富兰克林知道,要想证明自己的理论,最有力度的就是用事实说话,可是怎样才能证实闪电就是电的本质呢?
1752年6月,富兰克林做了一次轰动世界的实验。那是一个闷热的下午,人们不断地挥着汗。天空低低地悬着灰蒙蒙的浮云,阳光透过云层,投射到散发着热气的潮湿的地面上,使人有一种窒息的感觉。过了一会儿,天边升起了厚厚的乌云,那狂暴的阵风,推动着成堆的乌云,布满了整个天空,就像空中罩上了一个铁罩子似的。
那闪闪的电光,曲折地划破长空,引来了震耳欲聋的霹雳声。这正是富兰克林盼望着的天气,或者换句话说,正是适合他做实验所需要的气候条件。富兰克林早有把云层上的电引下来的计划,以便证明天空的闪电和人工生产的电同属一种性质。
他注意到高大的树木、教堂的尖顶、船只的桅杆等,凡是高耸的目标,都容易招引雷电。他原先打算等当地正在建造的教堂落成后,利用教堂钟楼的尖顶,再接上长长的金属棒,吸引云层上的电,可是那教堂建造的进度很慢,他等不及了,他得另找一种高入云霄的东西代替塔尖。
他想着想着,突然笑了出来:“啊,风筝!这不是比塔尖更有用吗?何况我小时候还利用它加快游泳速度呢!对,就是它!”
富兰克林开始着手制造风筝。
由于得在雷电交加的雨天进行这项实验,他用丝绸代替纸张,做成了一只风筝,风筝顶缚上一条尖得像针似的金属线,作为吸引电的“先锋”。
他把穿在风筝上的绳子当做导体,绳子的末梢系上充作绝缘体的绸带,绸带的另一端则在实验者的手中。这样吸引下来的电,就不致通过实验者的全身使他触电了。在绸带和绳子的交接处,挂上一把钥匙,作为断路器。
富兰克林把他的儿子威廉叫到跟前,告诉他今天要做实验的内容,并且要他做这次实验的助手。
“这不是很危险吗,爸爸?”21岁的儿子听了父亲的说明,担心地问。
威廉对父亲的实验不感兴趣,不过还是同意当他父亲的助手。
于是父子俩悄悄地收拾起风筝,奔向离他们家不远的草坪,那里有一个小木棚,正好可以作为他们躲避风雨的场所。风更紧了,它吹乱了父子俩挂在肩上的长发,吹得他们衣服的下摆“啪啦啪啦”作响。这正是放风筝的好时机。
过了一会儿,狂风大作,雷声隆隆,团团乌云压向天边,富兰克林赶紧把风筝掷向天空,大声喊道:“儿子,快跑起来。”
威廉在旷野中拼命地奔跑起来,狂风卷起风筝,升到空中。
富兰克林很是兴奋,他追上儿子,接过风筝线,拉着他躲进小木棚里避雨,然后又掏出一把铜钥匙,系在了风筝线的末端。
“赶快往里退,别让缎带给打湿了。”富兰克林指挥着说。
他自己走到小木棚的屋檐下观察着风筝。依旧什么动静也没有。
“小心,威廉!瞧,你的风筝的绳子都快擦着棚檐了,这会发生危险的!”
儿子很是不解,问道:“爸爸,这是干什么啊?”
“这个铜钥匙吗?是用来阻挡上面流下来的电,用它可以把电流导到瓶子里去。”
说完,富兰克林又往装有水的莱顿瓶中插入一条铜线,浸入水中一半,又留在瓶子外面一半。然后,富兰克林兴奋地说:“孩子,一会儿我们就能把电导入瓶子中带回家去了。”
说完,父子俩抬头望去,只见风筝已穿进了云层,闪电雷鸣阵阵,但是风筝什么反应也没有。
儿子禁不住很失望地说:“爸爸,恐怕我们这次又白费工夫了吧!”
“别担心,孩子,我们再等等看吧!”
这时天空已不那么黑得可怕了,雨依旧下着,雷声也逐渐远去,可是雪亮的闪电,像银蛇似的,不时地在空中蜿蜒着。
突然威廉叫了起来,“看哪,爸爸!”儿子指着风筝说,“绳子上的纤维都竖起来啦!”
“是吗?”爸爸的眼力毕竟赶不上年轻的儿子。富兰克林睁大眼睛,仔细一瞧。可不是吗,只要雷电一闪,附在绳子上的毛茸茸的纤维一下子都竖立起来。这就是电!
富兰克林伸出一只手指,和风筝的绳子并行着上下移动,不过可没有碰着绳子。说也奇怪,绳子上的毛茸茸的纤维,随着他手指的动作,也一上一下地摆动。
“真有意思,爸爸,它们还会跳舞呢。”威廉已摆脱了刚才的恐惧,对眼前的实验也产生了兴趣。
“还有更好玩的在后头呢,孩子。”富兰克林兴奋地说。
这时,一道剧烈的闪电划过,风筝线仿佛被什么拉动了一下,富兰克林的手中也有了一丝麻的感觉。
富兰克林握紧拳头,小心地伸到系在绳子和绸带间的钥匙旁边。“噼啪!”一个火花从那里跳了出来,打在他的腕节上。他感到一阵麻木,赶紧把手缩了回来。
“您怎么啦,爸爸!”威廉关心地问。
“没什么,孩子。”爸爸满脸笑容地说,“我们的实验成功啦!你知道吗,天空中的雷电和人工产生的电,是一码事!”
父子俩忘记了浑身上下已被雨淋透了,高兴地欢呼起来。
雨过了,云层破处,绽出了清澈的蓝宝石似的碧空。阵阵的凉风拂走了天空的暑热,送来了雨后特有的新鲜空气。
父子俩这才收下风筝,踏着被雨水洗刷一新的芳草,笑嘻嘻地,但依旧悄悄地回家去了。
从他们脸上那副神秘的表情看来,他们这次的实验多半是背着朵布蕾做的!
富兰克林一踏进家门就叫朵布蕾给逮住了。
“你发疯了还是怎么的?瞧,下这么大的雨还往外跑,又带着孩子!”她带着责备而又心疼的口气说。
富兰克林像一个调皮的孩子干了淘气事,被大人发觉了似的,嘻嘻地憨笑着。
“啊,这是什么?湿淋淋的,难道你们爷儿俩都疯啦!在大雨里玩风筝?”朵布蕾简直吃惊了。
“不是的,妈妈。爸爸带着我不是去玩儿,而是做实验。”威廉怕妈妈着急,解释着说。
“唉,真拿你们没有办法。”妈妈直摇着头,“你们天天实验呀实验,有没有个完?”
“不,妈妈,这次做的实验才好玩呢。”威廉激动地说。
于是他把刚才发生的事情,从头到尾说了一遍。
“那还了得!怎么你拿上帝创造的光,也做起实验来啦!”朵布蕾急得几乎哭了出来,“你这不是惹祸嘛。你准会给这一家子招来灾祸哪!”
富兰克林知道朵布蕾是个虔诚的教徒,她相信《圣经》上记载的每一句话。
如果你告诉她,雷电不是上帝创造的,而是带着正电和负电的云层相遇所造成,那也只能是白费口舌。况且这些道理,一时也不易说清,不如让时间慢慢地向她证明。
因此,富兰克林只安慰了妻子几句,就回到书房,拿起鹅毛笔,开始在白纸上画着他在回家路上设想的避雷装置。
“凡是耸立在高空的目的物,容易招引雷电,因此高楼和塔尖等,往往遭受到雷电的袭击,甚至酿成火灾。”
他思索着:
今天的实验证明,雷电是可以引导下来的。
如果我在屋顶上安上一根金属棒,譬如说,三米多高吧,它准能把雷电引导下来。如果再在金属棒末端系上一条金属线,直通到地下,这样金属棒受到雷击时,它就能借助金属线,直接把电带到地下,使屋子免遭灾祸。
晚饭的时候,富兰克林在餐桌上把他的设计和原理告诉了威廉。
虽然威廉在妈妈朵布蕾的教养下,受宗教的影响较深,但今天下午的实验,使他明白了雷电并不是一般人所说的“圣火”,而确是和爸爸通过摩擦器制造出来的电一模一样。因此,他对爸爸说的话,一个劲儿点头表示同意。
可是,妈妈朵布蕾一听又紧张地叫了起来:“富兰克林!你成心要毁坏你自己和这一家子,还是怎么着?”
“没有呀,亲爱的!我怎么会毁坏自己和这一家子呢?”富兰克林茫然地说。
“你刚才不是说要把圣火引到家里来吗?你这样亵渎上帝,不把他老人家惹火才怪呢!”
“不会的,亲爱的。你不是一直很信任我吗?请你继续信任我。”富兰克林兴致勃勃地说,“我非但不会惹祸,还会给大家带来幸福。”
那倒是真的,朵布蕾对丈夫始终是信任的,甚至是十分崇拜的。
“幸福?给大家带来幸福?”她信疑参半地对丈夫注视了一会儿,看到丈夫的脸上露出信心十足的表情,这才消除了她的疑虑。“那好吧,只要你不触犯上帝,不惹祸招灾就行了。”
通过多次实验,结果表明,雷电同电机产生的电荷是完全相同的。富兰克林没有忘记把这个喜讯告诉给远在伦敦的朋友朗思。
没过多久,风筝实验的消息就传遍了整个科学界。富兰克林在电学方面的理论,至此取得了决定性的胜利。他的有关电学方面的著作引起了学术权威们的重视,被译为法文、德文、意大利文等,在全欧洲得到了公认。
在荣誉和胜利面前,富兰克林没有停止对电学的进一步研究。