風箏實驗是美國先賢班傑明·富蘭克林的一次關於雷電的實驗。班傑明·富蘭克林是18世紀美國歷史上第一位享有國際聲譽的科學家和發明家。
基本介紹
- 中文名：風箏實驗
- 操作者：班傑明·富蘭克林
班傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin）是18世紀美國的實業家、科學家、社會活動家、思想家、文學家和外交家。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽的科學家和發明家。風箏實驗是美國先賢班傑明·富蘭克林的一次關於雷電的實驗，1752年6月的一天，陰雲密布，電閃雷鳴，一場暴風雨就要來臨了。富蘭克林和他的兒子威廉一道，帶著上面裝有一個金屬桿的風箏來到一個空曠地帶。富蘭克林高舉起風箏，他的兒子則拉著風箏線飛跑。由於風大，風箏很快就被放上高空。剎那，雷電交加，大雨傾盆。富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線，父子倆焦急的期待著，此時，剛好一道閃電從風箏上掠過，富蘭克林用手靠近風箏上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心的激動，大聲呼喊：“威廉，我被電擊了！成功了！成功了！我捉住‘天電’了！！”隨後，他又將風箏線上的電引入萊頓瓶中。回到家裡以後，富蘭克林用雷電進行了各種電學實驗，證明了天上的雷電與人工摩擦產生的電具有完全相同的性質。富蘭克林關於天上和人間的電是同一種東西的想法，在他自己的這次實驗中得到了光輝的證實。
風箏實驗成功
風箏實驗的成功使富蘭克林在全世界科學界的名聲大振。英國皇家學會給他送來了金質獎章，聘請他擔任皇家學會的會員。他的科學著作也被譯成了漢語、法語、英語、德語等多種語言。他的電學研究取得了初步的勝利。然而，在榮譽和勝利面前，富蘭克林沒有停止對電學的進一步研究。1753年，俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，這是做電實驗的第一個犧牲者。血的代價，使許多人對雷電試驗產生了戒心和恐懼。但富蘭克林在死亡的威脅面前沒有退縮，經過多次試驗，他製成了一根實用的東西，叫避雷針。他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著一根粗導線，一直通到地里。當雷電襲擊房子的時候，它就沿著金屬桿通過導線直達大地，房屋建築完好無損。1754年，避雷針開始套用，但有些人認為這是個不祥的東西，違反天意會帶來旱災等等災害的。就在夜裡偷偷地把避雷針拆了。然而，科學終於將戰勝愚昧。一場挾有雷電的狂風過後，大教堂著火了，拆了避雷針的人們的屋子也著了火；而裝有避雷針的高層房屋卻平安無事。事實教育了人們，使人們相信了科學。避雷針相繼傳到英國、德國、法國，最後普及世界各地。
傳言： 富蘭克林曾經與雷電有親密接觸。據說他將一把銅鑰匙，系在風箏線的末端。風箏升入雷雨雲層，閃電在風箏附近閃爍，雷聲隆隆。一道閃電掠過，風箏線上有一小段直立起來，像被一種看不見的力移動著。富蘭克林突然覺得他的手有麻木的感覺，就把手指靠近銅鑰匙，頃刻之間，銅鑰匙上射出一串火花。富蘭克林大叫一聲，趕緊把手遠離了鑰匙。他喊到：“威廉！我受到電擊了！現在可以證明，閃電就是電”。
真相： 富蘭克林的成就實在是數不勝數。他參加起草了《獨立宣言》和美國憲法，擔任過州長，是美國歷史上第一位駐外大使，出版了費城第一份報紙《賓夕法尼亞報》、美國第一本醫學專著、第一部小說以及其他很多暢銷書，在多個科學領域也有很多貢獻。（他甚至成了財富的象徵）
富蘭克林生前身後自然流傳著很多故事，這個帶電風箏的故事就是其中之一。作為流傳已久的經典傳說，很多美國人深信不疑。在國內，作為語文教科書里的“老段子”，同樣人盡皆知。可是這到底是個神話還是真有其事呢？
富蘭克林是第一個提出用實驗來證明：天空中的閃電就是電的的科學家，那是在1750年。[1]但是第一個付諸於實踐的卻是法國科學家——他像圖中那樣觀察到了鐵棒上的火花，不過沒有用身體近距離去碰鐵棒。此後，還有一些研究者也做了類似的實驗。在俄羅斯有一位物理學家在模仿這個實驗時，因為操作不慎被雷電擊死。
在幾年後，有傳聞和一些書籍稱富蘭克林用風箏替代了鐵棒，做了這個著名風箏雷電的實驗，但是缺乏充足的證據。後來有研究者發現富蘭克林本人也從來沒有正式承認做過這個實驗，他的兒子也從未提到過他參與了此項實驗。儘管對於富蘭克林是否做過風箏實驗存在爭議，但是有一點可以肯定的是，富蘭克林即使做過風箏實驗，也肯定不會和傳說中的一模一樣。
如果雲層上的電荷聚集越來越多，和地面之間形成的電壓越來越大，最後它們擊穿十幾千米厚的空氣，形成一條到達地面的導電通道，釋放巨大的能量，這就產生了雷電。如果這條通道正好途經某個人的身體，放電電流會很大，數量級達到幾十千安甚至百千安以上。那么大的電流流過受害者的軀體，首先傷害的是受害者的大腦和心臟。因為幾毫安的電流就足以使人類的心臟發生心室纖維性顫動、停搏。一百萬伏特的電流就可使人死亡，可它還不及雷電的1%！雷電流也會致使呼吸系統麻痹而停止呼吸，從而致人喪命。此外，雷電流的極大的機械效應足以撕裂受害者的皮膚和肌肉，而強烈的熱效應也足以燒焦受害者的軀體。這種雷擊事故稱為“直接雷擊”。遭受直接雷擊的人十有八九會死亡，即使沒有死亡也會重度受傷。如果這條導電通道沒有直接通過人體，相隔一段距離，比如擊中了附近的一棵樹，人體仍然有可能因為感應的電流而觸電，稱為“感應雷擊”。感應雷擊有時會比較弱，被擊中者無大礙，受雷擊大難不死的幸運兒大多數是這種情況。
如果按照故事中的情節，風箏被雷電擊中，雷電電流順著風箏線一直到鑰匙，富蘭克林的手指與鑰匙之間距離很近，而且之間產生了明亮火花。富蘭克林這樣直接被雷擊擊中，絕不可能安然無恙，且風箏線極有可能被直接燒毀。就算風箏線沒有被直接燒毀，風箏放到那樣的高度本身就會吸收空中的電荷。
類似實驗
俄羅斯科學家利赫曼，是一位最早探索雷電安全利用的專家。在他所處的18世紀50年代，雷電仍然像神一樣神秘和威嚴，誰敢碰一碰，那就是“太歲頭上動土”。然而，利赫曼和他的助手羅蒙諾索夫，卻為雷電現象自覺觀察了三年之久，他們回響了這種神秘信息的刺激和召喚，共同認為：打雷閃電就是天空放電――這種科學認識在當時可以稱作是膽大包天的“犯神思想”。
利赫曼和羅蒙諾索夫在沒有人理解和支持的情況下，開始了他們的“雷電利用計畫”。首先，利赫曼在屋頂上樹起一根長長的鐵桿，下面捆著一根鐵尺，目的是把天上的電引到屋裡觀察和研究。這是一個雷鳴電閃、風雨交加的夜晚，利赫曼在屋裡等著，羅蒙諾索夫則爬上了屋頂，兩人共同期待著把電引到屋裡。不料，伴著炸雷巨響的一道閃光，正在等待把雷電引入室內的利赫曼頓時倒地死去。這驚心動魄的一幕才剛演完，更讓人吃驚不已的現象又接著發生了。那個羅蒙諾索夫，一人把利赫曼安葬了，誰知他剛剛給利赫曼念完悼詞，又冒著生命危險，把長長的鐵桿重新樹立起來！人們阻止他，希望不要再發生類似的悲劇，可是沒用。羅蒙諾索夫前赴後繼，義無反顧。這兩位雷電安全利用的先驅，雖然最終未能完成自己的夙願，但是，卻給當今的雷電專家奠定了雷電科學利用的基礎。
