【辟谣】富兰克林的风筝实验:不可能的亲密接触

:富兰克林与闪电有密切接触。据说他把一把铜钥匙系在风筝线的末端,让风筝升到雷雨云中。风筝附近闪电闪烁,雷声隆隆。一道闪电闪过,风筝线的一小部分直立着,好像被一种看不见的力量移动了。富兰克林突然感到手麻木了,把手指靠近铜钥匙。刹那间,铜钥匙迸发出一串火花。富兰克林喊了一声,把他的手拉了回去。他喊道:“我触电了!现在可以证明闪电就是电了。”

富兰克林的成就数不胜数。他参与了《独立宣言》和美国宪法的起草,担任州长,是美国历史上首位驻外大使。他出版了《宾夕法尼亚公报》、费城的第一份报纸、第一部医学专著、第一部小说和许多其他美国畅销书。他在许多科学领域做出了许多贡献。

富兰克林去世前后,许多故事自然而然地在他周围流传开来,电风筝的故事就是其中之一。作为一个由来已久的经典传说,许多美国人也相信它。在中国,它在中国教科书中也被称为“老笑话”。但这是传说还是真的?

1750年,富兰克林提出可以用实验来验证闪电是电。他是第一个提出这个想法的科学家。但第一个付诸实践的是一位法国科学家,他和下一页的图片一样,藏在一间有铁棍的小房子里。他将闪电引入屋内,观察到铁棒上有火花,但他的身体并没有近距离接触铁棒。从那时起,一些研究人员进行了类似的实验。俄罗斯的一位物理学家在模拟这个实验时被闪电击中身亡。

几年后,有传言和一些书说富兰克林用风筝代替铁棒做了这个著名的风筝闪电实验。然而,没有足够的证据来证明这些谣言。后来,一些研究人员发现富兰克林本人从未正式承认做过这个实验。就像富兰克林的实验一样,有一件事是可以肯定的。即使他做了一个风筝实验,结果也不会和传说中的完全一样。

如果越来越多的电荷积聚在云层中,云层与地面之间形成的电压变得越来越大,它们最终会穿透10公里厚的空气,形成一个到地面的导电通道,释放出巨大的能量,从而产生闪电。如果这个通道碰巧通过某人的身体,放电电流将非常大,达到几十甚至几百千安培。当如此大的电流流过受害者的身体时,第一个损伤是受害者的大脑和心脏。因为几毫安的电流就足以引起心室颤动和心脏骤停。闪电电流也会使呼吸系统瘫痪,停止呼吸并导致死亡。此外,闪电电流的巨大机械效应足以撕裂受害者的皮肤和肌肉,强烈的热效应也会灼伤受害者的身体。这种雷击事故被称为“直击雷”。遭受直接雷击的人十分之九会死亡,即使他们幸运地活了下来,他们也会受到重伤。如果该导电通道不直接穿过人体,而是相隔一定距离,比如撞到附近的树上,人们仍可能因感应电流而触电,这被称为“感应雷击”。感应雷击有时相对较弱,被击中的人不会受到严重影响。大多数幸运的人在雷击中幸存下来就是这样。

如果根据故事情节,风筝被闪电击中,闪电电流沿着风筝线传输到铜钥匙。富兰克林的手指离钥匙很近,会产生明亮的火花。他永远不会安全不被闪电击中。

为了查明真相,美国探索频道的谣言终结者节目在第四季第五集复制了这一谣言。谣言终结者试图证明三件事:1.风筝能否吸引电流,并通过一条长长的风筝线将其传导到按键2.流入按键的电流是否足以驱动富兰克林的手指3.该电流是否足以阻止放风筝的人的心脏。

实验者模仿18世纪使用的材料制作了一个大风筝和木制脚手架。在阳光明媚的海滩上放风筝。虽然海风中没有闪电或雷声,但空气中的电荷以及风筝与风筝线和空气摩擦产生的电荷会明显地给风筝带来静电,挂在风筝线上的钥匙吱吱作响。第一个问题很容易证明:风筝可以吸引电流,并通过风筝线将其传导到钥匙上。

然后“神话终结者”弄湿了风筝线,风筝上的静电进一步增加。但当我把手指靠近钥匙时,没有明显的电击感。为了增加功率,他们发现了一个大型金属球聚能装药发生器,以取代海滩上的空气作为电荷源。这个大金属球产生的电荷比空气中静电产生的电荷高得多,但与真实的闪电相比仍然微不足道。当风筝接近金属球时,它被击中。如果你把探针放在钥匙附近,你可以看到两者之间有微弱的火花。因此,第二个问题也得到了证实:流入钥匙的电流足以为附近的物体供电。

为了模拟闪电的力量,“谣言终结者”进入了电力公司的测试中心。这里的高电压可以达到100万伏,但与真实闪电产生的1亿伏相比,这仅为1%。他们用纸巾代替胶水制作了一个虚拟模型,其中安装了一个模拟心脏,并用一根风筝线在模拟雨中进行了实验。当风筝被高压电击中时,钥匙和假人的“手指”之间出现了明亮的电弧。通过模拟心脏的电流已经超过了使人类心脏停止跳动的最大电流的许多倍。这个“迷你版”实验足以让富兰克林多次勇敢地死去。可以看出,富兰克林在被闪电直接击中后安然无恙,平静地说“我可以证明闪电就是电”是不可靠的。第三个问题也得到了验证。