科普-中华学生百科全书-第490章
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得名。它的构造是在玻璃瓶的内外表面都贴上锡箔，电荷经由一根黄铜链穿
过瓶塞进入瓶内，积累在锡箔上。当人接触到带电的莱顿瓶时，就会受到强
烈的电击。同时它还会产生出电火花和“噼噼啪啪”的爆裂声。莱顿瓶第一
次实现了使电可以人工控制的梦想，为人们进行电学研究创造了条件。
当时很多科学家都用莱顿瓶做过实验，富兰克林也是其中之一。他注意
到电火花发出的光和爆裂声，心想，这或许可能是一种非常微小的闪电和雷
鸣。要不然，从另一个角度来看，天上威严的雷鸣电闪，恐怕就是由地球和
天空这整个行星所构成的巨大莱顿瓶中电的相互作用呢。
因此，富兰克林决定做一个实验。
1752 年 7 月的一天，天气闷热，天色很暗，富兰克林和他的儿子一起，
来到渺无人迹的旷野里。他们准备了一个大风筝，这个风筝是用丝绸做的，
风筝的顶端安有一段长长的铁丝，牵引风筝的是一根麻绳，绳的末端系着一
块绸带，在绸带和麻绳之间还挂了一把钥匙。他们还带来了一个莱顿瓶。突
然间天空乌云滚滚，雷声隆隆，捕捉天电的好时机到来了。他们立即行动起
来，风筝迅速地被放入高空。
随着风云积集，一道耀眼的闪电划破长空。一块雨云从风筝上空迅速地
滚了过去，倾盆大雨自天而降。富兰克林站在屋檐下仔细地观察着风筝的每
一个细节。他发现牵引风筝的绳索上毛茸茸的纤维一下子竖立了起来，就像
实验室中毛皮带电的情形一模一样。富兰克林小心地用手触了触钥匙，只听
“噼啪”一响，一个蓝色的电火花跳了出来，他的手腕一阵发麻。这说明，
风筝上的铁丝传导了雷电，被淋湿了的牵引线绳又把雷电传到了下面的金属
钥匙上。接着，富兰克林再把风筝升高一些，把钥匙接在莱顿瓶上，开始将
雷电储存起来。富兰克林的预言被证实了。闪电确实是一种放电现象，它和
实验室里的电火花完全一样。电闪雷鸣就是天空中的莱顿瓶在放电，雷雨云
是一个电极，大地是另一个电极。举世闻名的电风筝“费城实验”，打破了
天电的“圣火”之类的神话，科学地说明：雷的原因是电造成的。
在这次实验中，富兰克林真是侥幸，他深知这次实验有多危险，它可致
人于死命。但是，为了探求真理，他将个人的安危置之度外。第二年的 7 月
26 日，俄国的两位科学家为了重做这一试验，付出了生命的代价，被闪电当
场击死。
富兰克林的实验和观察导致了避雷针的发明。这是电学的首次重要应
用，也是当时唯一的应用。富兰克林建议在建筑物屋顶设置尖头金属杆，并
把与多属杆相连接的导线引到地面，这种避雷针能使云层安全放电，因而能
保护建筑物本身。1782 年，仅费城一地采用的避雷针就有 400 根。富兰克林
抵挡住了天神宙斯的大炮。200 多年过去了，避雷针仍然忠实地屹立在世界
各地的高大建筑物上。
富兰克林在电学理论方面也做出了不可估量的贡献。富兰克林创造了许
多电学用语，这些词汇在现代电学中仍然使用，例如：正电、负电、电池、
电容器、充电、放电、电击、电工、电枢、电刷、导体等等。
他根据实验提出了著名的“电荷守恒”概念，并用数学上的正负概念来
表示两种电荷的性质。他说明了电的来源和在物质中存在的现象，以及某些
电介质的特性。
富兰克林对科学的贡献远不止这些，他还有许许多多的发明创造，尤其
著名的是改进了火炉，发明了老年人戴的双焦距眼镜。他设计了一种结构合
理，既可节省燃料又容易散热的新式火炉，后来被命名为“富兰克林式”火
炉。火炉发明后，有人曾建议他申请专利权，并说：“您为人类造了福，所
以您应该拥有专利权，作为我们对您的发明的酬谢。”富兰克林却说：“不，
该受我酬谢的人可多着呢，难道我们在日常生活中享受别人的发明还少吗？
我觉得，要是我做出了一点小小的发明，我应该把这个发明慷慨地献给大家，
作为我享受别人发明的酬谢。”
富兰克林不仅是美国历史上的第一位科学巨人，他还是美国人民的伟大
儿子。在北美人民争取独立的斗争中，他不止一次出使伦敦，代表北美人民
的利益与英国殖民当局进行面对面的斗争，迫使英国废除强加在北美人民头
上的不合理条款。在美国独立战争期间，老年的富兰克林代表初建的美国出
使法国，为赢得法国的同情与支持取得了圆满的成功。因为人类已经进入了
理性的时代，有知识有觉悟的法国人完全拜倒在这位曾经驯服了空中闪电并
将它引到地面的伟人的脚下。美国的胜利诞生，大可归功于那只飞翔在雷雨
中的风筝！
1790 年 4 月 17 日，富兰克林与世长辞，终年 84 岁。美国人民怀着深切
的悼念之情，为他致哀 1 个月。富兰克林一生中曾担任过许多高级职位，但
是在自撰的墓志铭里，却自称“印刷工富兰克林”。
在晚年，他还对科学充满了希望，他曾这样写道：“科学的迅速发展使
我有时感到遗憾，我出生的太早了。”
应用数学巨匠——欧拉
如果你翻阅浩瀚的数学书籍，你将会在数学的几乎所有分支中见到他的
名字，其中有欧拉公式、欧拉多项式、欧拉常数、欧拉积分和欧拉线等。他
研究了数学领域中的微积分、微分方程、曲线曲面的解析几何与微分几何、
数论、级数和变分法，他把数学应用到整个科学领域之中。他虽然没有开 42
创新的学科，但他发明的众多数学方法，大大地巩固了微积分引来的众多数
学分支的基础，把数学向前推进了一大步。他，就是欧拉，1707 年 4 月 15
日生于瑞士的著名数学家。
欧拉是古往今来最多产的数学家，他的著作数量不仅在 18 世纪世界数学
界首屈一指，而且在历史上也很少有数学家能和他相匹敌。有人统计，在欧
拉一生的大部分年代里，他每年都以大约 800 页左右的速度，发表着高质量
的独创性的研究文章，由此而获得的奖金几乎成了他的固定收入。欧拉活着
的时候共发表了 530 本（篇）著作；在他死后的 47 年中，俄国彼得堡大家又
陆续出版了他的许多遗稿，从而使他的著作量达到 886 本（篇）之多。
也许有人会这样认为，欧拉之所以能取得如此丰硕的成果，一定是他出
生在“世代书香”之家，有着得天独厚的研究条件；同时具备健康的身体，
且天才过人。其实欧拉恰恰不具备这些条件。他出生在瑞士一个牧羊人家庭
里，他的成绩完全靠自己的勤奋所得。他 15 岁在当地大学毕业，18 岁开始
发表数学论文，19 岁就在数学研究方面获得了法国科学院的奖金。
欧拉年轻时，随数学家约翰学习数学。1725 年，约翰的儿子尼古拉应俄
国皇帝彼得大帝的邀请，去彼得堡旅行，欧拉随同前往。从此，欧拉留在了
彼得堡科学院。在那里为了制订出测时系统，过于劳累地观测太阳，他于 1735
年右眼失明。1766 年又因过度劳累和不适应俄国气候，他另外一只眼睛也瞎
了。他在全盲中度过了 17 个年头。但是，这一点没有阻止他进行工作，甚至
连工作进度也没有减慢，因为他有非凡的记忆力，能把几黑板的东西都装在
脑子里。就这样他口述，别人记，硬是写出了 400 本（篇）高质量的著作，
占了他一生著作中的一半。除了坚毅勤奋之外，欧拉取得成果的另一重大因
素，是他善于把数学研究伸入自然科学领域的深处。17 世纪，代数、解析几
何和微积分的巨大进展，使数学一下子渗入了自然科学之中；相反，自然科
学也给数学提供了一系列深奥而引人入胜的问题，亟待人们去解决。欧拉从
自然科学中选择数学研究题目，用抽象的数学予以解决，让数学为自然科服
务，从而获得了无穷无尽的研究乐趣，取得了众多的研究成果。
例如：在流经古城哥尼斯堡的一条河心，有两个小岛，连接小岛与河岸
修有 7 座相连的桥。人们在长期的生活实践中产生了这样一个想法：“能不
能每座桥只通过一次，并且，一次走遍 7 座桥而最后又回到出发点？”很多
人对这个问题进行了研究，但谁都没能得出结果。
欧拉对这一问题进行了探讨。他用以点、线确定地点的构图法，证明了
人们的设想是不可能的，从而结束了这场关于“7 桥问题”的探讨。接着，
他又把“7 桥问题”归入“位置几何学”领域，为位置几何学奠定了基础，
发展成了我今天我们所说的拓扑学。
在欧拉的时代，人们为了改进各种乐器的音响效果，千方百计地寻求着
乐器设计新方案。欧拉把这一需要作为自己数学研究的选题。
为了使乐器设计家们便于掌握运用他求得的声音传播数据，欧拉还用数
学方法建立了声音在空气中传播时的模型，进行了关于声音的谐振研究，发
现了共振现象。为了探索音乐的和谐与否，欧拉还探索了粗细可变弦问题。
欧拉的众多研究成果，都是像他解决“7 桥问题”、声学问题的成果一
样，从自然科学之中选定题目，为解决现实生活需要而研究获得的。
欧拉的一生，虽然没有像别的伟大数学家那样，开辟出新的数学分支，
但别的伟大数学家也没有一人像他那样，善于把抽象的数学与自然科学结合
起来。难怪有人称他为“方法发明家”，又有人称他为“应用数学巨匠”。
著名的卡文迪许实验室
在英国剑桥大学内，有一栋古色古香的 3 层楼房，这就是举世闻名的被
称为“世界物理学发源地”的卡文迪许实验室。
卡文迪许实验室是为纪念英国著名的物理学家、化学家卡文迪许而建造
的。从 1871 年至今，已培养出 20 余位诺贝尔物理学奖金获得者，是当今世
界最著名的科学研究中心之一。
卡文迪许 1731 年 10 月 1 日生于法国尼斯，父亲是英国贵族。卡文迪许
两岁的时候，他的母亲就去世了。不久，他的父亲带着一家人从法国迁居到
英国。1749 年，卡文迪许考入剑桥大学。1753 年，他去了巴黎，在那里研究
物理学和数学。但不久，他又回到英国，定居伦敦，从事科学研究，并在物
理学、化学方面做出了重要的贡献。
在物理学方面，卡文迪许被称为有史以来最伟大的实验科学家之一。
他用物理实验方法测得了基本物理常数——万有引力常数 G，验证了牛
顿于 1666 年发现的万有引力定律，确定了地球的平均密度。
当时，由于缺乏具有足够灵敏度的检测工具，在实验室条件下测出物体
之间的微弱引力是十分困难的。卡文迪许在英国地质学家米歇尔制作的扭转
天平进一步完善了的基础上，又对这一装置做了重要改进，从而完成了历史
上第一个测得万有引力常数的“卡文迪许实验”。这一实验从 1797 年夏开始，
于 1798 年完成，测得的结果与今天通过实验测出的 G 很接近。在万有引力常
数确定以后，就可以得知 1 公斤重的物体在地球上所受的引力。因此，卡文
迪许第一个算出了地球的质量约为 6×1021吨，与今天测�
