天电传奇：一个疯狂的“风筝实验”及其他（附诗两首）
天电传奇 // 一个疯狂的“风筝实验”及其他 //
文/张虎岗
疯狂的“风筝实验”
1746年，英国伦敦一个叫柯林森的人，给他在美国的一位朋友寄送了一只莱顿瓶，并在信中向他介绍了使用方法。
也许他没有想到，他这一个小小的举动无意中成就了物理学史的一段传奇。
这个莱顿瓶的收件人叫做本·杰明·富兰克林。
这个人也不一般，与其说他是一位物理学家，倒不如说他是杰出的政治家、外交家及商人。他是《独立宣言》的起草人之一，曾出任美国驻法国大使，成功取得法国支持美国独立。
为了纪念他，1928年以后每张百元美钞上都印有他的肖像。
从此以后，富兰克林成了世界上最“帅”的人之一。
言归正传。
富兰克林使用莱顿瓶进行了许多科学实验，在实验中他看到了电火花，由此突然联想到了“上帝之火”――雷电。
1749年11月7日，他写了下面的笔记：
电流跟闪电在这些特性方面是一致的：
（1）发光；
（2）光的颜色；
（3）弯曲的方向；
（4）快速运动；
（5）被金属传导；
（6）在爆发时发出霹雳声或噪声；
（7）在水中或冰里存在；
（8）劈裂了它所通过的物体；
（9）杀死动物；
（10）熔化金属；
（11）使易燃物着火；
（12）含硫磺气味。
这些相似性指向一个结论：这两种现象是同一种物理现象。
但是由于缺乏足够的证据，他的这一结论并不被人认可。
为了验证自己的猜想，他决定“疯狂”一次。
1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。
富兰克林和他的儿子威廉一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那，雷电交加，大雨倾盆。
富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近系在牵着风筝的麻绳末端的铜钥匙，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！”随后，他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。
回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电的确具有完全相同的性质。由此他关于天上和人间的电是同一种东西的假说得到了证实。
风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界的名声大振。英国皇家学会不仅承认他的结论，还给他送来了金质奖章和皇家学会会员的聘书。
毫无疑问，富兰克林的这次实验的“疯狂指数”绝对是五星。
著名哲学家康德曾这样评价富兰克林：“他是天堂盗火者，他是第二个普罗米修斯。”
其实，他更是当世雷神索尔的化身。
虽九死而不悔
（风筝实验听起来疯狂无比，但是后人对于这个实验是否真正存在莫衷一是。）
很多人追随着富兰克林的脚步，“疯狂”了重复着他的大气电实验（或者是实验的设想）。
比如，俄国科学家利赫曼。
他和他的助手罗蒙诺索夫对雷电现象观察了三年之久，他们也想像富兰克林一样“窥探”雷电的秘密。于是，在没有人理解和支持的情况下，他们开始了自己的"雷电利用计划"。
他们在屋顶上树起一根长长的铁杆，下面捆着一根铁尺，目的是把天上的电引到屋里观察和研究。
下面是罗蒙诺索夫的一段回忆：
1753年7月26日下午一点钟左右，北方升起了一大片雷电乌云。我和利赫曼正出席一个科学院的会议，于是匆匆告别，想赶回家去观察“雷电器”。
不多功夫，雷声大作，但没有一滴雨。我看了看所装置的雷电器，丝毫没有发现电力的征兆。但当饭菜摆在桌子上的时候，我终于看到铁丝发生特别的电火花，我的妻子和另外几个人也都跑到这里来了。我们大家一起看了铁丝和吊起来的铁条，因为我希望有几个目击火花的各种颜色的见证人。利赫曼教授曾和我争论，他不认为会有各种颜色。就在我把手伸到铁丝边、火花僻啪僻啪地四散爆发的当儿，突然霹雳一声巨雷。他们都从我身边跑开了。我妻子也要我走开。好奇心仍把我吸引住二三分钟，直到他们对我说菜汤凉了，并且电力也几乎停止了。我刚刚在桌旁坐了一会儿，利赫曼的仆人突然把门打开了，他满面泪痕，吓得喘不过气来。当他向我走来时，我想，莫不是有人在路上打了他？他勉勉强强说出了几个字：教授被雷击倒了。
我尽快地跑去看他。等我跑到后，我看见他已停止了呼吸。他的可怜的妻子和岳母，也和他一样面无血色。我虽幸免于死亡，但我的密友的惨白的尸体以及他的妻子，儿女全家老幼的哭声，使我感到那么难受，以至我对聚集在那儿的许多人说不出一句话来，也作不出一句回答，只望着这个一小时前曾和我一起开会。一起讨论我们未来的公开演讲会的人的面孔。从吊起来的铁丝发出的第一次打击击中了他的头部，在他的额上留下了一个红色的、樱桃似的斑点；而雷电力则经他的脚部，通过地板而远逸。
对于利赫曼之死，后来的普利斯特列说：“令人敬佩的利赫曼的光荣牺牲使每个电气学家不会再这样光荣死去了。”
从此以后，再也没有人重复这一实验了。
“风筝实验”成绝响！
避雷针？还是引雷劈？
在设计“风筝”实验时，富兰克林将闪电与人工摩擦产生的电进行类比做出过这样的推测：既然人工产生的电能被尖端吸收，那么闪电也能被尖端吸收。而“风筝”实验的成功反过来又证实了他的推测。
他由此设想，若能在高物上安置一种尖端装置，就有可能把雷电引入地下。
于是富兰克林设计了一种避雷装置：
把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。
没错！这种装置就是避雷针。
避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。
1754年，富兰克林用避雷针保护建筑物的建议被梅伦的一个牧师迪维什第一次实现了。到了1760年，富兰克林在费城一座大楼里立起了一根避雷针。避雷针在最初发明与推广应用时，教会曾把它视为不祥之物，说是装上了富兰克林的这种东西，不但不能避雷，反而会引起上帝的震怒而遭到雷击，但是，在费城等地，拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针，在大雷雨中却安然无恙。到了1782年，费城已经大约有了400根避雷针了。
当避雷针在费城等地初显神威后，立即传到北美各地，随后又传入欧洲。
1762年避雷针英国立起了第一根避雷针。
最初，英国人广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。但是美国独立战争（1775年～1783年）爆发后，富兰克林积极参加独立运动，并且是独立宣言的起草人之一。于是富兰克林发明的尖头避雷针在英国国王乔治三世眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。据说乔治三世在盛怒之下，召来英国皇家学会会长约翰·普林格尔，向他施加压力，要他公开宣布圆头避雷针比尖头的更安全，要求要全英国的避雷针都改成球状。
还好普林格尔是一位正直的科学家，他沉默片刻，说：“陛下，许多事情都可以按您的愿望去办，但是不能做违背自然规律的事呀！”
在普林格尔的坚持下，避雷针终究没有变成“避雷球”。
这一场闹剧也算是避雷针应用史上一件趣闻吧！
你有避雷针，我有龙吻脊
我国古代对电的认识，也是从雷电及摩擦起电现象开始的。
早在3000多年前的殷商时期，甲骨文中就有了“雷”及“电”的形声字。西周初期，在青铜器上就已经出现加雨字偏旁的“電”字。
但是受科技水平的限制，人们弄不清楚雷电是怎么产生的，相信“雷泽有雷神，龙首人颊，鼓其腹则雷”的神话，误以为雷电毁屋击人是上天发怒，对人们进行罚诫。到了汉代，人们开始以阴阳二气相互作用的理论来解释雷电现象，《淮南子·坠形训》认为 “阴阳相薄为雷，激扬为电”，即雷电是阴阳两气对立的产物。明代刘基（1311年～1375年）说得更为明确：“雷者，天气之郁而激而发也。阳气困于阴，必迫，迫极而迸，迸而声为雷，光为电”。这说明，当时己经有人认识到雷电是同一自然现象的不同表现。
尽管这种猜想并不符合现代科学的观点，但破除了人们对上天雷神的迷信，于是各种征服雷电的设施也就陆续出现了。
在我国最早出现的避雷设施是避雷室。南朝刘宋时人盛弘之的《荆州记》中记载：“湖阳县，春秋寥国，樊重之邑也。重母畏雷，为母玄石室，叫避之。悉以文石为阶砌，至今犹存。”这段话的意思是，樊重为母亲建造避雷室所使用的全部材料都是文石。文石很可能就是大理石，具有绝缘作用。由大理石建造的屋室当然是可以避雷的。
不过最为流行的还是在建筑物上安装中国式的避雷针――龙吻脊。1688年，法国旅行家卡勃里欧列·戴马甘兰来中国游历之后，写了一部名叫《中国新事》的书。书里写道：“……当时，中国屋宇的屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连接着一根根细的铁丝，直通地下。这样奇妙的装置，在发生雷电的时候就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿线下行地底，起不了丝毫破坏作用。”
原来，我国古代建筑师最迟在17世纪后期就已经发明了避雷针。
风筝实验
天空电闪雷鸣
一只风筝爬上了云层
迎着风，沐着雨，义无返顾
奔向科学探索的高空
当麻绳上绒毛竖起
天电露出了它的行踪
系在绳末的铜钥匙
叮叮作响，怦然心动
在手指触碰到铜钥匙的瞬间
富兰克林，耀眼的火花可曾让你心惊
此刻，你是雷神索尔的化身
把天电的秘密洞悉于心中
钻木取火
俯下身子，全神贯注
意念集中在手中的木棒
转动，转动，多少汗珠爬上了额头
摩擦，摩擦，不知疲倦地做功
内能渐增，温度渐升
微微青烟隐含着梦想的火星
小心翼翼地用棉絮包裹
虔诚地吹一口气或是轻轻挥动
烟越来越浓越来越浓
直到迸然喷出一团火苗
像是燧人氏从远古中走来
一粒火种点燃了文明
一根长长的风筝线
天神在那端
我在这端
是可以期许的遇见
直到蓝色火花闪现
这把铜钥匙
打开门，通往世界另一面
一截还未腐烂的老松木
枯草在里面
我在外面
是可以期许的遇见
直到火种点燃
那古老的传奇呀
伴着新科技，绽放魅力无边
关注堪寻，共赏物理之美