那以后,富兰克林便不再去那一家了,即使后来戈德弗雷太太说他们已回心转意,劝他再与那家人来往时,他仍不去。戈德弗雷一家竟因此事而不快,不久就搬到别处去住了。
富兰克林此后再也没有招收房客。
这次失败使富兰克林意识到,由于一般人都认为印刷业不是有利可图的行业,自己要想娶到称心如意而又带来一笔嫁妆的妻子绝非易事。这时,年轻的富兰克林还时而情不自禁地同一些下流女人交往。后来,他常为这种事感到后怕。
在此期间,富兰克林和里德家继续保持着一种作为邻居和老朋友的关系。由于里德先生已经去世,里德太太常常请他去商量一些家里的事情,征求他的意见。富兰克林因此仍能不时见到里德小姐。每当谈到此事,里德太太总把责任揽到自己方面,后悔当初不该阻拦他们结婚,也后悔在接到富兰克林从伦敦寄来的信后便以为他不再回来,劝女儿和别的男人结婚。而富兰克林满怀内疚和同情,逐渐恢复了对黛博勒的感情。
这时,阻碍他们结合的是罗杰斯另有妻室和罗杰斯已死在西印度群岛这两件事都难以证实,否则,黛博勒的那段婚姻便已失效了。由于这个原因,当他们于1730年9月1日结婚时,他们没有在教堂举行婚礼,只是按普通法律结了婚,黛博勒搬到了市场附近的那所房子里,成了富兰克林太太。她的母亲也去和他们同住。至此,富兰克林感到自己“总算尽可能地改正了那一大过错”。
黛博勒·富兰克林是个肤色红润、健壮、漂亮的女人,没受多少教育,有时候还有些固执。她对丈夫的研究和思考并无兴趣,但她忠贞、节俭、理智。对她,富兰克林后来回忆说,“她是一个善良而忠实的伴侣,大力地帮助我照料铺子,我们在一起兴旺起来了,我们一直总是相互安慰体贴。”
1730年下半年或是1731年年初,富兰克林家有了第一个孩子,是个男孩,取名为威廉。关于这个孩子的母亲,一直众说纷纭。1764年,富兰克林的一个政敌说孩子系富兰克林的女佣所生。但也有人说是黛博勒自己在同富兰克林结婚前后有了这个孩子。无论如何,这个孩子作为富兰克林的儿子被接纳进这个家庭。
两年后,1732年10月20日,黛博勒生下了一个男孩,取名叫弗朗西斯·福尔吉尔,1736年,富兰克林的侄儿詹姆士从新港被带到这个家里,1743年8月31日,一个女儿萨拉降生了。此外,店里的各种各样的帮工也不时地在这个家里寄宿和寄膳。富兰克林的家成了一个名符其实的大家庭。
但家庭生活仍很紧密。富兰克林极少在家中接待朋友,而是在酒馆或更多地是在共读社的聚会上同他们会面。富兰克林夫妇和别的商人除了生意上的事,没有别的交道。黛博勒的生活就是丈夫和孩子,家和店;富兰克林在这些年中也不怎么外出。他甚至不用外出上班,只是上楼和下楼就可以到达他的印刷所、他的店铺、他的帐房以及1737年后的他的邮局。他的书房在家里,他的实验室也在家里,他几乎可以在家中从事他所有的活动。
办报的富兰克林的家庭生活的忧喜悲欢也常常透露于报端。1742年6月17日,富兰克林登了一则启事,为他12岁的儿子威廉寻找一匹走失的小母马;他还在报上风趣地提醒报纸的捐助者说,报纸的纸张该付款了;当他的书被人借去长期不还时,他曾登寻书广告,仿佛忘了谁是借书者;有一次,黛博勒的祈祷书忘在教堂的长凳上被人拿走了,富兰克林便在1737年6月23到30日的报纸上登文曰:“希望拿了它的人打开书读第8段那条圣诫,然后把它放还到同一条长凳上;无人会再注意到它。”同年10月27日的《宾夕法尼亚报》宣布:“费城邮政局现在由市场街的本·富兰克林接管。”该报的1739年的第1期则通知公众说,“印刷商富兰克林从他最近的住所迁往那条街同一侧、朝河的方向去第4家。”
1736年11月21日,富兰克林4岁的儿子弗朗西斯因患天花而夭折。半个月之后,这位悲痛但又怀有公民的良知的父亲却冷静地一连7天在《宾夕法尼亚报》上登文纠正城里关于儿子死于接种疫苗的讹传,“由于有人因那报告(加上其他这一类同样没有根据的传说)而延误了自己的孩子接种疫苗,我在此真诚宣布,他并非由于接种疫苗,而是由于得了普通感染的疾病。”而这位慈父在很长时间以后都还在痛惜儿子之死,他在给姐姐简的信中说,他的孙子“时常令我清楚地回忆起我的儿子弗朗吉①,虽然他已死去30年了。从那以后,我极少看到什么能与他相比,一直到今天,每思及他,我都不能不叹气”——
①弗朗吉,弗朗西斯的昵称。
他的报纸还列举了他店里出售货物的一长串名单,有包括文具、书籍、食品、厨房用具在内的50余种。这些货物除了文具和书籍外,都杂乱地放着,屋里屋外都可闻到它们混杂在一起的气味。富兰克林还为造纸商人收购破布,1735到1741年间就达55476磅之多。
富兰克林的店里雇用合同佣工,通常都是白人。他家中的佣仆也都是白人,只是在黛博勒年老时有一个她喜欢的黑奴小男孩。富兰克林的报纸上也登过贩奴广告,如,“一名合适的黑人少女,15岁左右,出过天花,到此地已逾一年,讲英语。可询问印刷商”;“一名合适的黑人青年,19或20岁,将出售。很适合劳动,习惯于种植园工作,出过天花”。
富兰克林夫妇的共同努力使他们的家庭富裕起来,家中的餐具从价值两便士的陶制粥碗和锡制羹匙到黛博勒花23先令为丈夫买的一只磁碗和银羹匙,到后来,他们拥有了价值数百镑的银制餐具。
家庭兴旺是富兰克林各项事业发达的一个标志。和那些集毕生精力于某一门学问的科学家不同,富兰克林一边思考、研究、写作,一边处理和应付商务的、公众的、家庭的各类事务,他的世界是广大的。他后来成为伟大的思想家、科学家、外交家,他又始终是个伟大的俗人
三、迈进科学的殿堂
★平生爱科学
作为一个热爱生活的人,富兰克林对丰富多彩、千变万化的外部世界一直怀有浓厚的兴趣。随着年龄渐长,在繁忙的商业、社会活动之余,出于他那永无止境的求知欲和孜孜不倦的好学精神,又开始了对大自然的不尽探索。
早在他20岁时从伦敦返回费城的海途中,他就对他观察到的大气的突然变化,海豚身体颜色、光泽的变换等等作过准确的记述。在回到费城后艰苦创业的岁月中,无暇顾及科学研究的他仍经常想到“自然哲学”,并留心同他有机会遇见的专家们交朋友。
就在他倡办“美洲哲学学会”的1743年,他作了一次堪与第一流的气象学家媲美的关于气候现象的观察。他写道:
“星期五[10月21日]晚上九点,费城上空将出现月食。我打算观察它,却被一场东北方来的暴风雨所阻碍。这场暴风雨7点到此,像往常一样带来厚厚的云层,使整个半球阴霾四布。可是当邮差将波士顿的报纸送到,那上面记述了同一场风暴在那一地区造成的后果,我发现月食的开始在那里清楚地观察得到,尽管波士顿位于费城东北面400英里之处。这个使我迷惑了,因为那场风暴在我们这儿开始得那么早,使得我们不能进行观察;而那是一场东北风向的风暴,我想象它在远在费城东北方向的地方应发生得更早。因此,我在给我在波士顿一位哥哥的信中提到了它;而他告诉我说,那场风暴直到晚上11点才到达他们那里,所以他们能清楚地看到月食。在比较了我得到的其他几处殖民地关于那场风暴发生时间的记述后……我发现在东北而越远的地方,风暴总是发生得越迟。
“由此,我对这些风暴的成因形成了一个看法,对它我将以一两件人所熟知的事例加以解释。假定一条长运河里的水在终端被一道闸门堵住了。水一直很平静,直到闸门打开,这时它开始流出闸门,紧挨闸门的水先动,向闸门流动;紧挨着先动的水的水接着流动起来,这样连续不断,直到运河的尽头流动起来,运河尽头的是最后才动的。这里,所有的水的确是向闸门流动的,但依次开始流动的时间却是反向的,也就是从闸门开始,倒回到运河的尽头。再看一例,假想一个房间里的空气是静止的,没有气流穿过房间,而后你在烟囱里升起火来,立即,烟囱里的空气受热而上升,紧挨着烟囱的空气流进烟囱补充它的位置而向烟囱流动;接下去,其余的空气也连续地向烟囱流去,一直到门那里。就这样,产生了我们的东北风向的风暴:我设想在墨西哥湾或那附近的空气因剧烈受热而稀薄上升,它原来的空间由它以北毗邻的较冷、因而较浓密、较重的空气来补充,这一空气的流动又引起它更北部的空气也流过来,形成一股连续运动的气流,而我们的海岸线和内地的山脊使这气流呈东北方向,因为它们是东北—西南走向的。”
富兰克林在此留下了他那强有力的看法,留待他人去理解到,他已向着关于那巨大的旋转的风系即旋风或逆旋风的知识迈出了第一步。
1748年,富兰克林把他观察到的蚂蚁的一些情况告诉了一位瑞典生物学家。他相信,在蚂蚁之间存在着一种类似交谈的东西。为此,他做了实验。一些蚂蚁爬进了放在橱柜里的一只盛着蜜糖的瓦罐里,他抖掉了罐子里所有的蚂蚁,只留下了一只,然后把罐子用绳子挂在天花板上的一根钉子上。罐里的那只蚂蚁吃够了糖蜜后,设法从那根绳子爬到了天花板上,再从天花板沿着墙爬到了地板上。过了半个小时,大群的蚂蚁蜂拥而至,仿佛是他们得知了消息,沿着刚才那只蚂蚁爬过的路线,到了耀子里,吃光了剩下的糖蜜,再沿绳子、天花板等原路离开。
1750年8月23日,富兰克林写道,他观察他的一只钉在墙上的鸽棚——其大小够养6对鸽子——里的鸽子,“尽管它们繁殖得像邻居家的鸽子一样快,我的鸽子却从来没有超出六对:那些年长、强壮的鸽子把年幼、体弱的鸽子赶出去,迫使它们去寻找自己的新居。最后,我挂上了一个新的鸽棚,里面分了格子,可容另外的12对鸽子栖身。没过多久,它就被原来鸽棚和邻居家鸽棚被赶出来的鸽子住满了。”
富兰克林对农业也感兴趣。他是最早感觉到农村的农业资源不应被浪费,感到正如农业是一种生活方式一样,农业也应和商业相联系,应是一门科学的美国人之一。他敦促他所创办的学院讲授种植和园艺。
1752年4月23日,他在给卡德瓦拉德·科尔登的信中谈到了空气和光。他写道:“我必须承认,我对于光是一无所知的。那种假定称为光的物质微粒连续不断地被从太阳表面快得惊人地送出的学说没有使我满足。以这样的运动,那些可想象的极为微小的颗粒一定不会具有超过大炮发射出的24磅重的炮弹的力量吗?……难道不可以更为合宜地把所有光的现象解释为:假定宇宙空间充满着一种微妙的有弹性的流质,当它静止时,是看不见的,但它的震颤则影响到了精细的眼睛的视觉,如同空气的震动影响耳朵这种较粗的器官一样。以声音的例子来说,我们没有想象比如说一座钟发出的响亮的微粒循直线飞向耳朵;我们为什么一定要想象有光亮的微粒离开太阳,直奔眼睛呢?……好在我们不像可怜的伽利略那样被宗教法庭指责为异端邪说。我悄声在私人信件中反对正统学说会是危险的。”在当时,已经有人提出光波理论,富兰克林是否知道它,不得而知。但清楚的是,他提出了自己的看法或支持了他认为更合理的新理论,向正统的学说挑战。
那年12月,他为他在波士顿的哥哥约翰制作了美洲医学史上第一根有弹性的导尿管。当时,他跑到银匠那里“指点他制作一根(坐在旁边直到完工)”,然后寄给了他的哥哥。
在他从科学研究的这第一阶段,他还接近完全地观察和记述了一场旋风发生的情况。那是在1755年,“在马里兰,同塔斯克上校以及其他一些绅士一道骑马到他的乡下住所去,在那里,我和儿子受到这位和蔼可亲又可敬的人极为殷勤、亲切的款待。走着走着,我们看到一股小小的旋风在我们下面的的山谷中的一条路上刮起来了,它扬起和挟裹的尘土显示出它的形状,如同一块长形糖面包,尖端朝下旋转着朝我们移动过来,一边行进,一边膨胀起来。当它经过我们旁边时,它那接近地面的小的底端像一只普通的水捅大小,但越往上越大,看上去有40到50英尺高,半径长达20到30英尺。我们一行人站住了注视着它,可好奇心比较强烈的我跟随着它,骑马走在它的边上,观察到它一边前进,一边把它小的底端的尘土全都卷起。一般认为,向龙卷风掠过水面时卷起的水柱开上一枪,就会使它破碎,我便不断地向着这股小小旋风挥鞭打去,想将它打散,可是没有一点效果。不一会儿,它离开了道路,进入了树林,每一刻过去,它都变得更大、更强劲,它卷起的不是尘土了,而是地上堆积得厚厚的陈年干树叶,用它们和树枝搅起巨大的响声,并迅速地将高大的树弯成圆圈,令人吃惊;尽管那旋风前进的速度已不那么快,一个人步行都可以跟上它,但它的圆周运动却快得惊人。从它现在裹挟着的树叶,我能清楚地感觉到它激进的气流是呈螺旋状上升。当看到大树的树干和树身在旋风吹过之处变弯,直到风离开后还保持原样时,我对我的鞭子在它体积尚小时不能破坏它便不再感到奇怪了。我伴随它走了3/4英里,直到一些死树的树枝被旋风所断裂而四散飞迸,并落在我的近旁,使我更加担心有危险时,我站住了,看着它继续移动着的顶端——它由于挟带着的树叶子而成为有形的——高高地露出在树顶上方。许多树叶,由于在较高和最宽处得到松释而在风中散落。但由于已被带到如此之高的空中,它们显得只像苍蝇般大小。
“这时,我儿子赶上了我,跟着那旋风直到它离开树林,越过一片老的烟草田。在那儿,由于既无尘土又无树叶可带走,在掠过那块田地时,它的下部逐渐地看不到了。那时,平常的风在刮着,路线和我们的行进方向一致,而旋风前进的方向则差不多是相反的,尽管它不是保持直线,前行的运动也不均衡,前进时向两边时有摇摆,有时快有时慢,有时好像有数秒钟几乎停步不前,接着又开始相当快地向前。当我们回到同伴中时,他们正在赞叹现在正被普通的风刮到了我们头顶上那么高的地方的枝叶,它们伴随着我们前进,有一些不时地落在我们的周围,有一些直到我们走到了距我们最初看见旋风之处3英里的地方,仍没有到达地面。
“当我问塔斯克上校,这样的旋风在马里兰是否常见时,他愉快地回答说,‘不,一点也不,是我们特地拿来款待富兰克林先生的。’”
科学之于富兰克林,是蕴含于日常生活中的自然界事物发生发展的规律。他在日常生活中发现它们,研究它们;他为了生活中的实际需要,而进行发明、创造:省柴取暖炉解决了冬天取暖中的问题,导尿管减轻了哥哥的病痛。而他为人类避免雷电的伤害则发明了避雷针,这是与他在电学研究上的杰出贡献紧相联系的。
★人间的普罗米修斯
在希腊神话故事中,天神普罗米修斯把天上的火种盗取到人间,给人类带来光明和温暖,却触怒了主神宙斯,被下令用铁链锁在高加索的崖壁上,每日遭受神鹰啄食肝脏,但他忍受巨大的痛苦,始终无悔。最后被大力神赫拉克利斯解救。到了18世纪中叶,凡人富兰克林因率先尝试驯服雷电,将这一“天火”带到人间,被誉为“人间的普罗米修斯”。
富兰克林所处的时代,正值资本主义上升时期,也是自然科学蓬勃发展的时期。17世纪中叶以来,西欧出现了许多伟大的科学家,在力学、光学,磁学和热学等领域都有了一些成就,相形之下,电学显得落后。那时的电学实验还只限于用猫皮摩擦火漆棒、电能发生电火花、人接触电火花后感到震动等。对于电是什么、它的运动方式如何等问题,尚无进一步的探索。喜好观察、实践的富兰克林进行了大量实验,成为近代电学的奠基人。
在他之前,科学界对静电现象知之甚少。1731年,英国科学家格雷(1670—1736年)首次发现有些物体能传电,有些则不能,这样,就把导体和绝缘体区别开来了。他发现金属能传电而丝线则不能。他还注意到尖端放电,从而想到电火花和雷电是不是一样的东西。1734年,法国科学家杜飞(1689—1739年)发现,将摩擦后带电的两根琥珀棒或两根玻璃棒悬挂起来,它们会互相排斥;可是带电的琥珀棒和带电的玻璃棒则会彼此吸引,如果使它们互相接触,它们二者将失去电的性质。杜飞由此得出结论:电分为“琥珀电”和“玻璃电”两种,同性相斥、异性相吸。
其后在1745年,荷兰莱顿大学的马森布罗克(1692—1761年)和德国的克莱斯特(1700—1748年)各自发明了后来称为“莱顿瓶”的蓄电池的最早形式;同时,格里凯发明的静电起电机在18世纪得到改进,它通过连续转动的摩擦随时可以方便地得到静电。这两项电学仪器的发明,使得科学家可以得到并积蓄电以供进行许多电学现象的观察。但那时人们对于莱顿瓶的瓶体本身(玻璃)、水和金属线在起电与放电过程中起什么作用还一无所知。1746年秋天,富兰克林第一次看到英国学者斯宾士的电学实验表演,并得到了斯宾士赠送的一套电学仪器,其后便开始了他的电学实验。尤其是在1748年雇用了哈利·霍尔为工头和合伙人之后,曾一度很大程度上从商务活动中脱身出来专心进行实验。
他的电学实验首先从莱顿瓶开始,不到几个月,从实验中有了不少的新发现,解决了当时电学中急待解决的问题——莱顿瓶的作用和原理,得出了极为重要的结论:“电火花并非由摩擦而产生的,而是被收集起来的。电确是一种在物质中弥漫着的,又能为其他物质,特别是水和金属所吸引的基本要素”。“电火是永远不会被毁灭的”①。莱顿瓶的全部力量和它的使人受震的威力,都在瓶子的玻璃中间,至于和瓶的内外两面相接触的金属片,只能尽到发出电和收受电的功能,换言之,从一面发出,另一面收受。即,电是一种在平常条件下以一定比例存在于一切物质中的要素,在他看来,电是一种单纯的“流质”。从而初步解答了电由何处来和莱顿瓶的作用等问题,否定了在此之前科学家们关于莱顿瓶之所以能发生强烈的放电是由于瓶中之水或金属箔金属线所致的推测,也就把莱顿瓶实验的神秘面纱揭开,将其置于一个可以为人理解的科学基础上了。富兰克林的这个结论为19世纪法拉第(1791—1867年)对电介质②所作的进一步研究打下了基础——
①此处所说的水指含有杂质的普通水,纯水是不传电的。“电火花”、“电火”即现代所称的电。
②电介质,不导电的物质。电介质通常用来使带电体和其他部分隔绝,惯称“绝缘材料”。
富兰克林又认为,既然电是一种单纯的“流质”,那么,当玻璃受到摩擦时,电就流入玻璃,使它带“正电”;而当琥珀受到摩擦时,电就从琥珀流出,使它带“负电”。相应地,莱顿瓶内外两面的电荷也被定名为正电与负电,或阳电与阴电,并用正号“+”和负号“-”来表示它们。这是电学上的一个创举。富兰克林是第一个把电分为正电和负电来解释实验的人。这不仅仅是名称上的问题,而且是概念上的深化。如果把富兰克林说的“流质”改称“电子”,并将流动方向倒过来(因为电子实际上是从琥珀流向玻璃),那么他这个猜测在本质上是正确的。富兰克林这一创举使电学开始走向准确的定性的方向。他对莱顿瓶的研究使科学界正确地了解了它的作用,并认识了绝缘体在电学中的重要性。1788年法国科学家库伦(1736—1806年)发现电荷间相互作用力的有名定律就是从富兰克林这一概念出发的。这是富兰克林在电学上的一大贡献。
1749年,他在上述结论的基础上提出了有名的“一流论”(或译为“单流质说”的电学理论),反对杜飞将电分为“玻璃电气”和“琥珀电气”两种截然不同的流体的“二流论”(或译为“双流质说”)。富兰克林认为,所有的自然物体中都含有电,电只有一种,物体的正负电决定于其含电太多或含电太少。当物体中所含的电超过了正常含量即电太多了时,称此物起了正电。如果少于正常含量即电太少了时,称此物起了负电。电可以用正负符号来区别,但不能把它们看作是截然不同的两种流体。这是电学史上第一个明确的、前后一致的电学学说。
富兰克林还利用充电体之间静电的吸力和斥力的作用,制造了一个很简单、但又异常灵敏的机械,称为“电轮”。在这个机械里,轻圆盘以每分钟50周的速度旋转,实际是不断地把电能转化为机械能。这个发明预示着现代的电动机的出现。
富兰克林进行电学实验的消息在费城传开后,许多人来到富兰克林的家中观看“奇迹”。把他的小小实验室挤得水泄不通。“为了让我的朋友们来分担一些这种拥挤,我在玻璃作坊定制了一些玻璃棒分发给他们,这样我们终于有了好几个表演者了”。富兰克林的朋友们帮他向来观者演示摩擦生电等电学现象,其中有的还独立地得出了些电学上的小小发现。
富兰克林在进行了大量电学实验后,已经走到了他对大气电学作出重大发现的边缘。
在当时,雷电这种具有巨大破坏性的可怕的自然现象的本质是什么,对人们来说还是一个谜。流行的看法是,它是“上帝之火”,天神发怒,也有人猜测雷电是毒气在天空爆炸。格雷关于电火花和雷电属于同一性质的猜想,没有能够用实验证明。富兰克林要来作这一伟大而危险的尝试了。
就在他从这一时期最早的电学实验得出了单流体说的结论的同时,1747年7月11日,他就已经看到了“尖形物体在吸入和放出电火上的神奇效果”。此后,费城和宾州的公共事务占去了他一段时间。到1748年9月29日他得以从商务活动脱身,并迁入了在雷斯街和第二街拐角处的新居。那以后,如富兰克林自述的:“我将自由自在地没有其他任务,而只愿于自己想干的,并享受被我视为莫大幸福的东西:有闲暇去读书、研究、做实验,同那些愿意尊称我是朋友或熟人的那些才华横溢、可敬的人作广泛的交谈。”
1749年11月7日,富兰克林在他的实验记录中记下了“……电的流质同闪电在这样一些方面是一致的。1.发光;2.光的颜色;3.弯曲的方向;4.迅疾的运动;5.由金属而发生;6.爆炸声;7.存在于水或冰中;8.撕裂或震动通过的物体;9.击毙动物;10.熔化金属;11.使可燃物着火;12.硫磺味。电流质被尖状物吸引。我们不知道闪电是否只有这一特性。但鉴于它们在所有我们已经作过比较的各方面都相一致,它们就可能在这一点上一致吗?让我来做这个实验。”
在柯林森把他的一封信送到1750年5月的《绅士杂志》发表前几周,富兰克林已有了如何利用这一发现的想法,“然而,在关于尖状物放出或吸引电火的实验中,有一些东西尚未完全得到解释,对它,我想在下一封信中再来提出解释。因为尖状物的原理非常奇特,而它们的效果的确神奇;根据我在实验中的观察,我认为,房屋、船只、甚至塔和教堂可以借助它们的作用得到有效保护,免受电殛;因为如果在气候仪、风向标、教堂的纺锤状尖顶,塔尖或桅杆顶部不是像通常那样装上木质或铁质的圆球,而是装上一根8到10英尺长的铁杆,顶端逐渐变尖如针一般,并镀上防锈物,或分成数个尖那会更好,我想电火会在它到来达到一殛之时前静静地被从云中吸出,在尖上会有亮光出现,如同船上的桅顶灯光一般。这似乎可能是异想天开,但目前请让它得到传阅,直到我寄来详尽的实验报告。”这是富兰克林最早的关于避雷针的建议,当时他没想到需要一条地线。
1750年7月29日,富兰克林通过柯林森,正式公开地向英国皇家学会提议进行证明雷电是电的实验。而在此之前9个月,他已自己决定了要做这实验。“为决定雷电是否放电现象,我提议在方便之处做一个实验。”并详细介绍了实验方法:“在某一高塔或塔尖顶上放置一种守望棚,大小足够容纳一个人和一个电座①。在电座中央树一根铁竿,将这铁竿弯起来通到门外,然后垂直竖起20到30英尺高,顶端十分尖锐。如那电座保持干净和干燥,人站在座上,当雷雨云经过时放出电和火花,铁竿将把火从云中吸向他。如果担心那人会有危险(虽然我认为没有危险),可让他站在棚里地板上,不时地用金属线圈去接近铁竿,那金属线圈的一端有皮带,他用一根蜡做的把握着它,那铁竿受电后将从铁竿传往线圈而无害于他。”富兰克林当时还不清楚这种实验的危险性。1750年圣诞节前两天,他准备用电来杀死一只火鸡时,他的一只手和身体的其他部位遭到电击,使他有几分钟失去知觉,肩上的麻木感直到次日早上才恢复——
①指绝缘体。
英国皇家学会对富兰克林的提议未予重视。英国的电学家福瑟吉尔·沃森作序的富兰克林的论文的小册子以《本杰明·富兰克林在美洲费城所作的电学实验和观察》为名发表了(1751年)。
富兰克林的新思想在法国引起了更大的兴趣。富兰克林的小册子被译为法文发表(1752年年初),科学家们和公众都为之激动,法国国王还亲自观看了“实验哲学大师M·德·洛尔为他演示的“费城实验”。一些科学家决定进行富兰克林提议的更大规模的实验。1752年5月10日下午2点20分,达里巴尔和六位同道在巴黎郊区马尔利地方的一座花园里用40英尺的铁竿从地面吸引雷电,随着一声开枪射击般的声响,实验成功。富兰克林的想法不再是推断。
在费城,圣诞节前的危险事件并没有吓倒富兰克林。当再次从费城和宾州的公共事业——创办一所新学院和一所新医院——脱身后,富兰克林的注意力重又回到雷电和电的问题上来。1752年7月,他冒着生命危险,在费城做了一次轰动当时科学界的用风筝吸取天电的实验。
以下就是关于这次实验的记述:
“由于同这次如此重大的发现(或许是伊萨克·牛顿爵士以来最伟大的)的每一情节都将给所有我的读者以快乐,我将努力地传递我从最高权威那里得到的若干新细节来满足他们。
“在出版了他的验证他关于电和雷电是一回事的假说的方法后,博士等着在费城筑起一座塔尖(在基督教教堂),以便将他的观点付诸实验,而不是想象用一个大致差不多高度的尖头竿子来达到那目的。这时,他忽然想到借助一只普通的风筝,他就可以比利用随便什么尖塔更好地深入雷电区了。所以,他准备了一大块丝帕和用来展开丝帕的适当长度的两根相互交叉着的棍子,他抓住第一场就要到来的暴风雨的机会步行到田野上去,在那儿有一座棚子可以用于他的目的。但是由于害怕在科学上不成功的尝试往往招来的嘲讽,他没有将他想要进行的实验告诉任何人,除了他的儿子以外。他儿子将帮助他放出风筝。
“风筝升了起来,在它显示出带电以前,过了相当长的一段时间。一块很有放电希望的云笼罩了它,但没有任何反应。最后,就在他开始对他的努力感到绝望的时候,他观察到麻绳上一些松散的线直立了起来,相互让开,仿佛它们被定在了一个共同的导体上。注意到了这一充满希望的现象,他立即将他的指关节伸向钥匙(让读者去判断他在那一刻感受到的极度喜悦吧),发现就这样完成了。他感觉到了十分明显的电火花。其他的人也成功了,甚至在绳子被淋湿前,因此这事实就平息了所有的纷争。当雨淋湿了风筝的绳子时,他收集到了大量的电火花。这事发生在1752年6月,法国电学家证明了同一理论的一个月后,但在他听说了他们所做的实验之前。”
这段话是富兰克林的朋友、英国皇家学会的普利斯特里写下的——富兰克林自己没有公开描述过这事。普利斯特里是在富兰克林眼皮底下写的,一定亲耳听到了富兰克林说的关于此事的情况,写出的草稿也经富兰克林过了目。普利斯特里前文所说的“最高权威”即指富兰克林本人。
当年9月,富兰克林就“竖起了一根铁竿把雷电引入我的屋子里,以便对它做一些实验,用两只铃在铁竿受电时引起注意”。
他在附近的铁匠铺定做了一根9英尺长的顶端尖削的铁杆,把它安放在烟囱顶上。铁杆的下端拴上鹅的翎管那么粗的金属线,然后将金属线沿楼梯引到屋子里的金属水泵上,而水泵是通向地下的。他又把屋里的那段金属线分成两股,两股线的终端相距6英寸,各挂上一只小铃,两只铃的中间,用丝线吊着一只小铜球。当金属线有电流通过时,铃上的铜球就会响起来。
他写道:“在频繁地从上方的铃吸取火花和为电瓶充电后,一天夜里,我被楼梯上响亮的劈啪声惊醒了。我跳了起来,开门出去,我察觉到那铜球不是像往常那样在铃之间颤动,而是被支开,离开两只铃有一定的距离;当那火通过时,有时候很响亮、迅疾的劈啪声从一只铃到另一只铃,有时候呈一条连续不断、浓稠的白色溪流,看上去有我的手指般粗细,这时,整个楼梯亮如白昼,人们可以捡得起一根针来。”
那些铃在富兰克林的家里响了好些年。
看来,尽管他竖起那根铁竿主要是来取电做实验,但他也想到了用它来保护自己的房屋。10月1日他写给柯林森的信中谈了风筝的事后,加上了一段附言,言及了避雷针:“我很高兴听说我的实验在法国取得成功,及他们开始在他们的建筑物上使用尖状物。在那以前,我们已经在我们法院和市政大楼的屋顶安装了。”这是最早的关于避雷针实际应用的信息。
富兰克林在电学上的重大贡献对当时的普通人来说是奇迹,而对科学家们来说,富兰克林成了电学上的巨匠。从法国传来了对他的赞扬;他关于电风筝的叙述12月21日在英国皇家学会宣读,并几乎是马上就在当年的《学会记录》上发表。1753年7月,哈佛大学授予他名誉文学硕士学位,耶鲁大学在同年9月,威廉学院和马利学院在1756年4月也步了哈佛的后尘;1753年11月30日,皇家学会“以其神奇的电学实验和观察”授予他哥德弗雷·科普利爵士金质奖章。他的电学论文被译成法文、德文(1758年)和意大利文(1774年)。在整个欧洲,他成了万众瞩目的世界名人。
富兰克林作出了科学史上最富戏剧性的猜想之一并证明了它,为人类用孩童玩具那样简单的一把钥匙开启了当时人们心目中不可知的宇宙的最黑暗、最可怕的门中的一扇,使人们不仅有可能预防雷殛这一最难以预测的灾祸之一,而且还可能驯服它、利用它,难怪有人称他是“新的盗取天火的普罗米修斯”
四、宾州一杰
★从共读社到美洲哲学学会
随着商务活动的顺利展开,富兰克林逐渐将精力转移到其他方面。
1733年,富兰克林开始学习外国语。首先他学了法语,然后是意大利语和西班牙语。到这时,他翻阅了一下拉丁文圣经,忽然觉得自己幼时所学的拉丁语基础知识犹存,于是回过头来又学了一番拉丁语,最后还学了德语。在这几种外国语言中,只有法语是他既能读又能写(尽管写得不很地道)的,其他的只能阅读。通过学习外语,富兰克林的知识来源拓宽了。
1735年2月4日,富兰克林把在共读社宣读过的一篇论文在《宾夕法尼亚报》上发表了,名为《论保护城市不受火灾》,论及酿成火灾的各种疏忽和事故及防火须知,呼吁人们小心火烛。市民见了文章后第一次提出了工农联盟是推翻沙皇制度和地主资产阶级统治,赞同共读社和富兰克林的意见。不多久,一支30人的自愿救火队组成了。根据组队合同,每一队员必须经常保持一定数量适用的皮水桶和结实的袋囊和筐子(用以装运货物);一有火灾发生就必须把它们运到现场。救火队每月开一次联欢晚会,讨论交流大家有关防火的看法。消防队的作用明显,更多的人愿意加入。在共读社和富兰克林的建议下,新的消防队一个接一个地出现了。而富兰克林1736年12月最先组建的那支消防队叫做“联合消防队”,一直活跃地保存了下来。队员如不出席每月的例会,便要缴付小额的罚金,这些罚金用来购置救火机。自从组织了这些消防队以后,费城再未发生过大的火灾,一般在起火的房屋烧掉一半以前,火便被扑灭了。
除了组建新的救火队,富兰克林还改革了费城原有的巡夜制度。费城的巡夜原来由城内各区的警官轮流负责。警官预先通知若干名户主在夜里随他在城里巡逻,不愿巡夜的人每年出资六先令,用以雇人代之巡夜,但钱数往往多于实际所需。这种情况使警官之职成为肥缺,而因警官往往找一些乞丐无赖去巡夜,代价只是一点酒,巡夜实际不能认真进行。富兰克林提出了一种巡夜制度,其基本内容是雇用适当的人巡夜;采取按财产的比例课税的办法来公平分摊巡夜费用,“因为一个穷苦的寡妇户主的全部需要保护的财产也许不超过50镑的价值,而她所付的巡夜费却和一个仓库中储蓄着几千镑货物的大富商完全一致”。这一计划经共读社同意后,便传到各分社,作为各分社自己提出的一个计划。富兰克林的这一计划没能立即实行,但富兰克林和共读社的活动却在人们的思想上为这一制度的变革作了准备。几年后的有关法律通过时,共读社社员已拥有了较重要的地位。
1737年到1738年初,由于布拉福德在报上登文攻讦,富兰克林被卷入一起与共济会(富兰克林1731年2月加入)会员有关的纠纷中,直到四月,才往老家去信使为此担忧的父母平静下来。这时,乔治·怀特菲尔德正在从英格兰到费城来的路上。
乔治·怀特菲尔德是美以美教派的主要布道者,他嗓音宏亮,口才极佳,所到之处,基督徒们似乎从昏昏欲睡的精神状态转而振奋激昂。1739年晚些时候民、穷人,才是真正值得尊敬的人”,只有他们才有前途,才,怀特菲尔德抵达费城,富兰克林怀着一种哲学家和慈善家的兴趣注视着他,他这样描述他观察到的情景,“看到我们的居民的风习的变化真是好极了。从对宗教抱无所谓或冷淡态度,变为看起来仿佛全世界的宗教热情在增长,以致于一个人在傍晚从城里穿过时,可以听到从每条街道的各家各户传出的赞美歌。”
富兰克林为他的宗教热情所感化,也为他的口才所打动,为他修建教堂捐款,为他原先不甚赞成的从费城募捐再到乔治亚去建立一座孤儿院的计划捐了款。但富兰克林始终视他们之间的交情为世俗的友情,绝非教徒对传教士的崇拜。有一次,怀特菲尔德从英国到了波士顿,因为听说从前在费城接待自己的老朋友已迁往他地,便写信向富兰克林提及不知在费城停留期间能在何处住宿。富兰克林回答说:“你知道我住的地方。如果你不避简陋,我们非常欢迎你来住。”怀特菲尔德说,假如你是看在基督的面上愿意竭诚招待我,上帝一定会以祝福来回报你。富兰克林却说:“可别弄错了。我不是看基督的份上,是看在你的份上。”富兰克林把怀特菲尔德当作朋友,替他印讲道书,但就是不能皈依他的教派。怀特菲尔德为他能皈依本教派而祈祷,“但从来没有满意地相信他的祈祷已应验。”
怀特菲尔德对富兰克林真正有意义的影响是强化了富兰克林关于“全美洲的殖民地”的观念。怀特菲尔德的活动不以某一殖民地为对象,他跋涉在各个殖民地的城镇、乡村,向居民传道,他将在乔治亚遇到的问题,打算借助宾州费城的帮助去解决,富兰克林曾办过六期的杂志的刊名“大众杂志:美洲的英国种植园”就是在怀特菲尔德离开费城再去乔治亚的那个月宣布的。
1737年,富兰克林被任命费城邮政局长,取代了布拉福德的职位。这个职务对富兰克林的报纸发行很有利,但对富兰克林来说,还有另一方面的重要意义。从那以后恩格斯在《德意志意识形态》等书中对其作了批判。恩格斯,他有机会读到其他的报纸了。他特别注意在美洲有些什么有学之士及他们之所为。他有了一种冲动,想要把他们集合在一起,如同他在当帮工时把共读社的成员集合到一起。1743年5月14日,他印了一封传阅书信,邮寄给各种各样的通信者,提议他们联合起来,组建一个“美洲哲学学会”,实以上将成为一个州际的共读社。费城将是学会的中心,一直有着7个成员:一名医学家、一名植物学家、一名数学家、一名化学家、一名机械学者、一名地理学家和一名自然哲学家,主席、财政总管和秘书除外。费城的成员每月至少开一次会,处理他们的哲学事务,考虑那些通信者可能寄来的报告或问题,并向所有的成员通报他们的工作。每季度一次免费向每名会员邮送重要信息的摘要。每名会员每年交相当于一美元的会费。
关于成立这个学会,富兰克林是这样看的,“建立新殖民地的最初艰辛,使人们的注意力仅仅局限于生活必需品上。那种情况现在已经过去了。各州都有许多人由于各种情况而生活安适,有闲暇去培养更高雅的技艺和改进知识的一般积累。国土之广袤将他们隔离开来,互相不了解彼此的思想。需要通过学会,在他们中间建立起制度化的通讯联系,来讨论这样一些课题:所有新发现的植物,草、树、根,它们的特性及用途等等;种植它们的方法,使那些有用但只在某些种植园种植的作物更普及;改进蔬果汁,如果汁、葡萄酒等等;防治疾病的新方法;在不同殖民地新发现的地下所藏,如煤矿、矿物、采石场等;数学各分支的有用的新发展;化学新发现,诸如蒸馏、酿造、矿砂分析的改进;为了节省劳力,取水和运水、草地排水的机械新发明,像磨坊和马车;一切新的技艺、行业、制造业,包括可以提议或考虑到的;海岸或内地具体部分的测量、地图和图表;河流和大路的所经之地和交接处,湖和山脉的情况,土壤和农产品的性质;改进牲畜喂养的新方法;从外国引进新品种;对种植、园艺、开垦土地的改进;一切揭示事物本质、旨在增强人对物的控制和使生活的便利和愉快多样化的哲学实验。
“该建议的作者本杰明·富兰克林自愿担任学会的秘书,直到另有能力更强的人选为止。”
那年夏季,富兰克林访问了新英格兰,但直到11月,组建学会才有所进展。1744年4月,学会在费城成立识和理性认识的辩证关系,是一种片面的认识论学说。唯心,召开了几次会议。在他的共读社的朋友中,托马斯·哥德弗雷是学会的数学家,塞缪尔·罗兹为机械学者,威廉·帕森斯为地理学家,威廉·科尔曼为财务总管,富兰克林为学会秘书。此外,托马斯·霍普金森是学会主席,托马斯·邦德是医生,约翰·巴尔特拉姆是植物学家,菲尼亚斯·邦德是首席自然哲学家。在上列人员中,哥德弗雷已经发明了象限仪,得到英国皇家学会的承认;约翰·巴尔特拉姆则被林尼厄斯誉为当代“最伟大的自然植物学家”;托马斯·邦德作为一名优秀的医生,不久将在富兰克林的帮助下,创办宾夕法尼亚医院。学会的通讯会员包括纽泽西和纽约的著名官方人士。1744年4月5日,富兰克林写信告诉卡德瓦拉德·科尔登说:“在弗吉尼亚、马里兰、卡罗来纳和新英格兰殖民地还有另一些人等着一旦得知学会已经成形,便加入进来。”其中包括弗吉尼亚的约翰·米切尔——医生兼植物学家,北美地图的绘制者(1755年事)。