另烤了一只鸡,所以耽误了开饭的时间。
“原来是这样。”富兰克林心里又琢磨开了,“别瞧这小小的厨房,里边的活儿可烦琐呢!主妇只有一双手,往往顾此失彼,忙不过来。如果能有一架自动的机械设备代替人力劳动的话,就能大大减轻主妇的工作。”
傍晚,富兰克林背着手,在街上散步。太阳已经偏西了,鲜红的晚霞把大半个天空染成一片火海。
晚风轻拂着他的长发,吹散了他一天的疲劳。他走着走着,猛地想起了小时候在波士顿看到的磨坊里的风车。
“啊,风车!这不是很好的动力嘛!只要改装一下,我看准行!”一个主意掠过他的脑海。
富兰克林匆匆回到家里,在书桌旁坐下,专心地设计起图样来。
过了几天,他搬来了梯子,拿起铁凿和锤子,在厨房的墙上,“砰砰”地敲了起来。
“你这是干什么?”朵布蕾不明白她丈夫葫芦里卖的什么药,惊奇地问。
“啊,给你安一个自动设备呗。”丈夫在梯子上对她眨了眨眼,神秘地回答。他打算给妻子来一个“出其不意”。
“什么自动设备?”妻子问。
“你回头一看就知道了。”依旧是一个不得要领的回答。
一会儿墙上被凿开了一个小洞,小洞外边安上一个精巧的小型风车,风车的轴从厨房里伸出来,轴上挂着长长的传动带,直接连在下面烤肉架的把手上。
风吹动了外面的风车,轴承上的传动带带动了烤肉架的把手,于是烤肉架就不断地均匀地旋转起来了。
“瞧,朵,这台自动装置怎么样?还能凑合着使用吧?”富兰克林笑着对妻子说。
“哦,你真了不起!”朵布蕾看到这台自动烤肉机,高兴得跳起来。“它不但省力气,还节约了不少时间呢。”
“不,最主要的是,我们以后再也不会由于烤煳了鸡而饿得肚子‘咕咕’叫了。”富兰克林开玩笑地说。
朵布蕾想起那天烤煳鸡的狼狈情景,也笑开了。
那天晚上,她特地在餐桌上增添了一只又香又脆的大烤鸡,作为对富兰克林这个新发明的“奖赏”。
研究风暴规律
读者多半还记得富兰克林编的那本《穷理查年鉴》,那里除了格言、农业知识、家庭常识等外,还包括气象预报。
《穷理查年鉴》里的气象预报,跟我们从广播电台收听到的不同,它仅是作者对自然现象和日月星辰作了较仔细的观察后,大致推测出的一年里的气候变化罢了。
1743年12月21日,按照天文学家的推算,当天晚上,美洲东部可以看到月食。
对一般人来说,月食原不是一件稀奇的事情,年年都会出现,只是显示在月球上的黑影有大小罢了。可是富兰克林却兴致勃勃地期待着这个夜晚的来临,仿佛他从来没有看到过月食似的。
一个晴朗的日子,深湛的碧空几乎找不到一丝云彩,飒飒的秋风带来了一片凉意。白天似乎比往常要长,太阳高挂在空中不肯偏西,时间像是停住不动似的。
富兰克林不时放下工作,急切地探望着天空,他的心情就像剧场里等待好戏开场的观众一样,一分钟好像一小时那么长。
朵布蕾非常了解丈夫的脾气。她一看到他心绪不定的样子,就知道准又有什么新花样在他的心里折腾了。
“你又在想什么?是不是又要在我的厨房里安上什么新设备?”妻子打趣地笑着问。
“不是的,朵。”丈夫一本正经地回答。
“那你为什么坐立不安,好像有什么心事似的?”
“你知道吗,亲爱的,今晚上可以看到月食。”
“几点钟?”
“21时整。”
“你急什么,现在离月食的出现还有大半天呢。”朵布蕾笑开了。
富兰克林不好意思地笑了起来,然后又埋头继续做他的工作。
谁知到了傍晚,天气突然变了,一到19时左右,竟刮起了东北风,一阵紧似一阵。那浓密的云层,像一块大地毯似的,霎时间掩没了满天的星斗,把一个星光灿烂的夜空变成一团深浅莫测的黑暗。
富兰克林大为失望,连对科研不感兴趣的朵布蕾也感到扫兴。
几天后的一个早上,邮车捎来了波士顿出版的报纸,上面报道着那天晚上月食的详细情况,同时也提到了来自东北的风暴。
“奇怪,在同一个晚上,刮的又都是东北风,怎么住在波士顿的人能看到月食的全过程,而我们却不能?”富兰克林心里起了疑团。
“再说波士顿在费城的东北,按理说云层应该先出现在他们那儿的天空,然后才到这里。这究竟是什么道理呢?”
他坐在餐桌前,一手端着咖啡杯,一手拿着报纸,呆呆地思考着。
“费城和波士顿相距400公里,难道到了21时云层都集中到费城上空,而波士顿却是一片晴空?这得要多大的风速啊!”他继续思考着。
“你怎么啦?”坐在餐桌另一端的朵布蕾,看到丈夫对着报纸发呆,她焦虑地低声问,“出了什么事了吗?”
“你说这不是很奇怪嘛,好妈妈。”自从有了孩子以后,他们之间常常用孩子的口气称呼对方,“月食那天晚上,我们这儿受到风暴的袭击,闹得满天乌云,什么也看不到,而波士顿虽然有同样的风暴,却看得一清二楚。”
朵布蕾细细地想了一想,觉得事情确实有些奇怪:在同一片天空下,怎么会有两种不同的现象呢?
“说不定波士顿的报纸在瞎编吧。”她不懂得从科学的角度考虑问题,只凭个人臆测。
“不会的,报纸哪能无中生有,瞎报道一气呢。”富兰克林不以为然地说,“况且波士顿有成千上万的读者,他们的报纸要是说了谎,谁还会订阅它?”
“经你这么一说,亲爱的,我倒想起来了,在波士顿,咱们不是还有哥哥姐姐吗?你只要写封信去问一问,不就什么都清楚啦。”
这是一个很好的建议。富兰克林立刻给他的一个哥哥写了一封信。
回信证明报纸的报道是确实的,不过信里更明确地提到,那天晚上的风暴是23时以后才开始的。这更使富兰克林迷惑了。
可是他不容许那个“迷惑”老在自己的脑子里打转。他一定要把来自东北的风暴“迟到”波士顿的原因调查清楚。
在美洲各地,富兰克林也有不少朋友,于是他以费城为中心,发了很多的信,一部分寄往位于费城东北的城市,另一部分寄往西南。
他把朋友们的回信作了比较,发现越是处在东北的地方,受到风暴侵袭的时间也越迟。
原来是这样!根据这些事实,聪明的富兰克林得出了一条风暴运行的规律。根据这个规律,他向美洲自然哲学协会写了一个报告:
这里我想试举两个例子,也许能帮助我说明风暴运行的规律。譬如说,我们在一条河流的下游下了闸门,河里的水就停止流动了。如果我们把闸门打开,最先流动的是紧挨着闸门的水,然后是这些水后面的水。以此类推,最后流动的才是最上游的水。那就是说,水的流动是从闸门那儿开始的,然后追溯到上游。
再举一个例来说,我们假定屋子里的空气是静止的,可是当炉子里生了火,烟囱里的空气就变得冉冉上升了,于是离烟囱最近的空气,立刻进入烟囱,填补空缺。
这样,其余的空气,也按着同样的顺序不断地移动、上升,不断地上升、移动,最后连离开烟囱最远处的空气也进入了烟囱。
根据这些例子,我想,来自东北方向的风暴先到费城的原因,也是这样的。我们假定墨西哥湾的气温很高,空气稀薄,因此来自东北方向的温度较低的空气乘虚而入,而它原来的空间,又被来自更东北、温度更低的空气所填补。它们就这样来回轮流地移动着,越来越往更东北的方向。
这样,波士顿受到风暴袭击的时间,比费城要迟五六小时,就不足为奇了。
美洲自然哲学协会很重视富兰克林的报告。尽管富兰克林谦虚地说他的报告仅是根据一些来信所作的推测,可是就在那年他被协会推选为最杰出的气象学家。
热衷电学实验
富兰克林对于电的研究,时间并不很长。他那个时代,正是电学刚刚起步的时代,电这种神秘的现象,正在被更多的人了解。
1745年11月,荷兰莱顿大学教授穆申布勒克和阿利曼特以及他们的朋友库诺伊斯,做了一次电的实验。
他们这次实验的方式,和他们的前辈不同,是用摩擦机来产生电。电通过金属丝,导入玻璃瓶。人们隔着玻璃瓶,就可以看到点点的火花和闪闪的电光。
当时有很多人猜测,雷雨时的闪电和人工制造的电,可能是一码事,可就是没有办法证明它。
不过,穆申布勒克教授和阿利曼特教授并没有这个打算,他们只是想证实吉尔伯特有关电的实验罢了。
教授们对这次实验并不满足,因为他们发现,由摩擦而产生的电,一下子就漏光了。
可是怎样才能使电积蓄起来,不让它逃跑呢?
按照穆申布勒克的设想,要把电储存起来,必须用一种不导电的物体,也就是说,用一种绝缘体作为容器,而在容器里又必须有导体。他知道,水是导体,玻璃是绝缘体。
因此他在玻璃瓶里放上半瓶水,然后把一条金属线的一头浸在水里,另一头接在摩擦机上。
摩擦机转了半天,什么现象也没有显示。教授失望地摇了摇头,看来失败之神已经站在实验室的门口了。
阿利曼特对穆申布勒克看了一眼,意思叫他不必再转动摩擦机了。可就在这时候,他们的朋友库诺伊斯碰巧把一只手放在摩擦机上,另一只手伸到水里。
这一下可出现了奇迹:只听库诺伊斯一声惊叫,连忙把两手缩了回去,原来他的全身通电了。也许我们可以这样说,这电不仅通过了库诺伊斯的全身,也传向了全世界。
这是世界上第一次人工制造的电,并且还使人产生触电的感觉。由于这次实验是在莱顿大学做的,人们就把这次实验用的仪器命名为莱顿瓶。人们也因此对电产生了全新的认识,第一次知道了电的威力。
这是一个史无前例的新发现,顿时莱顿瓶成为科学界和其他学界的话题中心,风靡整个欧洲。
一些江湖医生利用它治疗各种疾病,趁此大发横财;另一些人则利用它做魔术,从中牟利。他们都觉得莱顿瓶和点金术差不多,利用它能获得一笔不菲的钱。
富兰克林对这个实验也非常感兴趣。
1746年,富兰克林到波士顿探望他的母亲,在那里亲眼看到了一个惊人的实验。
那实验的仪器是由玻璃管和一块羊皮组成的。玻璃管在羊皮上摩擦一会儿,便产生静电,然后凌空地把它放在碎纸片上边。
说也稀奇,纸片一遇上玻璃管,仿佛孩子见到了妈妈似的,一下子都跳了起来,把玻璃管团团围住。
富兰克林被这奇妙的实验吸引住了。
在这以前,他已经知道,欧洲的科学家们把电分为两种,一种是由玻璃和丝绸摩擦而产生的阳性电,另一种是由松香和呢绒或毛皮摩擦而产生的阴性电。
他可能也知道,各种物体经摩擦生电后,能吸引比较轻盈的东西,而且这种吸引力还能转移到其他物体上。不过把这理论付诸实践,他还是第一次看到。
1746年秋天,富兰克林第一次看到英国学者斯宾士的电学实验表演,并得到了斯宾士赠送的一套电学仪器。从此以后,他便开始了他的电学实验。
富兰克林的电学实验首先从莱顿瓶开始,不到几个月,从实验中有了不少的新发现,解决了当时电学中亟待解决的问题。
此前,科学家们一直推测,莱顿瓶之所以能放电,是瓶中金属箔、金属线的摩擦所致。
通过实验,富兰克林得出了新的结论:电是一种单纯的流质。从而初步解答了电由何处来和莱顿瓶的作用等问题。
富兰克林的理论,否定了此前科学家们关于莱顿瓶之所以能发生强烈的放电的解释。这也就把莱顿瓶实验的神秘面纱揭开,将其置于一个可以为人理解的科学基础上了。
富兰克林的这个结论,为19世纪法拉第对电介质所作的进一步研究,打下了坚实基础。
回到费城后,他开始做着各种有关电的实验。他的好朋友朗思先生从伦敦给费城图书馆寄来一套能充电的玻璃管,于是,富兰克林让费城的玻璃厂仿制了好几套这样的管子,分赠给跟他一样爱好钻研的朋友。
“共读会”有一个会员是手艺高超的银匠师傅,他还特地为富兰克林设计了一架摩擦机。
他经常同朗思通信,只要在实验过程中有一点新的发现,就向他的朋友报告。有时经过反复实验,发现他上次给朗思信中叙述的实验结果不太对头,或者甚至是错误的,他就坦率地承认。他写道:
又做了几次实验,我发现了一些新的现象。
这些现象,根据我前几次给你信中提到的原理,目前我没法解释。因此,我对我以前作出的假设,产生了怀疑,甚至感到惭愧。过去我竟对这些假设说得那样肯定。
通过一次又一次的实验,多少个我们自己建立起来的理论,不得不由我们自己来推翻!
富兰克林还不断地帮助和他志同道合的朋友,在通往科学的大道上,携手共进。
这一段时间,按富兰克林自己的说法,是他一生中最愉快的时期。他整天埋头在科学研究里,几乎和外界隔绝。
他阅读着他可能搞到手的一切有关电的资料,做着他那简陋的设备所能提供的实验。
他甚至把盐缸、醋瓶也当做仪器。这就无怪他的妻子在做饭时经常会发现,那些装调味品的瓶瓶罐罐不翼而飞了。
继续进行科学实验
富兰克林想去搞他痴迷的科学实验。可是费城的人民信任他,爱戴他,需要他为人民大众做许多事情,因此到了1748年,他连自己主编的报纸《宾夕法尼亚新闻》以及那份题名为《穷理查年鉴》的历书,都和他开办的最后一所印刷房一起,转让给了别人。
从此,42岁的富兰克林除了献身于科学研究外,还得从事公益事业。富兰克林在费城担任过不少公职,如邮局局长、议会书记、治安官、市参议员等。只要市政机构有个空缺,人们就不由自主地想到富兰克林,推荐他去填补这个空位。
富兰克林给自己立下一条原则:凡是委任他的公职,只要能力能胜任,他绝不推诿。例如,他曾连续当选为市参议员达十次之多,虽然他从没有花费时间和精力去竞选过。
战争结束后,热心的朗思从伦敦寄来一整套莱顿瓶的各种配件。同时,富兰克林也买下了一位名叫斯彭司博士从苏格兰带回来的同样仪器。
这一下富兰克林家经常高朋满座,有的热心地帮助他做实验,有的怀着好奇心来瞧热闹。
富兰克林根据莱顿瓶的原理,制成了世界上第一只蓄电器。它用11块普通窗玻璃做成,玻璃的两面贴上薄薄的铅片,玻璃和玻璃之间的距离为两寸。
它们垂直地排列在丝质的绳子上,并且用粗铅丝做成的钩一边一个把它们钩住。这些玻璃板的两个表面,代表两个极,一面是正极,另一面是负极。
他把钩在正极一面的钩子用链子连接起来,负极一面的也连接起来,然后在链的末端各安上金属丝,分别接在摩擦机或者起电盘的两极上,这样,最原始的蓄电器便做成了。可是当时他还不知道这个玩意儿对人类有什么用处。
富兰克林认为,既然电是一种单纯的流质,那么,当玻璃受到摩擦时,电就流入玻璃,使它带正电。而当琥珀受到摩擦时,电就从琥珀流出,使它带负电。
相应地,莱顿瓶内外两面的电荷也被定名为正电与负电,或阳电与阴电,并用正号和负号来表示它们。这是电学上的一个创举。
富兰克林是第一个把电分为正电和负电来解释实验的人。这不仅是名称上的问题,而且是概念上的深化。
如果把富兰克林说的流质改称电子,并将流动方向倒过来,因为电子实际上是从琥珀流向玻璃,那么他这个猜测在本质上是正确的。
富兰克林这一创举使电学开始走向准确的定性的方向。他对莱顿瓶的研究使科学界正确地了解了它的作用,并认识了绝缘体在电学中的重要性。
后来,法国科学家库伦发现电荷间相互作用力的有名定律就是从富兰克林这一概念出发的。这是富兰克林在电学上的一大贡献。
富兰克林还利用充电体之间静电的吸力和斥力的作用,制造了一个很简单,但又异常灵敏的机械,称为“电轮”。在这个机械里,轻圆盘以每分钟50周的速度旋转,实际是不断地把电能转化为机械能。这个发明预示着现代的电动机的出现。
这时夏天来临了,气温一天高似一天,他的朋友建议他把实验暂停一个时期,等秋凉后再继续进行。富兰克林同意了。他倒不是怕天气热,他感到他费了九牛二虎之力做成的蓄电器,除了满足一些上他家来的“观众”的好奇心外,说不上有什么其他的用处。
有时,富兰克林甚至有些后悔自己浪费了这么多宝贵的时间。为了消除富兰克林的失望情绪,朋友们主张在实验暂告结束以前,举行一次野餐。他们选择费城郊外树林里一处小河畔作为野餐地点。
那天,富兰克林和他的朋友们带着食物篮、烤肉架、活火鸡等,还有被富兰克林认为对人类没有什么用处的蓄电器,来到了河岸上。
他们把蓄电器放在小河的彼岸,然后用一条金属丝,直接从蓄电器插入河中。他们自己却从附近的一座桥上,走到河岸的另一边。他们先把油布铺在地上,然后安排好餐具和炊具。
由于天气炎热,有人提议在野餐开始前,煮一壶咖啡解渴。于是大伙儿提水的提水,搭炉子的搭炉子,有的捡干柴,有的拾枯叶,一下子就把煮咖啡的准备工作做好了。
他们故意不带火种,只在枯叶上洒些酒精,拿河水作为导体,把另一条金属丝插入水中,利用对岸蓄电器发出来的火花,使酒精燃烧。要不了多久,各人的面前都斟上了一杯香喷喷的咖啡了。接着他们又利用蓄电器把火鸡杀死;在烤炉架下的火没有生起以前,就把通电的金属丝直接接在烤肉架上。
这一天,他们尽情地歌唱,坦率地交换意见,不论是科学的,还是哲学的。最后朋友们彼此祝酒,并为英国、荷兰、法国和德国的科学家的健康干杯。
在当时,雷电这种具有巨大破坏性的可怕的自然现象的本质是什么,对人们来说还是一个谜。流行的看法是,它是“上帝之火”、天神发怒,也有人猜测雷电是毒气在天空爆炸。
富兰克林虽然也曾经信服过气体爆炸说,但是他现在又有了自己新的看法。这与他的一次偶然实验有关。
有一次,富兰克林把几十只莱顿瓶连在一起想加大放电量,可是给他帮忙的妻子一不小心碰到了莱顿瓶的金属杆。只听到“轰”的一声响后,一大团火花闪过,妻子被电击倒在地。这次意外使富兰克林深深认识到了电的威力。当时的一幕,也常常显现在他的眼前。
经过查阅大量有关雷电的资料后,他心里产生了一个大胆的想法:雷电绝对不是自己原来认为的气体爆炸,一定是一种放电现象。只是当时他没有想出一种切实可行的办法来证明这个推论。
就在那年下半年,富兰克林还从实验和观察中,对天空中的闪电和摩擦而产生的电流作了比较,发现的共同点有很多。如:都有光,光的颜色相同,光线都产生曲折,运动迅速,可由金属传导,爆炸时发出响声,存在于水和冰中,通过物体时能使物体分裂,杀伤动物,熔化金属,燃烧易燃的物质,含有硫黄味。
此外,他还发现“电流易被尖形的金属棒吸收”。他在实验记录中写道:
眼前我还没法证明天空的闪电是否也有这种特性。不过它既然同摩擦而产生的电有了12点相同之处,看来这一种特性也不可能被排除。
1750年5月,富兰克林在给朗思的信中,提到了金属棒尖端的奇妙特性。
这时,富兰克林对避雷针已经有了初步的设想,可是他当时只考虑到利用尖端容易吸收电流的原理,打算把天空的雷电引导下来,以为这样就可以免遭雷击,而没有想到在尖端金属棒下端接上一条地线,把雷电导入地下。
经过两个月的反复实验和观察,他写了一篇题为《电的性质和效力之探讨及1749年从费城几次实验中获得使建筑物、船只等免遭雷击的方法》的论文。
在这篇论文中,他已经注意到,在利用尖端把天空的闪电吸引下来的同时,必须有一条金属线,把电导入地下,这样才能使地面建筑物免遭雷击。
富兰克林把这篇论文寄给朗思,作为他对朗思赠送给他成套仪器的酬谢。热心的朗思读了这篇文章后,深深地为他那远隔大西洋的朋友在科研上取得的成果而高兴。
朗思满怀喜悦地把论文送到伦敦皇家学会,谁知那些骄傲的学会会员连看都不看一眼,就把论文搁在一边。当时的英国正处于不可一世的称霸时期,到处侵犯,不是同这个国家争夺海上霸权,就是同那个国家抢夺殖民地。
在这种情景下,必然会使某些英国人产生一种高人一等的优越感。尤其是那些自命不凡的头面人物,他们怎么能容忍一个“半开化”的殖民地的属民比他们更高明呢。
朗思整整等了大半年,却没有从伦敦皇家学会那里得到任何有关论文的消息。他已经没有再等下去的耐性了。
1751年春天,朗思出资把富兰克林的论文印成小册子,命名为《电学实验集》,并请富兰克林的一位可靠的老朋友福瑟吉尔博士写了一篇序言。
这是近代科学史上第一本系统的电学理论著作,出版后很是畅销,富兰克林的名字也逐渐被人们所熟悉。
后来,小册子流传到法国,立刻引起法国各界人士的注意,一时间富兰克林的名字竟成了新奇事物的同义词。
法国国王路易十五还特地请了法国著名科学家,当着他的面,按照富兰克林的论文的示意做实验给他看。
研究农业科技
作为一个科学家,富兰克林的兴趣是多方面的。他在乡下买了几亩田,开始做农业试验。他买的是贫瘠的土地,长不好庄稼。
农民们笑他是傻瓜,他们望着他的背影说:“瞧这个老好人,花钱买了没人要的田,还当捡了宝贝呢。”这倒是真的,自从有了这些田地后,富兰克林只要抽得开身,总到这里来和土地打交道。他在田地上种植的庄稼品种很多,一亩田里总有四五种。
有一天,一些农民看到他抓了几把泥土,小心翼翼地装进口袋,带回家去。于是他们互相挤眉弄眼,掩着嘴笑:“这一回他准拿泥巴回去炒着吃呢。”
过了几天,富兰克林推着一辆装着一袋袋石灰的手推车来到田间。他请农民们帮着他把石灰均匀地撒在田里,然后在那里竖起一块木牌,上面写着:“此地已撒过石灰。”
农民们对他的举动感到很奇怪,不免又在背后议论纷纷。
经过春天的几次和风细雨,奇迹出现了:那片撒过石灰的田里,长出了茁壮的青苗,几乎把木牌都淹没了。从老远望去,绿油油的特别显眼。
农民们看得发呆了:原来这位专啃书本的“呆子”还真有两下子。所以当下一次富兰克林来到田里的时候,农民们都围了上来,带着尊敬的表情,向他问长问短。
富兰克林从不垄断知识。他告诉农民,植物也和人一样,各有各的胃口,有的爱酸性的土壤,有的爱碱性的土壤。他分析了这里的泥土,发现含酸量太高,不适于一般庄稼的生长。石灰对酸性有中和作用,它使土壤发生变化,或者说使土壤适合庄稼的胃口,加速了它们的成长。
“原来是这样!”农民们这才知道,这个“呆子”一点儿也不呆,他不仅啃书本,还能把书本里的知识付诸实践。
富兰克林买下的田地,除了那些“烂田”外,还有长满了杂草的荒地,而且尽是坑坑洼洼,高低不平。
可是当富兰克林把这些杂草锄掉以后,发现下面竟是肥沃的黑土,有三尺多深。而像这样的“荒地”,极目看去,一望无际。面对着这样荒芜的沃土,富兰克林深为痛惜。
美洲的移民越来越多,因而对粮食的需求量也随之增加。如果把这些荒地好好地耕种起来,不但可以使本州的人民吃饱,而且还可以将粮食作为对外贸易的商品。
可是在当时,殖民地当局除了搜刮当地的财富外,对提高农业产量一点儿也不重视。
他们由着农民墨守传统的耕种方法,到秋收时节能收割多少就算多少,从没想过从大自然手里多争取一些收获。
富兰克林知道,一般来说,农民不像商人那样会动脑筋,性格也不及商人灵活。不过他们讲究实际,如果你想用话去说服他们,那是白费口舌,一定要拿出实例来,才能使他们信服。
于是他扩大耕种面积,做着种种农业试验。他非常注意肥料对农作物的作用。在18世纪中叶,自然谈不上使用化肥,可是富兰克林尽可能把他自己学到的农业知识,在农田里进行试验。要是试验有了成效,他便邀请农民们来参观,并向他们介绍有关的农业知识。
1748年秋天,他做了一次播种的试验:他在同一块田里播下了牧草和紫云英的种子。他把那块田一分为二,一半播下一磅半的牧草种子,另一半播下四磅的紫云英种子。
过了四天,紫云英的种子发芽了,而牧草却隔了六天才发芽。于是他得出了一个结论:种子密集的地方,对霜的抵抗力比种子稀少的地方要强。
富兰克林把农业当做一门科学,并且在他筹办的专科学校里也设有农业课。后来,富兰克林又把弗吉尼亚州的高粱样品和种子分赠给当地的农民,使高产的种子在宾夕法尼亚州安家落户。他出使法国时,又把欧洲的黄柳和莱茵河畔的葡萄带回来,广泛地移植在美国各地。
除了农业以外,富兰克林对小到像蚂蚁那样的生物,也很感兴趣。他根据观察的结果,认为蚂蚁是一种具有传递信息能力的小昆虫。他对鸽子的生活,也作过一番研究。他于1750年给塞缪尔·约翰逊的一封信中写道:我造了一只鸽棚,挂在屋外的墙上。那鸽棚只能容纳6对鸽子。
富兰克林选了一对精壮的小鸽子饲养着。鸽子长得很快,而且正常地繁殖着。可是当它们繁殖到第七对的时候,鸽棚里就掀起了战争:身强力壮的老鸽子把幼小的鸽子撵了出去,逼着它们另觅新居。
后来富兰克林又另做了一只大鸽棚,分20个鸽房,这样被撵出来的鸽子才有了安身之处,就是邻居家被撵出来的鸽子也都迁进了新居。
揭示雷电秘密
富兰克林知道,要想证明自己的理论,最有力度的就是用事实说话,可是怎样才能证实闪电就是电的本质呢?
1752年6月,富兰克林做了一次轰动世界的实验。那是一个闷热的下午,人们不断地挥着汗。天空低低地悬着灰蒙蒙的浮云,阳光透过云层,投射到散发着热气的潮湿的地面上,使人有一种窒息的感觉。过了一会儿,天边升起了厚厚的乌云,那狂暴的阵风,推动着成堆的乌云,布满了整个天空,就像空中罩上了一个铁罩子似的。
那闪闪的电光,曲折地划破长空,引来了震耳欲聋的霹雳声。这正是富兰克林盼望着的天气,或者换句话说,正是适合他做实验所需要的气候条件。富兰克林早有把云层上的电引下来的计划,以便证明天空的闪电和人工生产的电同属一种性质。
他注意到高大的树木、教堂的尖顶、船只的桅杆等,凡是高耸的目标,都容易招引雷电。他原先打算等当地正在建造的教堂落成后,利用教堂钟楼的尖顶,再接上长长的金属棒,吸引云层上的电,可是那教堂建造的进度很慢,他等不及了,他得另找一种高入云霄的东西代替塔尖。
他想着想着,突然笑了出来:“啊,风筝!这不是比塔尖更有用吗?何况我小时候还利用它加快游泳速度呢!对,就是它!”
富兰克林开始着手制造风筝。
由于得在雷电交加的雨天进行这项实验,他用丝绸代替纸张,做成了一只风筝,风筝顶缚上一条尖得像针似的金属线,作为吸引电的“先锋”。
他把穿在风筝上的绳子当做导体,绳子的末梢系上充作绝缘体的绸带,绸带的另一端则在实验者的手中。这样吸引下来的电,就不致通过实验者的全身使他触电了。在绸带和绳子的交接处,挂上一把钥匙,作为断路器。
富兰克林把他的儿子威廉叫到跟前,告诉他今天要做实验的内容,并且要他做这次实验的助手。
“这不是很危险吗,爸爸?”21岁的儿子听了父亲的说明,担心地问。
威廉对父亲的实验不感兴趣,不过还是同意当他父亲的助手。
于是父子俩悄悄地收拾起风筝,奔向离他们家不远的草坪,那里有一个小木棚,正好可以作为他们躲避风雨的场所。风更紧了,它吹乱了父子俩挂在肩上的长发,吹得他们衣服的下摆“啪啦啪啦”作响。这正是放风筝的好时机。
过了一会儿,狂风大作,雷声隆隆,团团乌云压向天边,富兰克林赶紧把风筝掷向天空,大声喊道:“儿子,快跑起来。”
威廉在旷野中拼命地奔跑起来,狂风卷起风筝,升到空中。
富兰克林很是兴奋,他追上儿子,接过风筝线,拉着他躲进小木棚里避雨,然后又掏出一把铜钥匙,系在了风筝线的末端。
“赶快往里退,别让缎带给打湿了。”富兰克林指挥着说。
他自己走到小木棚的屋檐下观察着风筝。依旧什么动静也没有。
“小心,威廉!瞧,你的风筝的绳子都快擦着棚檐了,这会发生危险的!”
儿子很是不解,问道:“爸爸,这是干什么啊?”
“这个铜钥匙吗?是用来阻挡上面流下来的电,用它可以把电流导到瓶子里去。”
说完,富兰克林又往装有水的莱顿瓶中插入一条铜线,浸入水中一半,又留在瓶子外面一半。然后,富兰克林兴奋地说:“孩子,一会儿我们就能把电导入瓶子中带回家去了。”
说完,父子俩抬头望去,只见风筝已穿进了云层,闪电雷鸣阵阵,但是风筝什么反应也没有。
儿子禁不住很失望地说:“爸爸,恐怕我们这次又白费工夫了吧!”
“别担心,孩子,我们再等等看吧!”
这时天空已不那么黑得可怕了,雨依旧下着,雷声也逐渐远去,可是雪亮的闪电,像银蛇似的,不时地在空中蜿蜒着。
突然威廉叫了起来,“看哪,爸爸!”儿子指着风筝说,“绳子上的纤维都竖起来啦!”
“是吗?”爸爸的眼力毕竟赶不上年轻的儿子。富兰克林睁大眼睛,仔细一瞧。可不是吗,只要雷电一闪,附在绳子上的毛茸茸的纤维一下子都竖立起来。这就是电!
富兰克林伸出一只手指,和风筝的绳子并行着上下移动,不过可没有碰着绳子。说也奇怪,绳子上的毛茸茸的纤维,随着他手指的动作,也一上一下地摆动。
“真有意思,爸爸,它们还会跳舞呢。”威廉已摆脱了刚才的恐惧,对眼前的实验也产生了兴趣。
“还有更好玩的在后头呢,孩子。”富兰克林兴奋地说。
这时,一道剧烈的闪电划过,风筝线仿佛被什么拉动了一下,富兰克林的手中也有了一丝麻的感觉。
富兰克林握紧拳头,小心地伸到系在绳子和绸带间的钥匙旁边。“噼啪!”一个火花从那里跳了出来,打在他的腕节上。他感到一阵麻木,赶紧把手缩了回来。
“您怎么啦,爸爸!”威廉关心地问。
“没什么,孩子。”爸爸满脸笑容地说,“我们的实验成功啦!你知道吗,天空中的雷电和人工产生的电,是一码事!”
父子俩忘记了浑身上下已被雨淋透了,高兴地欢呼起来。
雨过了,云层破处,绽出了清澈的蓝宝石似的碧空。阵阵的凉风拂走了天空的暑热,送来了雨后特有的新鲜空气。
父子俩这才收下风筝,踏着被雨水洗刷一新的芳草,笑嘻嘻地,但依旧悄悄地回家去了。
从他们脸上那副神秘的表情看来,他们这次的实验多半是背着朵布蕾做的!
富兰克林一踏进家门就叫朵布蕾给逮住了。
“你发疯了还是怎么的?瞧,下这么大的雨还往外跑,又带着孩子!”她带着责备而又心疼的口气说。
富兰克林像一个调皮的孩子干了淘气事,被大人发觉了似的,嘻嘻地憨笑着。
“啊,这是什么?湿淋淋的,难道你们爷儿俩都疯啦!在大雨里玩风筝?”朵布蕾简直吃惊了。
“不是的,妈妈。爸爸带着我不是去玩儿,而是做实验。”威廉怕妈妈着急,解释着说。
“唉,真拿你们没有办法。”妈妈直摇着头,“你们天天实验呀实验,有没有个完?’”
“不,妈妈,这次做的实验才好玩呢。”威廉激动地说。
于是他把刚才发生的事情,从头到尾说了一遍。
“那还了得!怎么你拿上帝创造的光,也做起实验来啦!”朵布蕾急得几乎哭了出来,“你这不是惹祸嘛。你准会给这一家子招来灾祸哪!”
富兰克林知道朵布蕾是个虔诚的教徒,她相信《圣经》上记载的每一句话。
如果你告诉她,雷电不是上帝创造的,而是带着正电和负电的云层相遇所造成,那也只能是白费口舌。况且这些道理,一时也不易说清,不如让时间慢慢地向她证明。
因此,富兰克林只安慰了妻子几句,就回到书房,拿起鹅毛笔,开始在白纸上画着他在回家路上设想的避雷装置。
“凡是耸立在高空的目的物,容易招引雷电,因此高楼和塔尖等,往往遭受到雷电的袭击,甚至酿成火灾。”
他思索着:
今天的实验证明,雷电是可以引导下来的。
如果我在屋顶上安上一根金属棒,譬如说,三米多高吧,它准能把雷电引导下来。如果再在金属棒末端系上一条金属线,直通到地下,这样金属棒受到雷击时,它就能借助金属线,直接把电带到地下,使屋子免遭灾祸。
晚饭的时候,富兰克林在餐桌上把他的设计和原理告诉了威廉。
虽然威廉在妈妈朵布蕾的教养下,受宗教的影响较深,但今天下午的实验,使他明白了雷电并不是一般人所说的“圣火”,而确是和爸爸通过摩擦器制造出来的电一模一样。因此,他对爸爸说的话,一个劲儿点头表示同意。
可是,妈妈朵布蕾一听又紧张地叫了起来:“富兰克林!你成心要毁坏你自己和这一家子,还是怎么着?”
“没有呀,亲爱的!我怎么会毁坏自己和这一家子呢?”富兰克林茫然地说。
“你刚才不是说要把圣火引到家里来吗?你这样亵渎上帝,不把他老人家惹火才怪呢!”
“不会的,亲爱的。你不是一直很信任我吗?请你继续信任我。”富兰克林兴致勃勃地说,“我非但不会惹祸,还会给大家带来幸福。”
那倒是真的,朵布蕾对丈夫始终是信任的,甚至是十分崇拜的。
“幸福?给大家带来幸福?”她信疑参半地对丈夫注视了一会儿,看到丈夫的脸上露出信心十足的表情,这才消除了她的疑虑。“那好吧,只要你不触犯上帝,不惹祸招灾就行了。”
通过多次实验,结果表明,雷电同电机产生的电荷是完全相同的。富兰克林没有忘记把这个喜讯告诉给远在伦敦的朋友朗思。
没过多久,风筝实验的消息就传遍了整个科学界。富兰克林在电学方面的理论,至此取得了决定性的胜利。他的有关电学方面的著作引起了学术权威们的重视,被译为法文、德文、意大利文等,在全欧洲得到了公认。
在荣誉和胜利面前,富兰克林没有停止对电学的进一步研究。
发明避雷针
在揭示雷电现象的同时,富兰克林也逐渐意识到了有可能发明一种东西,来躲避雷电造成的危害。
不过为了彻底消除妻子的疑虑,富兰克林决定在室内做避雷实验。他在附近的铁匠铺里,定制了一条三米多长、顶端尖的细铁棒,把它安在烟囱顶上。
然后,富兰克林又在铁棒的末梢系上金属线。凡是金属线接触到屋子的地方,都给它套上玻璃管。他把金属线沿着楼梯,引到屋子的中间,最后把它系在一个金属水泵上,这水泵是通向地下的,这样从烟囱顶上引导下来的电,就只能乖乖地进入地下去了。
他又把楼梯上靠近他卧室的那一段金属线,分成两股。两股之间的距离约为六英寸。他在那两股线上,各挂上一只小铃,铃的中间,用丝线吊着一只小铜球。一切都顺利地进行着。
父子俩一会儿上屋顶,一会儿下楼梯,乐呵呵地有说有笑,好像捡到了什么珍宝似的。
小莎拉虽然没有参加他们的工作,却欢蹦乱跳地跟在爸爸和哥哥的后面打转。她那对扎着粉红色缎带的小辫子,一抖一抖地跳动着。
只有妈妈朵布蕾惊疑不定地瞧着父子俩。她真不知道他们变的是什么戏法呢。
这是一个闷热的季节,天空经常打雷下雨。一天下午,富兰克林一家子正围坐在桌子边喝茶,突然刮起了狂风,一阵紧似一阵,霎时间飞沙走石,天昏地暗,眼看一阵大雷雨就要来临了。
空中掠过一道闪电。小莎拉习惯地用小手捂住耳朵。她怕震耳的雷声。
“叮当!叮当!”传来的不是“隆隆”的雷声!
“这是怎么一回事,哪儿来的铃声?”朵布蕾第一个惊讶地问。富兰克林笑了。
“那是闪电起的作用。”他喜洋洋地说,“来,朵,咱们看看去。”
于是在富兰克林的率领下,一家子都站在了楼梯上,仔细地看着这个有趣的设计。
你看,只要天空出现一道强烈的闪电,那系在丝线上的小球就不断地左右摆动,这样小铃铛就发出清脆而又悦耳的响声。
“哦,天哪!这是怎么搞的?”朵布蕾把两手放在胸前,下意识地做出祈祷的姿势。
富兰克林乘机把发生闪电的简单原理,告诉了朵布蕾。
朵布蕾是个好主妇,好母亲,可是对丈夫埋头钻研的科学研究,却不是很理解。她听着丈夫认真的解释,似信非信、似懂非懂地点着头,认为丈夫总不会骗自己。不过,从这以后,她对丈夫搞的科学实验不再害怕了。
有一天晚上,富兰克林一家睡得正浓,突然卧室外边一声霹雳,仿佛是什么东西爆炸了似的,把一家人都惊醒了。
富兰克林立刻从床上跳了起来,冲到室外。只见一道道炫目的白光,在两只铃铛之间,川流不息地闪现着。
那只铜球却被挤在一边,恰好和金属线形成直角。那道白光亮极了,简直和太阳光一样。
“啊!你又在玩什么花样啦?”朵布蕾睁大眼睛,恐惧地问。她从来没有在黑夜里见到过这样明亮的光。
“这就是击在我们屋顶上的雷电。它通过烟囱顶上的金属棒,正经过这里奔向地下呢。”富兰克林严肃地说,“要不是安上那条金属棒,我们的屋子早被击毁了。”
“这是真的吗?”妈妈和小女儿莎拉同时惊叫了起来。
“是的。”爸爸抱起女儿,轻轻地吻了她一下说。
“这么说来,爸爸,这条棒该叫做避雷棒啦。”小莎拉用小手往上指了指说。
“对,该管它叫避雷棒。不,它跟屋子比起来显得十分细小,就管它叫避雷针。好吗,莎拉?”
“好,好!”小女儿拍着手说,“避雷针,避雷针!我爸爸发明了避雷针!”
爸爸和妈妈都笑开了,小莎拉更是高兴。
隔了一天,富兰克林把他的实验经过写成文章,在报上发表。
富兰克林写道:
在频繁地从上方的两只铃铛之间吸取火花和为电瓶充电后,一天夜里,我被楼梯上响亮的“噼啪”声惊醒了。
我跳了起来,开门出去,我察觉到那铜球不是像往常那样在铃之间颤动,而是被支开,离开两只铃有一定的距离。
当那火通过时,有时候很响亮、迅疾的“噼啪”声从一只铃至另一只铃,有时候呈一条连续不断、浓稠的白色溪流,看上去有我的手指般粗细。
这时,整个楼梯亮如白昼,人们可以捡得起一根针来。
由于这是一个新的发现,他得用一些新的术语来说明他的实验,例如电池组、电荷、电极、电弧、电流等。
文章发表后,这些术语都被其他科学家们采用了,而且被译成各种语言。
1753年,俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验,不幸被雷电击死。这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价,使许多人对雷电实验产生了戒心和恐惧。
但富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩,经过多次实验,他制成了一根实用的避雷针。
富兰克林把几米长的铁杆,用绝缘材料固定在屋顶,杆上紧拴着一根粗导线,一直通到地下。当雷电袭击房子的时候,它就沿着金属杆通过导线直达大地,房屋建筑完好无损。
1753年,富兰克林的科学研究开始走上了巅峰。
富兰克林由妻子被电击倒而进行著名的莱顿瓶实验,证实了雷电并非什么气体爆炸,而是一种放电现象。
富兰克林不顾生命危险揭开了雷电之谜,并首次阐明了电的性质,为近代科学的发展奠定了基础。
富兰克林是第一个在纯科学领域中,享有国际声誉的美国科学家,是美国电学研究的先驱者。他的电学研究结果统一了当时混乱的电学知识。
1754年,避雷针开始应用。起先,当富兰克林父子在忙着安装避雷针的时候,费城的人都猜不透他们在搞什么名堂。
读了富兰克林的一系列文章后,大伙儿觉得他说的话句句有理,何况他们平时对富兰克林就十分信赖。
于是不用我们的发明家大力宣传,每户人家都争先恐后安上了避雷针。
但还是有些人认为这是个不祥的东西,违反天意会带来灾难,就在夜里偷偷地把避雷针拆了。
然而,科学终将战胜愚昧。一场挟有雷电的狂风过后,大教堂着火了,而装有避雷针的高层房屋却平安无事。事实教育了人们,使人们相信了科学。
避雷针相继传到英国、德国、法国,最后普及世界各地。从此,人类历史上诞生了一句名言,用来描绘富兰克林伟大的成就:
他从天空抓到了雷电,从专制统治者手中夺回了权力。
新发明很快就推广开来,从美洲到欧洲,以至于世界各地。这么细细的一条金属棒不知拯救了多少人的性命,使多少房屋免遭毁坏。
正像上次改革火炉时那样,富兰克林又拒绝了当局授予他发明避雷针专利权。对富兰克林来说,对人类作出一点有益的贡献,是他最大的幸福。
这似乎已经成了事实,一个在人类历史上作出不可磨灭贡献的伟人,往往出身于贫苦的家庭。
就拿富兰克林来说吧,他自幼失学,当别的孩子们坐在课堂里,聚精会神地听老师讲课的时候,他却枯燥乏味地对着散发着怪味的蜡烛没完没了地剪着烛芯。
他远离着具有高度文明的欧洲,居住在闭塞的美洲殖民地,可是由于他的主观努力,从他父亲的书架上少得可怜的几本书读起,逐步摸索着通向知识宝库的道路。
在探索的过程中,他经历的道路是坎坷不平的,可是尽管荆棘丛生,困难重重,他始终不改初衷,最后不但进入了知识的宝库,而且还找到了打开这个宝库里某些未知领域的钥匙。
照例富兰克林完全可以获得专利权,从中取得一笔可观的金钱。可是我们的主人公没有这样做,他依旧和上次发明火炉时那样,拒绝接受这项专利。
因为为人类谋求福利,是富兰克林最大的愿望。
后来富兰克林的事迹传到法国,受到各界人士的普遍赞扬。人们读了有关他的报道,都把他当成魔术师。在科学家的心目中,他却成了权威。
1754年7月,哈佛大学决定授予他荣誉硕士的学位;9月,耶鲁大学也授予他同样的称号。接着,其他的大学也先后授予他类似的光荣称号。
在真理面前,英国皇家学会的权威们也作了躬身反省,他们对于以前不屑一顾的富兰克林的论文进行了重新评议。
同年11月30日,一向对他嗤之以鼻的英国皇家学会,由于富兰克林对电的实验以及惊人的发现,也授予他戈德弗雷·开普勒爵士的金质奖章。
到了1756年5月,英国皇家学会又接纳他为皇家学会会员。这是出乎富兰克林意料的。
在给朗思的信里,富兰克林写道:
我从来没有指望过获得这样高的荣誉。
但是声誉和崇高的地位,给富兰克林带来了更多的公务,挤掉了他读书和钻研科学的时间。
为了殖民地人民的利益,为了争取美洲的独立和自由,富兰克林开始不辞劳苦地参与社会活动。