第一章趣味科學故事3
富蘭克林的發現
1746年，在美國波士頓舉行的電學實驗講演會上，有一位聽眾入神地聽著萊頓瓶實驗的故事，他就是富蘭克林，這時已40歲。他是美國著名的政治活動家和外交家，原先當過印刷學徒工，自學成才，對自然科學很有興趣，但直到40多歲，才有工夫從事電學研究。
他第一個提出電荷概念，用數學上的正負概念來表示兩種電荷的性質，並且通過實驗確定電荷守恒定律。大家都知道，避雷針是富蘭克林的一項重大發明，由於有了避雷針，人類避免了許多自然災害。富蘭克林這項研究成果，不僅對電學的發展有重大意義，而且有助於破除人們對自然的迷信，了解雷電的真實性質。
自古以來，天電、地電互不相關，地麵上人們已經進行了許多實驗，對電的性質已有了解，但天上的雷電卻仍是神秘莫測。到18世紀中葉，不少人認為閃電和電火花類似。富蘭克林也和他們一樣，通過對比說明兩者的相似性，不過富蘭克林的認識比別人深刻，例如：他在一封書信中列舉了十二條：
“電流體與閃電在如下特點上一致：(1)發光；(2)光的顏色；(3)彎曲的方向；(4)快速運動；(5)被金屬傳導；(6)爆發時有霹靂聲或噪聲；(7)在水中或冰中仍能維持；(8)劈開它所通過的物體；(9)殺死動物；(10)熔化金屬；(11)使易燃物燃燒；(12)硫磺氣味。”然而他又認為，僅僅靠對比，還不足以作出科學論斷。要確證天電、地電的一致性，最好的證據是捉住天電，也就是把天電引到地麵上來做對比實驗。為此他提出了一個方案，在高處安一崗亭，利用尖端把低雲掠過時所帶的電引到地麵上來。
第一個按照富蘭克林建議進行實驗的是法國的達裏巴爾德。他在巴黎近郊馬裏村的高地上建造了一所崗亭，崗亭上樹立起高44英尺的鐵杆。1752年5月10日，黑雲壓天，雷雨將臨，達裏巴爾德和他的同事成功地把天電引進了萊頓瓶。5月13日，他向法國科學院報告了這一實驗，並且說，實驗的成功不但證明了閃電和電的等同性，還表明可以利用富蘭克林的方法保護房屋建築免遭雷擊。
從此，到處都在重複金屬尖端做避雷器的試驗。富蘭克林則認為，巴黎實驗用的鐵杆還不夠高，難以證明電是從雲端引下來的，一個新的思想掠過他的腦海，何不用風箏把天電引下來做試驗呢?於是，他用兩根輕的杉木條做成小十字架，把絲綢手帕蒙上，紮好。取一根尖細鐵絲固定在十字架的一頭，伸出一尺多長，拴上牽風箏的亞麻繩，亞麻繩的下端接絲綢帶，在接頭處掛一把鑰匙。在他兒子的陪同下，把風箏放上天，隻等雷雨天氣的到來。1752年10月19日，他在給友人柯林孫的信中描述了實驗的情況。由於雨水打濕了風箏和牽引風箏的亞麻繩，雲層中的電沿濕繩傳到萊頓瓶裏。等雨過後，拆下萊頓瓶，再按通常的方法使萊頓瓶放電，放出的電跟用摩擦起電機產生的電毫無兩樣。富蘭克林寫道：“由此即可完全證明電物質和閃電純屬同一回事。”
富蘭克林還做過一個有名的金屬桶實驗，目的是設法從帶電的金屬桶內取出電來，他用木髓球與金屬桶的內表麵接觸，看木髓球是否帶電，可是無論如何都無法使木髓球帶電。富蘭克林隻好寫信給他的英國朋友請教，這一請教，竟導致了一個新定律的發現。這個新定律甚至奠定了電學的基礎。這就是所謂的庫侖定律。
神秘的“魔力”
相傳曾經有甲、乙兩個人爭論過一個問題，事情的經過是這樣的：
甲提了個小木箱，箱蓋上有提手，箱底包了一塊比較厚的軟鐵。他把小木箱放在了一張和地板固定的特製的桌子上。甲輕輕地提起箱子晃動了幾下，對乙說：“你別看這箱子不大，我能用魔法讓它變得很重，誰也提不動，你不信可以試試。”乙說：“你別吹牛了，我的力氣可大了，一個小箱子還提不起來?”於是他輕鬆地把小箱子提了起來，並舉過了頭頂。甲說：“別著急，待我向箱子使用魔法以後，你就提不動了。”這時甲發出了一個口令：“變重，”同時又做了一個手勢，然後對乙說：“現在我的箱子已經有了魔力，你絕對提不起來。”乙顯得很不服氣，瞟了甲一眼，滿懷信心地又去提箱子。可是這一次真的不頂事了，他無論如何用力，小木箱就是不動，結果還累得滿頭大汗，氣喘籲籲，隻好向神奇的魔力認輸了。這時，甲在一旁哈哈地大笑了起來。