人間的普羅米修斯
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①此處所說的水指含有雜質的普通水,純水是不傳電的。“電火花”、“電火”即現代所稱的電。
②電介質,不導電的物質。電介質通常用來使帶電體和其他部分隔絕,慣稱“絕緣材料”。
富蘭克林又認為,既然電是一種單純的“流質”,那么,當玻璃受到摩擦時,電就流入玻璃,使它帶“正電”;而當琥珀受到摩擦時,電就從琥珀流出,使它帶“負電”。相應地,萊頓瓶內外兩面的電荷也被定名為正電與負電,或陽電與陰電,并用正號“+”和負號“-”來表示它們。這是電學上的一個創舉。富蘭克林是第一個把電分為正電和負電來解釋實驗的人。這不僅僅是名稱上的問題,而且是概念上的深化。如果把富蘭克林說的“流質”改稱“電子”,并將流動方向倒過來(因為電子實際上是從琥珀流向玻璃),那么他這個猜測在本質上是正確的。富蘭克林這一創舉使電學開始走向準確的定性的方向。他對萊頓瓶的研究使科學界正確地了解了它的作用,并認識了絕緣體在電學中的重要性。1788年法國科學家庫倫(1736—1806年)發現電荷間相互作用力的有名定律就是從富蘭克林這一概念出發的。這是富蘭克林在電學上的一大貢獻。
1749年,他在上述結論的基礎上提出了有名的“一流論”(或譯為“單流質說”的電學理論),反對杜飛將電分為“玻璃電氣”和“琥珀電氣”兩種截然不同的流體的“二流論”(或譯為“雙流質說”)。富蘭克林認為,所有的自然物體中都含有電,電只有一種,物體的正負電決定于其含電太多或含電太少。當物體中所含的電超過了正常含量即電太多了時,稱此物起了正電。如果少于正常含量即電太少了時,稱此物起了負電。電可以用正負符號來區別,但不能把它們看作是截然不同的兩種流體。這是電學史上第一個明確的、前后一致的電學學說。
富蘭克林還利用充電體之間靜電的吸力和斥力的作用,制造了一個很簡單、但又異常靈敏的機械,稱為“電輪”。在這個機械里,輕圓盤以每分鐘50周的速度旋轉,實際是不斷地把電能轉化為機械能。這個發明預示著現代的電動機的出現。
富蘭克林進行電學實驗的消息在費城傳開后,許多人來到富蘭克林的家中觀看“奇跡”。把他的小小實驗室擠得水泄不通。“為了讓我的朋友們來分擔一些這種擁擠,我在玻璃作坊定制了一些玻璃棒分發給他們,這樣我們終于有了好幾個表演者了”。富蘭克林的朋友們幫他向來觀者演示摩擦生電等電學現象,其中有的還獨立地得出了些電學上的小小發現。
富蘭克林在進行了大量電學實驗后,已經走到了他對大氣電學作出重大發現的邊緣。
在當時,雷電這種具有巨大破壞性的可怕的自然現象的本質是什么,對人們來說還是一個謎。流行的看法是,它是“上帝之火”,天神發怒,也有人猜測雷電是毒氣在天空。格雷關于電火花和雷電屬于同一性質的猜想,沒有能夠用實驗證明。富蘭克林要來作這一偉大而危險的嘗試了。
就在他從這一時期最早的電學實驗得出了單流體說的結論的同時,1747年7月11日,他就已經看到了“尖形物體在吸入和放出電火上的神奇效果”。此后,費城和賓州的公共事務占去了他一段時間。到1748年9月29日他得以從商務活動脫身,并遷入了在雷斯街和第二街拐角處的新居。那以后,如富蘭克林自述的:“我將自由自在地沒有其他任務,而只愿于自己想干的,并享受被我視為莫大幸福的東西:有閑暇去讀書、研究、做實驗,同那些愿意尊稱我是朋友或熟人的那些才華橫溢、可敬的人作廣泛的交談。”