◇◇新语丝(www.xys.org)(newxys.com)(xys10.dxiong.com)◇◇ 　　富兰克林风筝实验之谜 　　·方舟子· 　　本杰明·富兰克林是一个多才多艺的人，他是作家、政治家、外交家、发明 家、出版商、新闻人……还是科学家，在电学方面做出了开创性的贡献。他最著 名的科学研究，当然是冒着雷击的危险用风筝把雷电引下来，证明了闪电是一种 放电现象。这个大胆的实验引发了无数人的崇敬，富兰克林甚至因此被赞誉为 “现代普罗米修斯”。有些人也大胆地去模仿，结果毫不意外地导致了遭到雷击 身亡的悲剧。富兰克林本人有必要冒险做这个实验吗？ 　　其实没什么必要。富兰克林是在1746年开始研究电学的，做了一系列实验， 提出了新的电学理论，他发明的一些术语，沿用至今，例如“正极”、“负极”、 “电池”。当时北美还是英国的殖民地，世界科学的中心在欧洲，富兰克林只能 是把他的研究成果写信告诉他的朋友、英国王家学会会员彼得·克里森，再由克 里森报告给王家学会。1749年11月，富兰克林通过比较静电放电和闪电的相似性， 得出结论说闪电是一种放电现象。这个结论并非富兰克林的首创，在此之前已经 有欧洲的科学家提出过了。富兰克林的独创之处，是提出了验证这个假说的实验 设想。在1750年7月29日致克里森的信中，富兰克林建议，在高处立一根金属杆， 雷暴云来临时，就可以把云里的电荷通过金属杆引下来。如果金属杆和大地是绝 缘的，电荷留在杆里跑不掉，就可以用来做电学实验，从而证明闪电是放电现象。 如果金属杆接地，电荷就释放到地下，避免了雷击，就成了避雷针，此前在3月2 日的信中富兰克林已提出了避雷针的设想，在这封信里他进一步做了说明。 　　但是富兰克林的这些信没有得到王家学会的重视，他们拒绝发表。在克里森 的帮助下，这些信被收集起来，做为一部专著《电实验与观察》于1751年在伦敦 出版。第二年，这部专著翻译成法文，引起了法国科学家的极大重视。他们开始 验证富兰克林的实验设想。首先这么做的是译者达里巴。他于1752年5月初在巴 黎郊外马里村立起了一根金属杆，之后自己回巴黎，派人看守。5月10日，来了 雷暴，看守人按照达里巴的指示，手持一根插了铜丝的玻璃棒，碰了碰金属杆， 冒出了火花，证明金属杆带了电。随后看守人找了人作证，重复了实验。3天后， 达里巴向巴黎科学院报告了马里实验结果。接下来的一段时间，德罗、布封等人 先后在巴黎等地重复了该实验，轰动一时，人们纷纷来围观“天火”，富兰克林 在法国一举成名，这个实验被称为“费城实验”——富兰克林当时人在费城。 　　富兰克林自己为什么不做这个实验，而只是提出设想建议别人来做呢？据他 说是因为费城当时没有高楼可以用来做实验，他准备等费城的大教堂建好了再做。 大教堂还没有建好，法国人实现了“费城实验”的消息已经传来。富兰克林主办 的《费城报》在8月27日报道了法国“费城实验”。9月，富兰克林在自己家里立 了根金属杆，做了一点改进，在杆的底端放上铃铛，一旦雷暴经过，铃铛在电的 作用下就会响起来。10月19日，富兰克林在《费城报》刊登文章报告“风筝实 验”。文章开头说：欧洲的报纸经常提到用在高楼立起金属杆的方法成功做了 “费城实验”，其实在费城，已经有人用不同的但是更容易的方法成功地做了同 样的实验，人人都可以尝试。随后他介绍了应该怎么做这个实验：用丝绸手帕做 一个风筝，风筝上方固定一根金属丝，在风筝绳子的末端系一条丝绸带子，在绳 子和丝绸带子交接的地方绑一把门钥匙。在有雷电的时候，人躲在屋里通过门、 窗放风筝，手拽着丝绸带子，注意不要让雨把丝绸带子打湿，也注意不要让风筝 绳子碰到门框或窗框。绳子被雨打湿后，就会把雷暴云里的电引导下来，因为丝 绸带子是干的，不能导电，电荷都聚在了门钥匙，这时如果用指关节碰钥匙，就 会冒火花，这样就证明了的确带电了。这些电荷还可以收集起来做别的实验。 　　富兰克林也把这篇文章寄给了克里森。克里森在当年12月在王家学会宣读。 这回王家学会不能不重视了，在学会会刊上刊登了这篇文章。但是这篇文章其实 并不是实验报告，而是实验指导。而且它也没有明确地说富兰克林本人做了实验， 只是含糊地说在费城有人做了。37年后，1789年富兰克林发表《自传》，才明确 说了自己做了风筝实验，但是只有半句话，在介绍了法国人的“费城实验”如何 引起轰动之后，他说“不久之后我在费城用风筝成功地做了类似的实验”。 　　在富兰克林的所有著作中，就只有这两个地方提到了这个著名的风筝实验， 留下了很多疑问：他是在什么时候做的实验？有没有助手？有没有见证人？对这 些关键点，富兰克林全都语焉不详。直到15年后，1767年，英国化学家普利斯特 里发表《电的历史》一书，才回答了这些疑问。按照普利斯特里的说法，富兰克 林是在1752年6月做了风筝实验。虽然在一个月前法国人已经做了“费城实验”， 但是富兰克林还不知道（那时候还没有电报、电话，欧洲的报刊要靠海运运到美 国，至少要经过6周才能运到）。富兰克林找了儿子威廉当助手，人躲在一个木 棚子下面放风筝。富兰克林没有找见证人，因为他对实验结果没有把握，怕实验 失败感到难堪。 　　普利斯特里写这本书的时候，富兰克林在伦敦，他应该是采访了富兰克林， 而且有迹象表明富兰克林审了稿。所以普利斯特里的说法就成为了富兰克林风筝 实验的最原始资料，后人介绍、描绘富兰克林风筝实验追根溯源都是来自于它。 但是他的说法仍然让人疑惑。富兰克林并不是害羞的人，怎么会因为担心实验失 败不敢找人见证？即使有这样的担心，在实验成功之后，为什么不在有人见证的 情况下再重复一下实验？按他本人的说法，这个实验是很容易做的，不难重复。 　　而且，按普利斯特里的说法，富兰克林是在1752年6月做的实验，当时他还 不知道法国人已经成功地做了“费城实验”，他本人知道这个实验的重要性，为 什么不急着发表？甚至不在其《费城报》上简单提一下？要过了四个月知道了法 国人的实验结果才提及此事？更令人费解的是，富兰克林不仅不急着发表，而且 私下里也没有向别人透露他做了风筝实验。当时费城有一个研究电学的著名专家 伊伯内泽·金内斯利，是富兰克林的好友，富兰克林和他保持着密切的联系，互 相报告电学实验结果。如果富兰克林做了风筝实验，很难想像富兰克林不会告诉 他结果。但是在1752年9月到10月这段时间，金内斯利多次在费城做关于电学的 演讲，介绍法国人的“费城实验”，却都没有提到在费城本地已有人做了类似的 实验。一直到了1761年，金内斯利自己才做了风筝实验，不过是在晴朗的日子做 的。在富兰克林做风筝实验的时候，他的儿子威廉并不是像一些描绘该实验的绘 画画的那样是个小孩，而是已经21岁。威廉也是个人物，当过新泽西的总督，后 来成为美国保皇党领袖，美国建国后流亡英国，是爱丁堡王家学会建会会员。但 是威廉从来没有提到他参与了这个著名的实验。 　　因此一直有人怀疑富兰克林并没有真正做过风筝实验。美国“流言终结者” 曾经做过一个模拟实验，让一个假人放风筝，然后给风筝施加50万伏电压的假闪 电，测出流过假人“心脏”的电流超过了6毫安，足以将真人电死。这说明富兰 克林如果做过实验，会被电死。实际上闪电电压要比这高得多，有时会达到几亿 伏，在这样的电击下风筝绳子将承受几千度的高温而被烧毁，这样的实验后来多 次有人做过，当然是用绑着的风筝做的，人是不能在旁边的，否则有可能出事。 如果富兰克林真的做过风筝实验的话，他描述的结果也肯定不是引导雷电，而是 收集空气里的电荷到钥匙里，就像人们后来发现的，即使在大晴天做风筝实验， 同样会让钥匙发出火花。富兰克林描述的，更像是在任何时候放风筝放到一定高 度后就会出现的结果，采集的是周围空气的电荷，而不是雷电。 　　和“费城实验”一样，富兰克林的“风筝实验”很可能也只是提出了一个实 验设想，所以一开始他只是含糊地说在费城有人成功做过——他相信如果真有人 尝试的话，肯定会成功的。被认为是他本人做的实验后，他将错就错承认了下来， 但是一直非常低调地对待此事。从科学的角度看，风筝实验其实没有做的必要， 因为雷电的性质已经被之前的法国人“费城实验”证明了，而人们也已把荣耀归 功于提出实验设想的富兰克林。 2018.6.11 （《科学世界》2018.7） (XYS20180723) ◇◇新语丝(www.xys.org)(newxys.com)(xys10.dxiong.com)◇◇