1752年7月的一天,在北美洲的費城,一位名叫富蘭克林的科學家,做了一個轟動世界的實驗:
這天下午,天色陰暗,烏云滾滾。天空中不時閃爍著青白色的電光,傳來一陣陣沉悶的雷聲,眼看一場可怕的大雷雨就要來臨了。
“這是最合適的天氣!”富蘭克林和他的兒子威廉帶著風箏和萊頓瓶(一種可充放電的容器),奔向郊外田野里的一間草棚。
這可不是一只普通的風箏:它是用絲綢做成的,在它的頂端綁了一根尖細的金屬絲,作為吸引閃電的“接收器”;金屬絲連著放風箏用的細繩,這樣細繩被雨水打濕后,也就成了導線;細繩的另一端系上綢帶,作為絕緣體(要干燥),避免實驗者觸電;在綢帶和繩子之間,掛有一把鑰匙,作為電極。
富蘭克林和他的兒子連忙乘著風勢,將風箏放上了天。風箏,像一只矯健的鳥兒,漸漸地飛到云海中。
父子倆躲在草棚的屋檐下,手中緊握著沒有被雨水淋濕的綢帶,目不轉睛地觀察著風箏的動靜。
突然,天空中掠過一道耀眼的閃電。富蘭克林發(fā)現(xiàn),風箏引繩上的纖維絲一下子豎立起來。這說明,雷電已經通過風箏和引繩傳導下來了。富蘭克林高興極了,他禁不住伸出左手,觸碰一下引繩上的鑰匙。“哧”的一聲,一個小小的藍火花跳了出來。
“這果然是電!”富蘭克林興奮地叫了起來。
“把萊頓瓶拿過來。”富蘭克林對威廉喊道。他連忙把引繩上的鑰匙和萊頓瓶連接起來。萊頓瓶上電火花閃爍。這說明萊頓瓶充了。
事后,富蘭克林用萊頓瓶收集的雷電,做了一系列的實驗,進一步證實了雷電與普通電完全相同。
富蘭克林的這一風箏實驗,徹底地擊碎了閃電是“上帝之火”、“煤氣爆炸”等流行的說法,使人們真正認識到雷電的本質。因此,人們說:“富蘭克林把上帝與閃電分了家。”
富蘭克林的風箏實驗絕不是一時沖動所做的。早在數(shù)年前,他就致力于電的研究,并在當時人們不知“電為何物”的時代,指出了電的性質。
在一次研究的意外事件中,他得到啟迪。有一次,他把幾只萊頓瓶連在一起,以加大電容量。不料,實驗的時候,守在一旁的妻子麗德不小心碰了一下萊頓瓶,只聽得“轟”的一聲,一團電火花閃過,麗德被擊中倒地,面色慘白。她因此休息了一個星期身體才得到康復。
“萊頓瓶發(fā)出的轟鳴聲,放出的電火花,不是和雷電一樣嗎?”富蘭克林大膽地提出這個設想。經過反復思考,他推測雷電就是普通的電,并找出它們兩者問的12條相同之處:都發(fā)亮光;光的顏色相同;閃電和電火花的路線都是曲折的;運動都極其迅速;都能被金屬傳導;都能發(fā)出爆炸聲或噪聲;都能在水或冰塊中存在;通過物體時都能使之破裂;都能殺死動物;都能熔化金屬;都能使易燃物燃燒;都放出硫磺氣味。
1747年,富蘭克林把他的這些想法,寫成論文《論雷電與電氣的一致性》。他將論文寄給他的朋友、英國皇家學會會員科林遜??僧斂屏诌d將論文送交皇家學會討論時,得到的是一陣嘲笑。許多權威科學家認為富蘭克林的觀點荒唐無比,“把科學當作兒童的幻想”。
對于權威人士的嘲笑、奚落,富蘭克林不予理睬,終于在做好各種準備的情況下,冒著生命危險,做了風箏實驗。
富蘭克林從風箏實驗中,不但了解了雷電的性質,而且證實:雷電是可以從天空“走”下來的。“高大建筑物常常遭到雷擊,能不能給雷電搭一個梯子,讓它乖乖地‘走’下來呢?”富蘭克林想。
正當富蘭克林思考這一問題的時候,不幸從俄國彼得堡傳來消息:1753年7月26日,科學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗,在操作時,不幸被一道電火花擊中身亡。這更堅定了富蘭克林研制避免雷擊裝置的決心。
他先在自己家做實驗:在屋頂高聳的煙囪上,安裝一根3米長的尖頂細鐵棒;在細鐵棒的下端綁上金屬線;沿著樓梯,把金屬線引到底樓的一個水泵上(水泵與大地有接觸);將經過房間的那段金屬線分成兩段,且將兩股線相隔一段距離,各掛一個小鈴。這樣,如果雷電從細鐵棒進入,經過金屬線進入大地,那么,兩股線受力,小鈴就會晃蕩,發(fā)出響聲。
一天,電閃雷鳴,暴風雨就要來了。在雷聲、雨聲的“伴奏”下,守候在房間小鈴旁的富蘭克林,聽到了小鈴發(fā)出的清脆、悅耳的聲音。他高興地笑了。
富蘭克林把那根細鐵棒稱為“避雷針”。
避雷針的問世,引起了教會的反對。他們認為:“裝在屋頂?shù)募鈼U指向天空是對上帝的不敬。”“干涉上帝的事,對上帝指手劃腳,是要受上帝懲罰的。”
然而,有一次在一場雷雨之后,神圣的教堂著火了,而裝有避雷針的房屋卻平安無事。于是,避雷針的作用被人們認識,避雷針也很快地傳開了。至1784年,全歐洲的高樓頂上都用上了避雷針。