世界近代中期科技史-第8节
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发现，而他的主要演示仪器，除了格里凯起电机之外，那就是刚传入英国不
久的莱顿瓶。他在波士顿等地讲学，他的讲演及其莱顿瓶实验引起了波士顿
一些人的极大兴趣，其中一个就是后来成为近代电学的伟大奠基者之一的富
兰克林（1706—1790年）。
富兰克林听过斯宾士的电学讲演之后，即返回费城。这时，他在伦敦结
识的英国皇家学会的朋友柯林逊给费城图书馆寄来了一大批书籍，其中有《电
的性质与特征》等电学著作，富兰克林开始全力投入电学实验。
开始，富兰克林主要从事重复欧洲一些电学家已经进行过的实验。为此，
他也研制了起电机和莱顿瓶。通过重复欧洲电学家已经进行过的实验，他掌
握了电学实验技巧，增进了电学理论和知识。为了答谢柯林逊的友情，富兰
克林把自己的实验以及在实验中的一些新发现整理成文，寄往伦敦的柯林
逊。柯林逊在英国皇家学会上代他宣读了这篇论文。但由于富兰克林是英国
人所鄙视的殖民地的小人物，因此英国皇家学会拒绝刊用富兰克林的这篇最
初的电学论文。
1749年，富兰克林进行了一些新的电学实验。在一次实验中，为了增大
电容量，他把几个莱顿瓶联接在一起。当时，他的妻子丽达正在一旁观看他
的实验，她无意中碰到了莱顿瓶上的金属杆，只见一团电火花一冒，且随之
传出一声怪响，丽达已应声倒地。原来丽达受到电击，幸好当时的电容量不
是太大，丽达躺了一个星期后才慢慢好转。这次使丽达差点送命的危险的电
击实验给富兰克林以很大的启示。他立即联想到当时人们对雷电的两种不同
的观念：一种认为雷电是上帝在发怒；另一种认为雷电是气体爆炸。因此他
决定从理论上探讨雷电的实质。
1749年8月，富兰克林在一则日记中把起电机上产生的电流与闪电进行
了多方面的比较，发现两者有许多相似之处。如两者都是瞬时的，都产生同
样的放电现象，都在放电时发出同样的声音，都能毁灭动物等。他由此推想，
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人工产生的电与闪电可能是一种东西。他又进而推想，既然人工产生的电可
以被尖端吸引，闪电也应可以被尖端吸引。这种推测，为他后来发明避雷针
奠定了基础。
基于闪电与人工产生的电可能是同一种东西的认识，富兰克林在 1749
年底写了一篇题为《论天空雷电与我们的电气相同》的论文，并寄给伦敦的
柯林逊，当柯林逊在英国皇家学会上宣读这篇论文时，遭到皇家学会的一些
成员的嘲弄，皇家学会的会刊也拒绝发表这篇论文，由于柯林逊的多方奔走，
才使这篇论文在另一刊物上发表。
而在北美的富兰克林，仍在继续着他的电学实验和电学理论的研究。此
后，他又写了几篇论文，他把这些论文与原有的论文一起编成《电学实验与
研究》论文集寄往伦敦。1751年，在柯林逊的帮助下，这部论文集在伦敦出
版了，并立即引起西欧科学家的注意，甚至在法国引起了一场纠葛。
神父诺雷此时已升任巴黎皇家学院的院长。当时，他已出版了 《电学原
理》一书，当他读到富兰克林的著作后，大为恼怒，并对书中的内容进行了
责难。消息传到了富兰克林那里，他想立即动手著文答辩，但转念一想，觉
得不应当把自己的观点强加于人，如果它是正确的，真理和事实会支持它；
如果它是谬误，理所当然地应该放弃。因此，他觉得最好的回答是用事实来
证实自己的理论。
要用实验证实天上人间的电是同一种东西，首要的条件是要把雷电从天
上捕捉下来。富兰克林经过半年的反复思考和琢磨，终于设计出了一个可以
捕捉到雷电的实验，这就是后来以风筝实验著称的捕捉雷电的实验。
1752年6月的一天，狂风漫卷，阴云密布，一场暴风雨就要来临。富兰
克林和儿子威廉一起，带着上面装有一个金属杆的风筝来到了一个空旷地
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。刹那间，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一起
拉着风筝线躲入一个建筑物内。此时，刚好一道闪电从风筝上空掠过，富兰
克林的手上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：
“我被电击了！我被电击了！”随即他用一串铜钥匙与风筝线接触，钥匙上
立即放射出一串电火花；随后，他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。回到家
里后，富兰克林用从天上捕捉下来的雷电进行了各种电学实验，证明天上的
雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上人间的电
是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到了完全的证实。
富兰克林立即把他的捕捉雷电的实验写成报告寄往伦敦，柯林逊立即将
他的实验报告交给一家刊物发表了，并再次轰动西欧。
富兰克林的捕捉雷电的实验，对早期的近代电学发展产生了深远的影
响，因为风筝实验不仅使人们认识到天上人间的电是同一种东西。更重要的
是，它使人们认识到开发和利用电的伟大前景。风筝实验的结果告诉人们，
既然天上人间的电是同一种东西，雷电有如此巨大的威力，而人类已能在摩
擦起电机上产生电，一旦人类能找到更有效的生产电的途径，也就会获得如
同雷电一样威力无比的能量，从这个意义上来说，风筝实验是近代电学史上
的一场思想上和观念上的革命。如果说，在富兰克林以前，人们多少还把电
学实验作为一种魔术活动的话，那么，自富兰克林以后，人们开始把电学作
为一门真正的科学，并由此开始寻找能更有效生产电的途径。
富兰克林捕捉雷电的实验，对当时的近代科学发展也产生了重大的影
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响。因为风筝实验一方面使人类看到了科学征服自然的伟力，另一方面也使
人类看到了自身征服自然的伟力。如果说，在富兰克林以前，以牛顿为代表
的早期近代科学成就还仍然停留在认识自然水平的话，那么自富兰克林之
后，近代科学即开始了人类征服自然的伟大进军。
由于富兰克林在近代电学上确实取得了令人瞩目的重大成就，英国皇家
学会也一反过去对富兰克林的歧视态度。破例地给富兰克林以永远赠阅皇家
学会会刊的待遇，破例地授予他以金质奖章，并破例地接受他为英国皇家学
会会员。
在实践电学与理论电学两方面的研究中，富兰克林更注重实验电学的研
究。因此，他的电学论著大都是关于实验的描述。对此，他曾在自传中作过
解释：“我之所述都是实验的描写，任何一人都能复试和证明，如果不能证
①
明，也就无法辩护。”正因为他在电学的基础研究中早已具有这种重实验的
倾向，所以他在科学与技术两方面的研究中，又特别注重把电学的实验成果
转化为应用的技术。
富兰克林的时代，西方普遍流行着雷电是上帝之火和雷击是上帝的惩罚
等神学迷信观念。而森林火灾、房屋倒塌、人畜伤亡等雷电引起的灾害时有
发生，在成功地进行了捕捉雷电的实验后，富兰克林即想到要征服雷电。
在进行风筝实验后的同年夏天，富兰克林即着手研制避雷装置，同年，
富兰克林研制出了这样一个避雷装置：把一根数米长的细铁棒固定在高大建
筑物的尖端，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，再将导线引入地面之下。他把这种避雷装置称为避雷针。经过试用，
果然能起避雷作用。
避雷针最初发明与推广应用时，教会曾将它视为不祥之物，但在费城等
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。
由于避雷针已在费城等地初显神威，它立即传播到北美各地，随后又传
入欧洲。避雷针传入法国后，诺雷等人开始反对使用避雷针，但法国人仍然
选用富兰克林的尖头避雷针，他们还把富兰克林看成是苏格拉底的化身，并
成了人们崇拜的偶像。避雷针传入英国后，英国人也曾广泛采用了富兰克林
的尖头避雷针，但当时的国王乔治三世出于反对美国独立战争的愤怒，曾下
令英皇室的建筑物上的避雷针的尖头上统统装上圆头。
避雷针确实是早期电学研究中的第一项具有重大应用价值的技术成果，
但在富兰克林的电学实验中，避雷针只是他的实验电学成就的一项具体的应
用。实际上，富兰克林在实验电学与理论电学中的成就，远比避雷针的发明
重要得多。在实验电学中，他发明了一种新的电容器，这种电容器是从莱顿
瓶向后来的伏打电池发展的一个中间环节。更重要的是，他以风筝实验首次
向人们证实了电是一种自然力，这就使人类开始看到应用电的前景。在理论
电学中，富兰克林首创了正电、负电、电池、电容、充电、放电、电击、电
工、电枢、电刷等一套电学与电工术语，而且写出了有影响的电学理论著作，
这就使近代电学的理论研究开始形成了自己所特有的理论规范和传统。
富兰克林不仅是一个杰出的电学家，而且在天文、地质、气象、化工、
医药、机械等科学和技术领域也有过卓越的贡献，因此他不仅是近代电学的
① 《富兰克林自传》，姚善友译，三联书店1956年版，第131页。
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伟大先驱，更是美国近代科学的伟大先驱。
富兰克林不仅是一个有多方面成就的科学家，而且也是一位杰出的政治
家。在他的后半生，美国的民族解放运动蓬勃兴起。富兰克林不仅参与1776
年美国的《独立宣言》的起草工作，而且参与了独立后的美国的宪法制定工
作。美利坚合众国独立后，富兰克林又作为美国首任驻法国大使出使巴黎，
为当时年轻的美国争取了广泛的国际援助。后来回国之后，富兰克林曾致力
于黑奴解放事业。
1790年4月14日，富兰克林以84岁的高龄病逝，据说他在临终时曾遗
憾地说：“科学的迅速发展使我有时感到遗憾——我生得太早了。我们不能
设想，人类对驾御大自然的能力在一百年、一千年以后，能达到什么样的高
度。我们也许能够学会克服地球的引力，举起庞然大物；农业能够减轻劳力
而使产量倍增；疾病可以有效地预防——而人类的寿命可以大大延长。”当
今的科学发展，不仅把富兰克林的理想早已变成了现实，而且早已创造出了
他当年连想也不敢想的科学奇迹。
富兰克林在病逝后，人们在他的墓碑上刻下这样两句墓志铭：“从苍天
那里取得了雷电，从暴君那里取得了民权。”以此来颂扬他在近代电学和美
国革命中所建树的卓越功勋。
（4）库仑定律和高斯定律
自富兰克林以后，电学已在自身的发展中逐渐产生活力，但人们所用的
主要电学实验仪器，仍是格里凯起电机和莱顿瓶。由于在实验仪器上未取得
很大进展，同时由于俄国物理学家李希曼在1753年7月26日所进行的一次
与富兰克林的雷电实验类似的实验中丧生，因此在此后的最初10余年内，电
学领域是相当沉寂的。在经过一段时间的沉寂后，电学最先在英国活跃起来。
在英国，继富兰克林之后最早进行电学研究的，是后来成为氧气的发现
者之一的化学家普列斯特列。1766年，普列斯特列在伦敦结识了富兰克林，
他根据富兰克林的建议，在已进行过的初步的电学研究的基础上，开始进行
《电学史》的写作，1767年，他完成并出版了这一著作。在此著作中，他根
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