书城科普改变历史的科学发明·实验·预言
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第20章 降伏雷公的神针——避雷针

避雷针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,它不仅使人类免受“雷公”肆虐之苦,而且也使雷电和上帝脱离了关系。200余年来,避雷针不知为人类避免了多少次生命和财产的损失。

在18世纪以前,人类对于雷电的性质还不了解,那些信奉上帝的人,把雷电引起的火灾看作是上帝的惩罚。但一些富有科学精神的人,则已在探索雷电的秘密了。

然而,真正以科学实验寻求答案的,却是美国的富兰克林。富兰克林自幼勤奋好学,无奈家境太苦,只上了三年小学便当起了学徒,一边做工,一边自学。

1746年,富兰克林开始全力投入电学研究。在一次实验中,为了增大电容量,他把几个莱顿瓶连接在一起。当时,他的妻子丽达无意中碰到了莱顿瓶上的金属杆,只见一团电火花冒出,并随之传出一声怪响,丽达已应声倒地。原来丽达受到了电击。

这次电击给富兰克林很大启示。富兰克林通过实验,证明正负电荷在短路时发生的火花、响声和雷电非常相似,他确信:雷电就是自然界的电。所以,他就开始研究控制雷电、避免雷击的办法。当时,荷兰莱顿大学马森布洛克教授做过一个实验:在一个玻璃瓶里装上水,可以用来储存摩擦起电产生的电荷。他把这个玻璃瓶叫做莱顿瓶。富27兰克林认为,既然莱顿瓶里的电可以引进引出,自然界的电也应该能通过导线从天上引下来。

细心的富兰克林观察到,闪电和电火花都是瞬时发生的,而且光和声都集中在物体的尖端。他由此想到,如果将带尖的金属杆装在屋顶上,再用电线把金属杆和地面相连,不就可以把空中的电引到地下来吗?

1752年7月,富兰克林冒着生命危险,进行了着名的费城风筝实验。这一天,狂风漫卷,阴云密布,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,风筝很快就被放入高空。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躲进一个建筑物内。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!”随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。

在进行风筝实验的当年,富兰克林就发明了避雷针。其办法是:

在建筑物的最高处立上一根2米至3米高的金属杆,用金属线使它和地面相连接,等到雷雨天气,雷电驯服地沿着金属线流向地下,建筑物就不会遭雷击了。

避雷针发明后,美国的各个城市马上就开始安装避雷针。但这却遭到教士们的反对,他们说雷电是上帝的震怒。避雷针当时在法国也受到了强烈反对。

最终避雷针还是普及开来了,因为事实证明,拒绝安装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装上了避雷针而安然无恙。