第三十四回:絕聰明揮毫落紙成魔方,最勇敢舉手向天攫雷電
——電的本質的發現上回說到法國化學家拉瓦錫被推在斷頭台上,雖有許多人求情,可那把無情的大鍘刀還是從空而降,這位現代化學的創始者便人頭落地。自拉瓦錫死後,他開創的化學事業就和電的發現與研究連在一起,所以我們現在先來補講一個電的故事。
話說1750年5月,英國皇家學會突然收到一篇論文,說天上的雷電和我們在實驗室裡摩擦生成的電是一回事,還列舉了十二條相同處,如:放光、有聲、能點燃易燃物、能殺傷動物等等。還說到電是通過金屬的尖端釋放傳遞的,因此為使建築物免遭雷理,可以在屋頂上裝一個尖鐵棒,再以金屬線接地,電就被引入地下。那皇家學會的會員們大都是天文、力學、數學方面的專家,他們研究的是那些高深的題目,但是化學卻是剛剛起步,這電學乾脆就還不算一門學問呢。學會秘書看看這篇文章想,這大概又是什麼江湖騙子的法術,再一看作者,是一個十分陌生的名字,寄出地址呢?美洲的賓州,秘書不看猶可,一看隨即就啪地一聲扔到紙簍裡去了。讀者,你知道為什麼這樣?原來那英國當時正稱霸世界,無論政冶、經濟、科學各方面它都不把別人看在眼裡。當時的世界上根本我還沒有個美國。美洲大陸原是印第安人在這裡世代居住,1492年哥倫布發現這塊新大陸,英國便立即派來了探險隊。1607年英國又向這裡派遣了第一批移民,開始在這裡霸佔殖民地。就說秘書剛才看到的賓州吧,它原來哪有什麼名字,不過是一塊荒地。1681年英王查理二世將這塊土地賜給一個叫威廉•賓的業主,這樣便由此得名了。連這種半開化的地方也配向皇家學會送科學論文?這文章能進皇家學會的紙簍也就算是高攀了。
你道這個大膽送論文的人是誰?他叫本傑明•富蘭克林(1706-1790)。當時他雖然名不驚人,可後來他倒成了電學的開門鼻祖。這人聰明絕頂而又極有志氣。小時因家貧不能上學,就跟著開印刷所的哥哥當學徒,這倒使他有機會讀到許多最新的書。他見幾個大人寫稿辦報,自己也寫了稿子,晚上悄悄投到哥哥的門縫裡,署名卻是莎倫絲•多吉德夫人,有一段時間這些文章天天見報,人們天天議論這才華橫溢的夫人,卻不見她來領稿酬。他後來大了就獨立辦報•辦廠,但是位那聰明還是多得無處發洩。一個冬夜他外出歸來時,抱起床上的小女兒吻一吻,她那小臉蛋竟凍得冰涼!當晚他通宵末睡,天亮時竟發明出一種新式火爐,歐美那種散熱率極低的老式壁爐一下就被淘汰了。到現在我們用的鐵火爐基本上還是他設計的樣子。一天他在家裡請客,夫人在廚房裡又忙又亂,還烤糊了一隻雞。第二天他就在自己廚房頂上鑿了一個洞,上面裝了一個小風車,用皮帶連著下面的肉叉,製成了一個自動烤肉機。一次乘船,他見船速太慢,就叫水手將貨物向後移,船頭微微抬高,果然速度大快,他由此又研究了船的快慢與它吃水多少的關係。但是只可惜這裡是落後的殖民地,沒有像皇家學會那樣的科學團體,沒有許多科學家可以相互研討,他只是自己一人摸索。好在他極聰明,發明這些總像玩一樣的輕鬆。
一天富蘭克林的朋友洛根前來看他,一進門卻把雙手藏在背後神秘地說:“富蘭克林,今天我讓你看一件東西,叫你知道世界上還有比你更聰明的人。”
“當然,世界上聰明人多得很,我算老幾?不過我倒想看看你帶來了什麼聰明玩藝兒。”
洛根將手向前一攤,原來是一本新出的雜誌,裡面儘是些方格子,格裡填滿數字。他說:“你看這是魔方格子,那數字不管橫加豎加,它們的和總是一致的。”富蘭克林不看猶可,一看哈哈大笑:“這有什麼了不起,我這裡也有幾張自製的魔方格子,你看這張,不管橫豎都有八個數呢。”附表一:
526141320293645
143625146353019
536051221283744
116595443382722
555871023263942
98575641402524
506321518313447
161644948333217
“你聽我給你細說。只要你進了我這個魔方陣裡,就總跑不出260去。第一,不管橫、豎每行每列的和都是260;第二,你從下面兩角的對角各數四個數,成一段折線,則這折線上的八個數的和是260,而每條與這線平行的線上的八個數也都是260;第三,你從上面的兩角出發作這麼幾條折線,其和也是260;第四,你從左邊的兩角出發,這樣數,其和還是260;第五,你從右邊的兩角出發,這樣數,其和仍是260。不信你就試試,保你逃不出這260的網去。”富蘭克林說。
“魔高一尺,道高一丈,你這260有什麼了不起,你看這張魔方格子,是16個數的正方形,又比你多一倍。它不管橫加、豎加、對角加都是2056。”洛根說著真的又翻出一張表來。
這下富蘭克林可有點傻眼。不過他並不服氣,說:“且慢,現在咱們點燃一支煙,在這煙燃盡前,我立即再給你設計一張也是十六個數的魔方格子。”只見富蘭克林抽出支鉛筆,在一張空格紙上橫填豎寫,如點豆種瓜一般。一會兒那支煙還未著完,他便叫:“好了!我這格子縱橫相加也是2056,雖對角相加不是這個數,可是只要你在大方格內任意挖出一塊16個相連的格子組成的小方格,他們的和也是2056。”(其實這表裡有兩組數是錯的,讀者如有心可以一找,但這已是極不易了。)洛根這時方更佩服富蘭克林的才智。附表二:
20021723224982540577289104121136153168181
58392672502312181991801671541351221039071
19821923025162738597091102123134155166187
60372852522292201971881651561331241019269
20121623324892441567388105120137152169184
554223102472342152021831701511381191068774
203214235246112243547586107118139150171182
534421122452362132041811721491401171088576
205212237244132045527784109116141148173180
514619142432382412061791741471421151108378
207210239242151847507982111114143146175178
494817162412402092081771761451441131128180
19622122825342936616893100125132157164189
6235303254227222195190163158131126999467
1942232262552313463669598127130159162191
6433321256225224193192161160129128979665
暫時不說富蘭克林與朋友拼方格鬥智,卻說1745年11月科學史上出了一件值得紀念的大事。荷蘭萊頓大學的教授穆申布勒克和他的朋友阿利曼特•庫諾伊斯做了一個有趣的實驗。他們先用摩擦機生成電,再用金屬絲把電引入玻璃瓶內,可以看見閃電的火花。於是這三人就想,能不能將電保存起來呢?他們將瓶內灌滿水,接通導棧,再繼紐搖動摩擦機,卻看不見一個火花。這時庫諾伊斯像是要把電撈出來來一樣,一隻手端起瓶子;另一隻手到水瓶裡去探摸,突然他大叫一聲,覺得右臂一陣麻脹,猛然縮回手來。可以說這庫諾伊斯一下便佔據了一個世界第一:他是世界上第一個被人工電打著的人。穆申布勒克立即由此得到啟發,將玻璃瓶貼了錫箔製成了能保存電的瓶子。
真是說者無心,聽者有意。穆申布勒克等人只是想實驗一下摩擦主電,而富蘭克林聽說了這個實驗,1746年到波士頓看望老母親時,又親眼看到了這種實驗,這聰明人立即想到天上的雷電經常打死人畜,也能放出閃光,天上地下的兩種電是不是一回事呢?這年富蘭克林已經整整四十歲了,而且已經成了當地恨有名氣的出版商,當上了州議員,可是在科學發現的誘惑下,他立即又像變成了一個十幾歲的孩子。自從波士頓探親回來後,他的妻子就成天抱怨她的廚房裡再也不得安寧了。
鹽、缽、醋罐常會不翼而飛,被富蘭克林拿去“生電”。這還不算,富蘭克林每天還冥思苦想著,怎樣在打雷下雨時把天上的電引下來,好親眼看看,親手試試。可是在當時,雷電是天火啊,誰敢這樣去想?妻子聽說富蘭克林竟敢有這樣的狂想,一邊桌前枕邊地苦勸他不要去冒犯上帝,一邊又在背後虔誠禱告,求上帝千萬原諒自己的丈夫。
1752年6月,終於盼來了一個大雷雨的天氣。這天下午富蘭克林正在家裡擺弄著那些瓶瓶罐罐,金屬導線,突然一陣風撲來,窗戶被搖得嘎嘎直叫,窗帑飛起如一面狂舞的大旗。他探頭一看,見西邊天上的烏雲就如潑了一天墨汁,如浪如濤般地壓了過來。他不覺喜上心頭,忙叫一聲:“威廉,準備行動。”一會兒就領著兒子,架著一架用絲綢製成的大風箏迎著狂風向野外奔去。
富蘭克林選了一塊廣闊的草地,將風箏向天空徐徐放去。漸漸地一張桌面大的風箏已變成一本書似地一個小點,又像是升向雲海裡的一葉小舟,被顛著、搖著,在遠處怯生生地回望著自己的主人。突然一道閃電劈開雲層,在天空劃了一個“之”字,接著嘎蹦一聲脆雷,那如銅錢般的雨點就瓢酒盆潑般地傾了下來。富蘭克林轉身一看,草地上正有一間牧人用過的舊房,忙招呼兒子站到房門裡,讓他拉緊風箏線,這樣靠近手的一節線就不會因淋濕而導電。這一切都是精心設計好了,風箏是綢子制的,不怕雨淋,線是麻繩很結實,靠手的一節又換成綢帶,不導電,麻繩與綢帶間用金屬線掛一把銅鑰匙。富蘭克林站在屋簷下緊張地注視著西邊的天空,只見電光閃過一道又是一道,雷聲一聲更比一聲辨亮。他想,這些雲海裡的“天火”今天不知肯不肯乘我的這個風箏小船來到人間作一回客。多少年來人們與它要不就是隔天遙望,要不就是被它的震怒嚇得關門閉戶,還從沒有過一次促膝相見,握手言歡呢。他正這樣想看,突然威廉大叫:“爸爸,快看!”他順著兒子的手指一看,那拉緊的麻繩,本來是光溜溜的,怎麼現在突然怒髮衝冠,那些細纖維一根一根都直豎起來。富蘭克林到底聰明,他眼睛一轉,突然高興地喊道:“天電引來了!”因為毛皮摩擦帶電時細毛也會豎起,這說明風箏線上已有電了。他一邊囑咐兒子小心,一邊用手握成拳頭慢慢接近那把銅鑰匙。突然他像被誰推了一把,跌倒在地上,渾身發麻。他顧不得疼痛,也不知道害怕,喊著:“是他來了,他乘著風箏下來了!我們握手了!”(還算富蘭克林幸運,第二年一個叫李赫曼的俄國人也學著富蘭克林做這個實驗,當場就被電打死了。)當富蘭克林從地上一骨碌爬起來,將帶來的萊頓瓶接在鑰匙上,果然這瓶裡保存了電,而且這電也有火花,可以點燃酒精燈,可以用它做各種電氣實驗。天電、地電原來一個樣!一會兒雨停雲散,富蘭克林收了風箏,和兒子抱著藏有雷電的萊頓瓶,就像釣到一條大魚一樣高高興興地回家去了。
且不說富蘭克林回家後妻子怎樣地埋怨,怎樣訴說她在家裡擔驚受怕。他一回家就爬上房頂豎起一根數丈長的鐵棒,下面連上銅線,一直伸到土裡。這便是世界上第--個避雷針。聰明的富蘭克林,從風箏引電想到房頂上用鐵棒引電,再直接導入地內,房屋自然不會遭雷擊了。於是這個小小的避雷針立即風靡一時,傳到英國、法國、德國.,傳遍歐洲、美洲。凡高一點的房子都安上了這個裝置。這根小針不知救了多少人的命。
面對這一事實,1756年,那個當初對他的論文連看都不願看一眼的英國皇家學會,在富蘭克林沒有辦申請手續的情況下,就主動授予他皇家學會正式會員的稱號。
富蘭克林發明的那根通天小針傳到世界各地我們且不細說,單說它傳到英國卻又引出一段奇怪的故事。前面我們說過,那美洲本是英國的殖民地,英國對美洲人民只知掠奪、壓迫,那顧他們的什麼利益。所以美洲的一些州就聯合起來向英國抗爭,並且派富蘭克林作為代表去倫敦談判。這種談判拖了很長時間毫無結果。1776年乾脆爆發了一場燭立戰爭,富蘭克林也是獨立宣言的五位簽字者之一。那英王眼見美洲十三個州聯合起來,用武力將自己的勢力一天天地擠了出來,成立了美利堅合眾國。可是,隔著一個大西洋,鞭長莫及,氣得又是咬牙,又是跺腳,想方設法要出這口惡氣。一天,英王喬治三世在宮前草坪上散步,正生著悶氣,一抬頭看到克攸王宮頂上那根尖尖的避雷針,不由又想起富蘭克林這個鬧獨立的罪魁,便立即把大臣們召來發狠道:“富蘭克林帶領美洲人造反了,我們還用他發明的避雷針,真是不顧國趾,你們難道就能嚥下這口氣?我命令,從明天開始把全國的避雷針都拆掉!”
“陸下,這避雷針可真的是一件有用的東西,自從裝上它,全國的雷擊事件就基本絕跡了。您忘了,我們的火藥庫還是您親自組織人裝針保護的。”幾個開明些的大臣連忙據理解釋。
“那就把針的尖頭改成圓球形的。反正不能照富蘭克林那個樣子。自古以來,圓就表示完美無缺!”
“可是圓的不如尖的能引電啊!”
“我是國王,我說圓的好,就是圓的好!”大臣中有那不懂科學的,就極力奉承,有那知道個中利害的,就連忙去英國皇家學會,請他們出面說句話,這時皇家學會的會長正是普林格爾,他一聽這事真是哭笑不得,連忙進宮來見英王說:“陛下,許多事情都得聽您的,可是這事涉及自然規律,實在不能照您的話去辦啊。”
國王一聽更是暴跳如雷:“在別國我可以不管,只要在英國,自然規律也要聽我的!想不到你身為皇家學會的會長,竟不顧國家榮譽,也替富蘭克林說話!現在有兩條路由你選,要麼以你的名義發表聲明,說避雷針製成球形最合理,要麼我就撤掉你這個會長的職!”
正是:
自然規律算什麼!
是尖是圓由我定。
令出如山誰敢抗?
怎奈雷電卻無情。
普林格爾原以為他進宮一勸,國王就會收回成命,再不幹這些蠢事,誰知連他自己也被牽連了進去,不覺腦門上沁出細細的一層汗珠。畢竟結果如何,且聽下回分解。