让我们也学习吉尔伯特,做一做摩擦起电的实验。
找一枝塑料笔杆,和绒布反复摩擦多次,用它去吸小纸屑等轻小物体,看它有没有“琥珀拾芥”的本领。
把一块大些的橡皮放在桌子上作底座,上面插一根针。找一个塑料的废牙刷柄,切去有刷的那一头,在它的中心扎一个孔,不要扎透,把它安在针尖上,使它能够转动,让它当检验电荷的仪器。
把塑料笔杆和牙刷柄都用毛皮(或绒布)摩擦一会儿,然后让它们相互靠近。瞧,它们好像谁都不乐意碰谁似的,牙刷柄躲开笔杆,就转动起来了。再找一根玻璃棒,用绸子把它摩擦一会儿,再去靠近牙刷柄。情况恰恰相反:二者互相吸引了,亲热地凑到一起。
这种现象是1733年法国人德雨费首先发现的。他发现两块带电的琥珀或两块带电的玻璃是相斥的,而带电的琥珀和带电的玻璃是相互吸引的。德雨费大胆地断定:电有两种,一种叫“琥珀电”,一种叫“玻璃电”。当然,德雨费没有把带电的本质说清楚,因为电到底有几种,当时人们还存在着争论。
18世纪中叶,美洲有一位印刷工人,名叫本杰明·富兰克林。他在一位博士那里看到了几种电学实验,对电现象产生了浓厚的兴趣。他设法从英国伦敦弄来仪器和图书,一面读书,一面亲手做前人做过的实验。在做摩擦起电的实验中,他看到了电火花,并且对这种现象做了研究。
如果你穿的是腈纶或尼龙的毛衣,夜里脱衣服时,便会听到啪啪的响声和一个个小火花。这就是放电现象。
1747年,富兰克林在《哲学报告》上发表了一封信,提出了“正电”、“负电”这两个名词,代替了“玻璃电”和“琥珀电”,并且规定玻璃所带的电荷叫正电荷。
在自然界里只存在正、负两种电荷,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
直到富兰克林之前,人们虽然对摩擦起电的现象做了许多研究,却没有人把摩擦起电的电和雷鸣闪电的电联系到一起。在我国和东方各国,人们大多认为雷电是“雷公发怒”;在西方,人们把雷电说成是“上帝之火”。
富兰克林在研究放电现象时,看到了电火花,立刻想到了“上帝之火”——雷电。他想,他们是多么地相像啊!雷电是否就是天空中的带电物体放电引起的,正像梳子和头发摩擦起电后产生的响声和火花?
富兰克林不但敢于想象,而且勇于探索,他决心把天空中的雷电引下来,看看它和实验中的电是否相同。他知道,跟雷电打交道是十分危险的,但是为了探求真理,即使牺牲生命,他也在所不惜。
富兰克林大胆地决定用风筝把雷电引导下来。他用两块木条扎成一个十字,在上面绷上一大块绸子,这样即使在风雨中风筝也不会被扯破。风筝上还捆了一根细长的金属丝。富兰克林认为大气中的电荷会集中到金属丝上来,然后再沿着被雨打湿的麻绳传下来。
1752年的一天,菲列得尔菲亚地方风雨交加,电闪雷鸣,富兰克林放出了风筝,开始了惊心动魄的实验。富兰克林在给伦敦友人彼得·柯林先生的信中是这样描写的:
“这种风筝(一译为‘电鸢’)应该在雷雨将到时升到天空,牵线的人必须站在门内或窗内,或者在有遮蔽的地方,以免丝带受湿。还须注意,不能让麻绳触及门框或窗框。一旦风筝的上空出现雷雨云时,那根尖端金属丝就会从那里取得电火,于是风筝连同麻绳都带电了,麻绳上未捆紧的细丝都向各方突出,用手指接近时它们就受到吸引。当风筝和麻绳全被雨点打湿时,它便能自由传导电火。电火会从麻绳底下系的金属钥匙大量涌出,并且使莱顿瓶充电。这样获得的电火可以点燃酒精,还可以用来进行所有其它的电实验。通常只要用一个摩擦过的玻璃球或玻璃管就可以做出实验,它能完全显示出同样的电与电闪。”
富兰克林冒着生命危险揭示了雷电的本质,“上帝之火”、“雷公发怒”等荒诞的说法被戳穿了,雷鸣闪电和摩擦起电的电,在本质上是相同的。科学的道路充满了艰难险阻。富兰克林的论文遭到了教会的攻击和谩骂,说他“干扰上帝发怒”。但是宗教并不能永远扼杀科学,一批相信科学的人成了他的追随者;康东冒着生命危险用尖竿从云中“曳电”;达利巴德当众重复风筝捉雷的实验;勇敢的俄国科学家里赫曼在表演风筝捉雷时,不幸为雷电击中,光荣牺牲。他的死也进一步证明,“天打雷劈”不过是人接触了天空中的电而发生的偶然事故。