中外科学家发明家丛书:富兰克林 (七)
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中外科学家发明家丛书:富兰克林 (七) 发布于:2012/07/08
    中外科学家发明家丛书:富兰克林 (七)

七、科学巨匠
          具有探索精神的富兰克林生活的时代,正值资本主义文明的上升时 期。富兰克林无论工作如何繁忙,总是时时注视着科学界的进展。
          1745年荷兰莱顿城的两个科学家发明了蓄电池——莱顿瓶。富兰克 林对此产生了浓厚的兴趣,开始了电学试验。
          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,玻璃的两面贴上薄薄的铅片,玻璃和玻璃之间的距离为2英 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子一边一个把 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——或者说起电盘——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。
          就在那年下半年,富兰克林从实验和观察中,对天空中的闪电和摩 擦而产生的电流作了比较,发现有下列几个共同之处:
          1.发光;
          2.光的颜色相同;
          3.光线曲折;
          4.运动迅速;
          5.可由金属传导;
          6.爆炸时发出响声;
          7.存在于水和冰中;
          8.通过物体时能使物体分裂;
          9.杀伤动物;
          10.熔化金属;
          11.燃烧易燃的物质;
          12.含有硫磺味。
          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,富兰克林在给柯灵逊的信中,提到了金属棒尖端的奇 妙特性,这时他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,在利用金属棒尖端把天空的闪电引 导下来的同时,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。
          1751年春天,柯灵逊出资把富兰克林的论文印成小册子,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。小册子流传到法国, 立刻引起法国各界人士的关注。一时富兰克林的名字竟成了新奇事物的同义 词。法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示意做实验给他看。
          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,天空上悬着灰蒙蒙的浮云,压得人们喘不过 气来。狂暴的阵风呼啸而过,那闪闪的电光,曲折地划破长空,引来了震耳 欲聋的惊雷声。这正是富兰克林盼望的天气。          他的计划是把云层上的电引下来,以便证明天空的闪电和人工产生 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,都容易引导雷电。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 教堂建造的速度很慢,他等不及了;他得另找一种高入云霄的东西来代替塔 尖。他决定用风筝。由于得在雷电交加的雨天进行这项试验,他用丝绸代替 纸张,做成了一只风筝,风筝顶端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,绳子的末梢系上作绝缘体 的绸带,绸带的另一端则在试验者的手中。这样吸引下来的雷电,就不会通 过试验者使他触电了。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,告诉他今天所做试验的内容, 并且要他做这次试验的助手。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。这正是放风筝的好时机。富兰克林顶着狂风和雷电,把 风筝送上了天。大雨如注,雪亮的闪电像银蛇似的,不时地在空中蜿蜒。富 兰克林指挥着儿子不要让风筝的缎带被雨淋湿,不要让风筝绳子擦到棚子, 以免发生危险,同时他仔细地观察着风筝放飞情况。
          突然,廉威叫了起来:“看哪,绳子上的纤维都竖起来啦!”
          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。  (注意!他没有碰到绳子!)说也奇怪,绳子上的毛茸茸的纤维随着他手指 的动作,也一上一下地摆动起来。他握紧拳头,小心地伸到系在绳子和绸带 间的钥匙旁边。噼啪!一个火花从那里闪了出来,打在他的腕节上,他感到 一阵麻木,赶紧把手缩了回来。
          试验成功了!它证实了:闪电就是电。
          接着,他决定在室内做避雷实验。他在附近的铁匠铺里,定制了一 条3米多长、顶端尖的细铁棒,把它安在烟囱顶上。铁棒的末梢拴上金属线。 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6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。
          在富兰克林的率领下,一家人站在楼梯上看这个有趣的设计。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。
          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。只见一道道眩目的白光,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。
         他的妻子黛博拉害怕极了。富兰克林严肃地说:“这就是击在我们 屋顶上的雷电。它通过烟囱顶上的金属棒,正经过这里导向地下。要不是安 上那条金属棒——避雷针,我们的屋子早被击毁了。”
          隔了一天,富兰克林把他的实验经过写成文章,在报上发表。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文字。新发明很快就推广开来,从美洲到欧洲, 乃至世界各地。这么细细的一条金属棒不知拯救了多少人的性命,免除了多 少房屋遭受毁坏啊!          他拒绝了专利局授予他发明避雷针的专利权,对富兰克林来说,为 人类作出一点有益的贡献,是他最大的幸福。
          在此之前,富兰克林还发明了新式火炉,被称之为“富兰克林火炉”。 1753年,他研制了医学史上第一个具有伸缩性的导尿管;试验了物体传热灵 敏度;以后又研究了液体蒸发时热量的散失情况,和铅中毒效应及其他力学 原理。即使在晚年,他还致力于科学试验,测量海流,研究改进航海技术, 研究水声学,并在法国宣读了论北极光性质的文章。
          富兰克林曾是美洲哲学会的中心人物,四次担任英国皇家学会理事 会理事,曾获得哈佛大学和耶鲁大学的荣誉硕士学位,以及英国的爱丁堡大 学、圣安德鲁大学和牛津大学博士学位。富兰克林不是“闭门造车”的专业 研究者,他对科学的许多贡献几乎都是在参加社会活动的同时完成的。他勇 于作实际的试验,经常把科学研究与实际生活结合起来。他培养了许多科学 家,鼓励人们去钻研科学。他的科学发明和发现为人类作出了宝贵贡献,在 当时大大促进了北美各殖民地科学文化的发展。富兰克林不愧是一个伟大的 科学家。

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