Albert JIAO
流言
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末端,讓風箏升入雷雨云層,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。富蘭克林突然覺得手一陣麻木,并把手指靠近銅鑰匙,頃刻之間,銅鑰匙上射出一串火花。富蘭克林大叫一聲,趕緊把手收回。他喊到:“我受到電擊了!現在可以證明,閃電就是電?!?/p>
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》(Pennsylvania Gazette)、美國第一本醫(yī)學專著、第一部小說以及其他很多暢銷書,在多個科學領域都有很多貢獻。
富蘭克林生前身后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,很多美國人也對此深信不疑。在國內,它作為語文教科書里的“老段子”,同樣人盡皆知??墒沁@到底是個傳說,還是真有其事呢?
1750年,富蘭克林提出可以用實驗來驗證閃電就是電,他是第一個提出這個想法的科學家。但是第一個付諸實踐的卻是一位法國科學家——他像下頁圖中那樣,躲在一間小房子里,房子上有一根鐵棒,將閃電引入屋內,并觀察到了鐵棒上的火花,不過沒有用身體近距離觸碰鐵棒。此后,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。
幾年后,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實驗。但是缺乏充足的證據證明這些傳聞。后來有研究者發(fā)現,富蘭克林本人從來沒有正式承認做過這個實驗。盡管對于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,即使他做過風箏實驗,實驗結果也肯定不會和傳說中的一模一樣。
實驗若成功,富蘭克林必死
如果云層中聚集的電荷越來越多,和地面之間形成的電壓越來越大,最后它們就會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,達到幾十千安甚至數百千安。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(fā)生心室纖維性顫動、停搏。雷電流也會致使呼吸系統(tǒng)麻痹,使呼吸停止,從而致人喪命。此外,雷電流極大的機械效應足以撕裂受害者的皮膚和肌肉,而強烈的熱效應也會燒焦受害者的軀體。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,即使有幸生還也會重度受傷。如果這條導電通道沒有直接通過人體,而是相隔一段距離,比如擊中了附近的一棵樹,人仍然有可能因為感應電流而觸電,這稱為“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(jié),風箏被雷電擊中,雷電電流順著風箏線一直傳導到銅鑰匙,富蘭克林的手指與鑰匙之間距離很近,而且產生了明亮火花。他這樣直接被雷電擊中,絕不可能安然無恙。
實驗,實驗
為了探明真相,美國Discovery探索頻道《流言終結者》節(jié)目在第4季第5集里復制了這個流言。“流言終結者”們試圖證明3件事:1.風箏能否吸引電流,并且通過長長的風箏線傳導到鑰匙;2.流入鑰匙的電流量是否足以電到富蘭克林的手指;3.那股電流是否足以讓放風箏者心跳停止。
實驗者模仿18世紀時使用的材料制作了一個大風箏和木板棚架。在天氣晴朗的海灘上放飛風箏,在海風中,雖然完全沒有電閃雷鳴,但空氣中的電荷與風箏、風箏線與空氣之間的摩擦產生的電荷已經可以使風箏明顯帶上靜電,風箏線上掛著的鑰匙在吱吱響。第一個問題很容易得到了驗證:風箏可以吸引電流并通過風箏線傳導到鑰匙上。
接著,“流言終結者”們把風箏線弄濕,風箏上的靜電量進一步增大。但是把手指靠近鑰匙,卻并沒有出現明顯的觸電感覺。為了增大電量,他們找了一個大金屬球形狀的電荷產生器代替海邊的空氣作為電荷來源,這個大金屬球產生的電荷遠遠高過空氣中的靜電產生的電荷,但是比起真正的閃電還是微不足道。當風箏靠近這個金屬球時,它被擊中了,如果這時把一個探頭靠近鑰匙,可以看到兩者之間有微弱的火花。由此,第二個問題也被證實了:流入鑰匙的電流量足以電到附近的物體。
為了模擬雷電的威力,“流言終結者”們走進了電力公司的試驗中心,這里的高壓電可以達到 100萬伏,可是比起真正的雷電產生的1億伏電壓,這只是1%。他們用組織替代膠制作了一個假人模型,里面安裝了一個模擬心臟,并用模擬雨中淋濕的風箏線進行實驗。
風箏被高壓電擊中時,鑰匙和假人的“手指”之間出現了明亮的電弧,通過模擬心臟的電流已經超過可以使人心臟停跳的最大電流很多倍。
這個“迷你版”實驗已經足以讓富蘭克林英勇犧牲很多次了。由此可見,富蘭克林在直接被雷電電擊后還毫發(fā)無損,并且淡定地說“我可以證明閃電是電”是不靠譜的。第三個問題也得到了驗證。
結論:謠言粉碎。富蘭克林或許有過風箏實驗的想法,但并沒有證據顯示他確實做過這個實驗。即便他真的做過這個實驗,也只可能是被風箏上帶的一些靜電電到。如果被真的雷電電到的話,就不會只是手被電麻了,更可能的結果是當場暴斃。
《謠言粉碎機》讀書網在線試讀連載完畢,更多精彩,請參見原書。呼吁您購買正版圖書。