风筝实验

一次关于雷电的实验

风筝实验是美国本杰明·富兰克林的一次关于雷电的实验。本杰明·富兰克林是18世纪美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家。

简介

本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）是18世纪美国的实业家、科学家、社会活动家、思想家、文学家和外交家。他是美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家。风筝实验是美国先贤本杰明·富兰克林的一次关于雷电的实验，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，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，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！成功了！成功了！我捉住‘天电’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具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的想法，在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。

风筝实验成功

风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界的名声大振。英国皇家学会给他送来了金质奖章，聘请他担任皇家学会的会员。他的科学著作也被译成了汉语、法语、英语、德语等多种语言。他的电学研究取得了初步的胜利。然而，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。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价，使许多人对雷电试验产生了戒心和恐惧。但富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩，经过多次试验，他制成了一根实用的东西，叫避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用，但有些人认为这是个不祥的东西，违反天意会带来干旱等灾害的。就在夜里偷偷地把避雷针拆了。然而，科学终于将战胜愚昧。一场挟有雷电的狂风过后，大教堂着火了，拆了避雷针的人们的屋子也着了火；而装有避雷针的高层房屋却平安无事。事实教育了人们，使人们相信了科学。避雷针相继传到英国、德国、法国，最后普及世界各地。

传言

富兰克林曾经与雷电有亲密接触。据说他将一把铜钥匙，系在风筝线的末端。风筝升入雷雨云层，闪电在风筝附近闪烁，雷声隆隆。一道闪电掠过，风筝线上有一小段直立起来，像被一种看不见的力移动着。富兰克林突然觉得他的手有麻木的感觉，就把手指靠近铜钥匙，顷刻之间，铜钥匙上射出一串火花。富兰克林大叫一声，赶紧把手远离了钥匙。他喊到：“威廉！我受到电击了！现在可以证明，闪电就是电”。

真相

富兰克林的成就实在是数不胜数。他参加起草了《独立宣言》和美国宪法，担任过州长，是美国历史上第一位驻外大使，出版了费城第一份报纸《宾夕法尼亚报》、美国第一本医学专著、第一部小说以及其他很多畅销书，在多个科学领域也有很多贡献。（他甚至成了财富的象征）

富兰克林生前身后自然流传着很多故事，这个带电风筝的故事就是其中之一。作为流传已久的经典传说，很多美国人深信不疑。在国内，作为语文教科书里的“老段子”，同样人尽皆知。可是这到底是个神话还是真有其事呢。

富兰克林是第一个提出用实验来证明：天空中的闪电就是电的的科学家，那是在1750年。[1]但是第一个付诸于实践的却是法国科学家——他像图中那样观察到了铁棒上的火花，不过没有用身体近距离去碰铁棒。此后，还有一些研究者也做了类似的实验。在俄罗斯有一位物理学家在模仿这个实验时，因为操作不慎被雷电击死。

在几年后，有传闻和一些书籍称富兰克林用风筝替代了铁棒，做了这个著名风筝雷电的实验，但是缺乏充足的证据。后来有研究者发现富兰克林本人也从来没有正式承认做过这个实验，他的儿子也从未提到过他参与了此项实验。尽管对于富兰克林是否做过风筝实验存在争议，但是有一点可以肯定的是，富兰克林即使做过风筝实验，也肯定不会和传说中的一模一样。

如果云层上的电荷聚集越来越多，和地面之间形成的电压越来越大，最后它们击穿十几千米厚的空气，形成一条到达地面的导电通道，释放巨大的能量，这就产生了雷电。如果这条通道正好途经某个人的身体，放电电流会很大，数量级达到几十千安甚至百千安以上。那么大的电流流过受害者的躯体，首先伤害的是受害者的大脑和心脏。因为几毫安的电流就足以使人类的心脏发生心室纤维性颤动、停搏。一百万伏特的电压就可使人死亡，可它还不及雷电的1%！雷电流也会致使呼吸系统麻痹而停止呼吸，从而致人丧命。此外，雷电流的极大的机械效应足以撕裂受害者的皮肤和肌肉，而强烈的热效应也足以烧焦受害者的躯体。这种雷击事故称为“直接雷击”。遭受直接雷击的人十有八九会死亡，即使没有死亡也会重度受伤。如果这条导电通道没有直接通过人体，相隔一段距离，比如击中了附近的一棵树，人体仍然有可能因为感应的电流而触电，称为“感应雷击”。感应雷击有时会比较弱，被击中者无大碍，受雷击大难不死的幸运儿大多数是这种情况。

如果按照故事中的情节，风筝被雷电击中，雷电电流顺着风筝线一直到钥匙，富兰克林的手指与钥匙之间距离很近，而且之间产生了明亮火花。富兰克林这样直接被雷击击中，绝不可能安然无恙，且风筝线极有可能被直接烧毁。就算风筝线没有被直接烧毁，风筝放到那样的高度本身就会吸收空中的电荷。

类似实验

俄罗斯科学家利赫曼，是一位最早探索雷电安全利用的专家。在他所处的18世纪50年代，雷电仍然像神一样神秘和威严，谁敢碰一碰，那就是“太岁头上动土”。然而，利赫曼和他的助手罗蒙诺索夫，却为雷电现象自觉观察了三年之久，他们响应了这种神秘信息的刺激和召唤，共同认为：打雷闪电就是天空放电――这种科学认识在当时可以称作是胆大包天的“犯神思想”。

利赫曼和罗蒙诺索夫在没有人理解和支持的情况下，开始了他们的“雷电利用计划”。首先，利赫曼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。这是一个雷鸣电闪、风雨交加的夜晚，利赫曼在屋里等着，罗蒙诺索夫则爬上了屋顶，两人共同期待着把电引到屋里。不料，伴着炸雷巨响的一道闪光，正在等待把雷电引入室内的利赫曼顿时倒地死去。这惊心动魄的一幕才刚演完，更让人吃惊不已的现象又接着发生了。那个罗蒙诺索夫，一人把利赫曼安葬了，谁知他刚刚给利赫曼念完悼词，又冒着生命危险，把长长的铁杆重新树立起来。人们阻止他，希望不要再发生类似的悲剧，可是没用。罗蒙诺索夫前赴后继，义无反顾。这两位雷电安全利用的先驱，虽然最终未能完成自己的夙愿，但是，却给当今的雷电专家奠定了雷电科学利用的基础。

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