电学家的奇迹展柜

在楠特威奇的那些年里，普里斯特利培养了一种业余科学爱好。虽然很少能做到收支平衡，但到了18世纪50年代末，他终于凑够了钱，买了一台空气泵和一台“发电机”，再加上一架非常精准的天平，这3种必不可少的奇妙装置可谓当时最先进的科学仪器。在后来的岁月里，它们以各自不同的方式支撑了普里斯特利建造的科学创新巨塔。等到去了沃灵顿学院，他已经对科学有了深入的了解。用当时流行的术语来说，他已经涉猎“自然哲学”。

就像众多同辈那样，他一开始喜爱的研究对象是电。要理解电在18世纪中期受教育阶层心目中的重要性，你必须理解让它显得如此迷人的那种罕见的收敛性。在多数情况下，当宇宙中的一种基本力量首次被科学正式理解时，依赖科学而存在的流行技术的出现往往会滞后一段时间。牛顿的万有引力定律并没有立即引发人们根据他的方程式制造一些小器具。即使是在快速发展的今天，沃森和克里克发现DNA后，也至少花了两代人的时间，才催生出DNA检测这样的主流技术。但是，在电身上，这两种现象重叠了：你发现了自然界中最基本的力量之一，并立即可以在客厅玩出一大堆迷人的把戏。如果你拥有令人敬畏的科学天赋，也拥有一些小装置，那就万事俱备了。

直到18世纪40年代，电还被认为是两种不同的流体，人们对它们之间的关系知之甚少。本杰明·富兰克林做了一系列精妙的实验，其中有很多实验使用了一台意在产生静电的机器，这令他的客人感到震惊。在做了这些实验后，他萌生了一系列对电的基本见解。时至今日，这些见解仍未受到挑战。他首先提出，电由一种单一的流体构成，含有两种不可分离的电荷，他把它们称作正电荷和负电荷。他还发现，这两种电荷可以相互作用，电流会从一个带正电荷的物体流向一个带负电荷的物体。他由此推导出了名为“电荷守恒”的定律，即电既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一个导体传给另一个导体。《富兰克林传》作者沃尔特·艾萨克森（Walter Isaacson）认为，在费城经营出版生意的那些年里，富兰克林仔细研究了资产负债表，在此启发下有了电荷守恒原理。

电的这种基本模式在今天仍然是定律，富兰克林为了描述它而构建的词汇也仍然在使用。“电池”“带电”“导体”都是他创造的词。然而，有关电的装置却发生了很大变化，我们不妨看一下图1-1。

虽然看着有些离奇，但在17世纪中期的客厅和露天市场，这样的场景经常出现，它们是启蒙运动流行文化的特殊效果。在图1-1中，一个借助丝绳悬在空中的小男孩被一台产生静电的机器导入正电荷，那个小男孩的头发竖了起来。接着，随着旁观者被惊讶到屏气凝神时，他伸手去触摸一个小女孩，电火花在他们的手指之间闪烁。有兴趣的观众经常被拽出来充当志愿者，亲身体验那种电压。在这一神奇领域的早期探索者里，既有科学家，也有表演者，他们被称作电学家（electrician）。这一名称也持续用到了今天，只是含义发生了变化。

电学家的奇迹展柜中最具变革性的装置是避雷针，这也是富兰克林发明的。从概念突破到快速进入实际应用是富兰克林科学的一个特点，它后来也成了普里斯特利科学的一个特点。人类早就认识到，闪电很容易就会击中它附近的最高地标性建筑，因此教堂尖顶的夸张高度，尤其是其易燃的木质结构，展示了一种令人困惑却无法否认的事实：上帝似乎反常地喜欢烧掉为向他表示敬意而竖立的建筑物。

1750年，在写给朋友彼得·柯林森（Peter Collinson）的一封信中，富兰克林首次提出制服“电火”（electrical fire，即闪电）的想法：

在对一些尖状物所做的实验中，有某种东西在发送或吸收电火。这还没有得到充分解释，我接下来打算解决它。这些尖状物所呈现的理论非常奇妙，它们的效果也真的非常精彩。此外，就我在实验中观察到的情况来说，我认为，通过某些方式，房屋、船只甚至城镇和教堂也许都能有效地避开闪电的打击。风信鸡、风向标、教堂的尖顶、尖塔、桅杆的顶端经常放置木质或金属圆球，我认为不应该放置圆球，而应该放置一根2.5米或3米长的铁棍。这根铁棍应逐渐变尖，直到像一根针那样尖。为了防止生锈，还要给铁棍镀金。如果这根铁棍顶端被分成几个尖端，效果会更好。我认为，这样在电火能够发动“攻击”之前，它就会被悄悄地从云里吸引出来……

随着富兰克林的想法在杂志间传播和在咖啡厅中流传，他的假说迅速传播开来，甚至跨越英吉利海峡，到达了法国。1752年，避雷针理论首次成功进行了实验，实验是在法国进行的，这也是众所周知的富兰克林与法国的关系的开端。在写给柯林森那封具有推测性质的信后不到5年，避雷针就成了欧美各地教堂尖顶上的常见事物。富兰克林的传记作者卡尔·范多伦（Carl Van Doren）准确地描写了人们对世界各地发生的这些事件的惊讶之情：“一个生活在美国费城的人，原本是一个干练的商人，远离学术界，却偶然发现了一个秘密，让他和其他人得以捕捉并驯服闪电。闪电太可怕了，在当时仍然带着神话色彩。”

因此，当普里斯特利开始从事业余的自然哲学的研究活动时，首先俘获他的想象力的是电学，也就不足为奇了。在其他领域中，还没有哪个能在如此短暂的时间里产生如此多的科学和实用创新。但是，作为作家的普里斯特利发现了正在发展的电学的缺失环节，即关于这些改变世界的发现，还没有人写过普及读物。于是，他来到伦敦，希望结识电学家，并说服他们让他来讲述关于电学家们才华的故事。 HM4ZW01Hm/lmejMnPZSKOa5+1TLx5a5irirOMMlGTUvdqER39UxDTIshpD0M8W7w