闪电 = 电流!
在一千七百年里,几乎没有人对卡利古拉的闪电装置做任何改良。随后,在1708年,一位英国的教士,威廉•沃尔的一个偶然发现,使人们对闪电的性质有了新的了解,最终为科学家铺平了道路,制造出人造闪电。这一发现来自沃尔寻找磷的生产方法的过程。
那时,磷刚刚被发现,这一物质令研究者们着迷,因为它能在黑暗中发光。对它的强烈需求意味着任何愿意生产它的人都可以靠卖它赚一笔大钱。然而,生产它的唯一方法需要经过漫长艰辛(而且气味难闻)的过程,对大量尿液进行煮制和提炼。沃尔希望找到更简单也不那么令人厌恶的生产方法。他已经发现,干燥的粪便同样含有磷,但是这只会更让人厌恶。
他希望避开排泄物,于是开始测试其他材料,看看它们是否具有磷的特点。
沃尔最早检查的物质中有一个是琥珀。他得到了很长的一根琥珀。随后,他坐在自己家里一间调暗的房间中,拿一块羊毛织料用力地摩擦它,“用我的手紧紧地握住它”。这样做时,琥珀发出明亮的小火花,噼啪声就像燃烧的木炭一样。这倒不大像磷发出的光,但是却更有意思,因为沃尔注意到细小的火花就像微缩版的闪电一样。沃尔没有意识到,其实电火花就是一种形式的电流,他的琥珀棒恰恰代表了走向人造闪电的第一步。
其他研究者很快想到沃尔忽略了的联系—火花是电—当他们想到这点时,看起来得出闪电同样是一种电现象的结论也就十分合理了。然而,直到1752年,本杰明•富兰克林设计的一个实验才最终证实了这一猜想。
富兰克林建议研究者将一根铁棒升起到三十至四十英尺的空中,底部绝缘以保证电流不会逃逸到地面,然后等待坏天气的到来。这根铁棒将作为一个大气电流的收集器。如果风暴云从头顶经过,使它被通上了电—这可以通过铁棒上能引出电火花来证实—将证明闪电云的电属性。实验相对而言较为简单,但是也极为危险,这就像要求被闪电击中一样。富兰克林对危险轻描淡写,但他并没有急于在闪电云中间戳一个洞出来。反倒是两名法国的绅士,孔德•德•布丰和托马斯•弗朗索瓦•达利巴尔读到了他的想法,并决定把它付诸行动。
布丰和达利巴尔把实验安排在距离巴黎不远的马尔利城进行。他们小心地按照富兰克林的计划,将一根铁棒升到四十英尺高的空中,铁棒升起的位置在一座哨所岗亭外面,而研究者可以站在岗亭里面以保护自己不受伤害。但正像富兰克林一样,他们选择不去承受不必要的危险。
取而代之的是,他们找到了一位年老、和善,想必也不怕被牺牲的当地居民—夸菲耶先生,然后告诉他该做些什么。他们拍拍他的背,愉快地说:“如果有效记得告诉我们!”然后就返回了安全的巴黎。
夸菲耶日复一日照着他们的话,坐在岗亭里等待坏天气的到来。终于,在1752年5月10日,他的耐心得到了回报。灰色的云层翻滚而来,可以听到巨大的雷鸣声。他迅速冲进岗亭,小心翼翼地向铁棒伸出一根绝缘的铜线,紧接着就听到了噼啪的噪音,一个巨大的电火花从铁棒跳到了铜线上。夸菲耶兴奋地大嚷起来:“有效了!有效了!”马尔利修道院的院长听到他的喊声,以为发生了什么糟糕的事。他抛下自己正在读的书,赶过来要帮助夸菲耶,身后紧跟着一群教区的居民。修道院院长发现这位老人没有受伤后大松了一口气,他们两个人在接下来的十五分钟里满心激动地从电极上吸引电火花,直到这场暴风雨过去。
值得赞扬的是,富兰克林在此之后很快做了另一个实验,这个实验以风筝取代铁棒而闻名。尽管有许多图画,展现了风筝被闪电击中的场景,但从未发生过这回事。就像法国的铁棒一样,他的风筝只是从大气电流中获得了电。富兰克林称他在风筝线底端绑了一把钥匙,他伸出指关节靠近钥匙,受到了一次强烈的电击。他很幸运没有受更严重的伤,但是其他人就没他这么幸运了。1753年8月,格奥尔格•威廉•里奇曼教授在俄罗斯圣彼得堡做该实验另一个版本时,一个闪电劈死了他,富兰克林在他的报纸《宾夕法尼亚报》中指出,里奇曼的死是一个悲剧,但是他补充说:“然而这次令人难过的事故确认了关于闪电的新学说。”数年后,化学家约瑟夫•普里斯特利评论说:“任何科学家都应该因以‘如此辉煌的方式’死去而感到幸运。”
确认闪电的电属性令富兰克林在全球声名大噪,赞扬和奖项不断地降临在他头上。皇家学会颁给他科普利奖章,这相当于18世纪的诺贝尔奖。而德国的哲学家伊曼努尔•康德甚至宣称富兰克林是“现代的普罗米修斯 ”。