從蒼天那裡取得了雷電

富蘭克林不僅是一位偉大的政治家，也是一位偉大的科學家。

富蘭克林一生有多項發明，包括兩用眼鏡、新式火爐和新型路燈等等，最重要在電學方面，他是探索電學的先驅者。

今天我們的電學基礎知識和很多術語幾乎都來自富蘭克林，他在電方面的主要貢獻包括：

1) 提出“正”、“負”電荷概念

2) 發現電量守恆定律

3) 提出電流概念

4) 解釋摩擦生電現象

他於1752年的雷電實驗是科學史上大家津津樂道的故事：在雷雨天氣中放風箏，以證明雲中的閃電和摩擦所產生的電是性質相同。這是一項非常危險的試驗，在這次實驗後的第二年，一位俄國科學家在進行類似的實驗時被電擊致命。

富蘭克林隨後發明了避雷針，避雷針的防雷作用是它能把閃電從保護物上方引向自己並安全地透過自己洩入大地。避雷針的發明是一項有重大應用價值、造福人類的技術成果。避雷針傳入歐洲後，據說當時的法華人把富蘭克林看作是蘇格拉底的化身。富蘭克林成了人們崇拜的偶像，他的肖像被人們珍藏在枕頭下面，而仿照避雷針的尖頂式樣成了1778年巴黎最摩登的帽子和雨傘。

他在電學方面的主要著作包括：1750年發表的《電實驗與觀察》和《關於導電物質與效應的見解和推測》、1751年發表的《在費城進行關於電的實驗與觀察》等。富蘭克林1753年獲得了英國皇家學會頒發科普利獎，成為英國皇家學院院士，1772年又成為法蘭西科學院院士。

富蘭克林的研究領域並不限於電學方面，他在光學、熱學、化學、植物學方面都作出許多貢獻。例如，富蘭克林最早提出了一個可以計算出分子大小的實驗。他把一小勺油倒在倫敦附近一個池塘的表面上的，發現這些油汙佔地大約2000平方米。他那時並沒有領會這個簡單實驗的意義，但一百年後，瑞利勳爵(1904年諾貝爾物理學獎得主)把油的體積除以散佈面積後，得到一個奈米大小的數值。

富蘭克林還是一位海洋學家。1770年前後，他繪製了世界上第一幅墨西哥灣暖流海圖。墨西哥灣暖流，簡稱灣流，是世界大洋中最強大的暖流。起源於墨西哥灣，經過佛羅里達海峽沿著美國的東部海域與加拿大紐芬蘭省向北，最後跨越北大西洋通往北極海。這股來自熱帶的暖流將北美洲以及西歐等原本冰冷的地區變成溫暖適合居住的地區，對北美東岸和西歐氣候產生重大影響。如果沒有它，大不列顛群島氣溫將下降4至6攝氏度。富蘭克林繪製的這幅海圖引起了人們的濃厚興趣，不幸的是海圖失蹤了，多方尋找，也沒有結果。1978年9月，美國海洋學家裡查遜在法國國立巴黎圖書館發現了這幅海圖的兩份副本。

富蘭克林與和他同時代的大數學家尤拉(1707－1783)都是光的波動學說的支持者。在18世紀，牛頓的光的微粒學說在科學界佔上風，被認為是真實的，波動學說的支持者很少，只有在1803年的一個實驗後，波動學說才被大多數科學家接受。

在1784年，他第一個提出了夏令時的想法，以節省能源，今天有不少國家都在使用夏令時。這樣的例子還可以舉不少。

歷史賦予了本傑明·富蘭克林不朽的聲譽。富蘭克林是一位真正的名垂千古的偉人。作為一名印刷工、作家、發明家、科學家和政治家，他的一生，為人們樹立了一個獻身於公益事業的榜樣。他慷慨地獻出了他的生命和精力。為了表示對他的紀念和崇敬，人們設立了富蘭克林獎章，每年頒發一次，授予物理學及技術領域中作出卓越貢獻的人士。

本傑明·富蘭克林（1706-1790）是美國國父（之一）及傑出的科學家，他有很多重要的科學發現，比如著名的“風箏實驗”，在這個實驗裡富蘭克林在雷雨天放風箏，把天上的電引到萊頓瓶裡存起來，然後證明和地上用摩擦起電方式生的電是一樣的，從而證明了天上的電就是地上的電。

在雷雨中放風箏的富蘭克林。

這裡再介紹一個不是那麼有名，但也同樣有意思的實驗——油膜實驗。這個實驗最早我是在溫伯格的書——《亞原子粒子的發現》——中讀到的。

溫伯格說把一滴油滴在水面上，它在擴張到一定面積之後將停止擴散，然後我們根據油膜的面積就可以直接估算出“原子/分子”的厚度（單分子油膜的厚度）。

單分子油膜形成示意。

這個實驗就是富蘭克林的油膜實驗，這聽上去很簡單，屬於一個在廚房就可以動手試一試的實驗，但一旦動手，你會發現水盆裡的油膜很難分辨，讓人懷疑這個實驗是否真的可行。

根據歷史記載，這個實驗是富蘭克林在英國倫敦南部的一個湖裡做的。他往湖水裡倒了一勺橄欖油（大約5立方厘米），然後發現湖面上的油膜最終擴張為大約半英畝（2000平米），根據這些資料我們可以計算出油膜分子的厚度是大約2.5奈米。

倫敦南部的Mount Pond，富蘭克林發現一勺油能使這個湖面的四分之一平靜下來。

富蘭克林的年代，近代原子論還沒有誕生。富蘭克林做這個實驗的目的也不是估算“原子、分子”的尺寸，實際上富蘭克林也沒有做這個計算，2.5奈米是我們根據他的實驗資料算出來的。他當年做這個實驗的目的是為了驗證，往水裡倒油能夠平息水裡的波浪。

富蘭克林真正了不起的是以實驗科學家特有的“求證”和“懷疑”精神，把這個實驗在陸地上的湖泊又做了幾次。他發現油膜會在湖面上迅速擴散，並真的具有平息湖水中波浪的作用。

富蘭克林推測油膜粒子和水粒子是互相排斥的，因此油在水面上無法積聚在一起而會迅速地擴張開來，用今天的話來說就是往水裡加油，油膜覆蓋在水面上，會降低表面的表面張力係數，這導致水面波浪幅度的降低。

一杯幾乎裝滿的黑咖啡和一杯卡布奇諾，由於卡布奇諾上面飄著一層奶泡——這層奶泡是增加咖啡和奶泡之間的吸引力的——導致黑咖啡比卡布奇諾更容易被晃出來，灑在桌上。

真正用這個方法測量分子尺寸要等到瑞利勳爵（1842-1919）和艾格尼斯（Agnes Pockels，1862-1935）。瑞利勳爵在自家浴缸裡放了0.81毫克橄欖油，然後測量出單分子膜的厚度是1.63奈米，艾格尼斯是個自學成才的女物理學家，她在自家廚房裡利用一個淺水槽拉出了單分子油膜，並計算出油膜的厚度是1.3奈米。

現在研究分子膜的朗繆爾水槽是根據艾格尼斯的水槽發展出來的。