富兰克林通过放风筝发现了电,完全是子虚乌有?

marydd (无) 名动一方
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发表于:2015-09-28 19:20 [只看楼主] [划词开启]

富兰克林通过放风筝发现了电,完全是子虚乌有?


子虚乌有的放风筝事件

美国的每个学龄儿童都知道这个故事。本杰明·富兰克林通过在雷雨中放飞一只线上系有钥匙的风筝发现了电。但是这种说法合理吗?

富兰克林是如何在这个过程中操控风筝而又未被烧焦的呢?所谓的风筝事件有没有可能完全是子虚乌有?

这并不等于否认本杰明·富兰克林是电场领域的先驱。1746年的他作为印刷商和《穷查理历书》的出版商已经相当富裕。《穷查理历书》常常挖苦同时期其他历书提出的天文和气象迷信。

一天,富兰克林看到苏格兰杂耍艺人亚当·斯宾塞医生——也称“思朋斯医生”——表演的一个被称为“电吻”的社交把戏。在表演中,一位女性把没戴手套的手放在一个旋转的玻璃球上,当她的追求者靠近去亲吻她时,顿时会爆发出火花,当然也伴随着欢笑。

富兰克林从此被电迷住了,他开始摆弄思朋斯医生的莱顿罐。莱顿罐就是我们现在的电容器的雏形。最早由莱顿大学(由此得名)教授、荷兰科学家彼得·范·马申布罗克制造。

这个罐子里面是一个普通的果酱罐,底部铺上一层锡箔,罐口配上蜡封软木塞,中间穿过一根连接短链条的铜棒。链条与里面的锡箔接触,铜棒顶端有个鼓起的铜球。当摩擦各种物体产生的静电作用到外部的铜球时,静电就可以经铜球储存在罐子里。因为不同电荷相吸,罐内金属板上的负电荷可以导致外部金属板上产生相当的正电荷。

富兰克林买下了这位医生的整套装置,并请一位英国朋友给他寄来更多的仪器和有关实验的文章。富兰克林对电的爱好很快成为他的全职工作。

从云中引火烧身的绝不是富兰克林

当时欧洲思想家宣称有两种类型的电。同一个球,摩擦玻璃棒产生的静电能吸引它,而摩擦树脂棒产生的电却排斥它。这就证明电有两种变体。作为业余科学家的富兰克林却不敢苟同。

他认为电是从高电荷流向低电荷的。他鉴定并命名了正电荷和负电荷、导体以及绝缘体。他声明闪电是一种电现象。在《电的实验与观察》一书中,富兰克林提出一个验证闪电与电是否一样的实验。

“要确定云是否带电,”他写道,“在一个高塔的顶端,设置一个足够容纳一个人和一个电架的岗亭。从电架中央支起一根铁杆,弯出门外,然后再使其垂直向上6~9米,末端弄得很尖。如果电架保持干燥和干净,当经过的云层很低时,站在架子上的人可能会通电,产生火花,铁杆从云中将火引到他的身上。”

那个时候欧洲最著名的电实验是由法国的诺列特完成的。他根本不相信这个殖民地学者不着边际的言论。然而国王路易十五却十分感兴趣。他鼓励他的科学家们去尝试这个实验并确认其理论。

1752年5月10日,托马斯·弗朗索瓦·狄阿里巴勇敢地站出来挑战。他在法国马利花园中竖起了一根高12米的尖尖的金属杆,然后等待暴风雨到来。当暴雨云层从头顶飞过,一个助手拿着铜丝走向装置。正如富兰克林预测的那样,他招来了火花。

法国科学家一再重复这个实验,最后终于证实:闪电就是电火。几乎一夜之间,富兰克林成为欧洲的名人,而他却没有放飞任何风筝。

 

本杰明·富兰克林


在风筝实验中送命的人

本杰明·富兰克林从来就没有写过风筝实验,也没有任何期刊记载有这么回事。最早提及风筝实验的是标注日期为1752年10月19日的致《费城报》的一封信。信中介绍了一个实验,但却从来没说富兰克林做过这个实验。

“用两根轻杆交叉成十字;支住一块手绢的四个角;杆的顶端附上一根尖铁丝……在线的末端系上丝带并绑上一把钥匙。拉线的人必须站在门内,确保不被淋湿。雷雨云一经过风筝上面,尖的铁丝就能引下电火。”

请注意,在这个实验里,闪电并不直接击中风筝。其想法是让风筝接近云层,将电荷从大气系统沿风筝线引下来。然后实验者用手指关节去触摸钥匙,将电荷导入地下。或许富兰克林本人尝试过这个实验。但即便他这样做了,也没有留下第一手描述。

有关富兰克林放风筝最为详细的叙述来自约瑟夫·普里斯特利。他声称富兰克林亲自告诉过他这件事。普里斯特利关于这个实验的二手描述发表于1767年。

至少有一个人在尝试重复这个实验的时候丢了性命,他就是俄罗斯物理学家里奇曼。1753年,里奇曼在圣彼得堡放风筝时被“金属杆中窜出的一个拳头般大小、蓝白色火球”击倒。

北卡罗来纳州艾索瑟莫技术学院的讲师兼历史学家汤姆·塔克准备重复富兰克林的风筝实验。在2003年他试图利用富兰克林时代能找到的一些材料来复制实验。他严格按照描述试了几次,但风筝就是飞不起来。然后他再用现代风筝尝试,还是不行。他相信富兰克林肯定也没有成功放飞风筝。

请用“富兰克林”牌避雷针

那些仍然坚信富兰克林确实放飞过风筝的人对于他为何从来没有详细描述自己的实验发生的时间和地点给出了一种说法:或许承认玩弄小孩的玩具会让他感到难堪。无论如何,用风筝做实验并不是他的发明。

曾有一位名叫亚历山大·威尔逊的物理学家就用了一大串风筝做天气研究。美国气象局1893年开始定期使用风筝做研究。后来气象气球、飞机和卫星提供了收集信息的新途径,风筝又变成了玩具。最后一个风筝天气局于1933年关闭。

不管他是否在暴风雨中放过风筝,富兰克林对于闪电的解释相当准确。他在1756年入选英国皇家科学院,被授予代表最高荣誉的科普利奖章。欧洲的大教堂也很快都安装上了避雷针。威尼斯钟楼自1388年以来已被雷电击中和烧毁了6次,但自从安装了“富兰克林避雷针”以后,就再也没有这个问题了。

富兰克林成了科学界的红人,他在欧洲尤其是法国大受欢迎。这一点后来在美国争取赢得独立时被证明是美国的一大财富。他的声誉以及与国王路易十五的亲密关系使他成为美国寻求法国援助时的最佳大使。由此看来,富兰克林对闪电的痴迷居然在说服法国人站在美国革命者一边上发挥了重大作用。


 富兰克林在法国凡尔赛宫


在英国,乔治三世对富兰克林政治观点的厌恶也波及科学领域。他下令不许在宫殿上安装富兰克林避雷针。他怀疑这是某种诡计。它们不是将电无声无息地导入地下,而是被叛乱分子秘密地将闪电导入皇家建筑。他要求皇家学会主席约翰·普林格尔否认富兰克林的电理论。普林格尔立即辞职,他说:“你可以改变国家法律,但改变不了自然规律。”


分类: 历史篇
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