政治家的科學研究

富蘭克林除了從事公共事務之外，在學術研究方麵也蒸蒸日上。富蘭克林所處的時代，正值資本主義上升時期，也是自然科學蓬勃發展的時期。

17世紀中葉以來，西歐出現了許多偉大的科學家，他們在力學、光學、磁學和熱學等領域都有了一些成就，相形之下，電學顯得很落後。

那時的電學實驗還隻限於用貓皮摩擦火漆棒、電能發生電火花、人接觸電火花後感到震動等。對於電是什麽、它的運動方式如何等問題，尚無進一步的探索。喜好觀察、實踐的富蘭克林進行了大量實驗，成為近代電學的奠基人。.

1746年，荷蘭萊頓大學的教授慕欣勃羅克在做電學實驗時，無意中把一個帶了電的釘子掉進玻璃瓶裏，他以為要不了多久，鐵釘上所帶的電就會很容易跑掉。過了一會兒，他想把釘子取出來，可當他一隻手拿起桌上的瓶子，另一隻手剛碰到釘子時，突然感到有一種電擊式的振動。他又照著剛才的樣子重複了好幾次，每次的實驗結果都和第一次一樣，他由此得到一個結論：把帶電的物體放在玻璃瓶子裏，電就不會跑掉，這樣就可以把電儲存起來。這就是萊頓瓶的由來。

萊頓瓶很快在歐洲引起了強烈的反響，電學家們不僅利用它作了大量的實驗，而且做了大量的示範表演，有人用它來點燃酒精和火藥。也是在這一時期，富蘭克林在波士頓遇到一位斯賓斯博士，博士為富蘭克林展示了一些電學實驗。由於他的技術不很熟練，因此這些實驗做得並不很完美，不過對富蘭克林來說，這是一個很新鮮的領域，他很感興趣。

富蘭克林回到費城後不久，訂閱圖書館的同伴收到了倫敦皇家學會會員柯林遜先生寄來的一份禮物——一個玻璃試管。柯林遜先生還附帶說明如何使用這種儀器。富蘭克林抓住這個機會，重複練習他之前在波士頓看過的實驗。由於不斷練習，他的技巧日趨嫻熟，他又根據英國寄來的說明，加入了一些新的實驗。

富蘭克林認為，所有的自然物體中都含有電，電隻有一種，物體的正負電決定於其含電太多或含電太少。當物體中所含的電超過了正常含量時，稱此物起了正電；如果少於正常含量時，稱此物起了負電。電可以用正負符號來區別，但不能把它們看作是截然不同的兩種流體。這是電學史上第一個明確的、前後一致的電學學說。.富蘭克林還利用充電體之間靜電的吸力和斥力的作用，製造了一個簡單但又異常靈敏的機械，稱為“電輪”。在這個機械裏，輕圓盤以每分鍾50周的速度旋轉，實際是不斷地把電能轉化為機械能。這個發明預示著現代電動機的出現。.

為了要在朋友間推廣這項實驗，富蘭克林從玻璃廠定製了許多相同的玻璃管，如此一來，朋友們也有了自己的儀器可以照做，“這樣我們終於有了好幾個表演者了”。富蘭克林的朋友們幫他向參觀者演示摩擦生電等電學現象，其中有的還獨立地得出了些電學上的小小發現。.這些人中間以金納斯萊先生最為傑出，他是富蘭克林的鄰居，是個非常聰明的人，那段時間剛好失業在家，富蘭克林便鼓勵他表演這項實驗賺錢。富蘭克林還替他寫了兩篇演講詞，闡明實驗的方法，並將實驗過程的難易依次解釋清楚，這樣一來，觀眾們看了前麵的實驗後，就可以清楚地了解到後麵的步驟。

在當時，雷電這種具有巨大破壞性的可怕的自然現象的本質是什麽，對人們來說還是一個謎。流行的看法是，它是“上帝之火”，也有人猜測雷電是毒氣在天空爆炸。關於電火花和雷電屬於同一性質在當時還隻是個猜想，沒有實驗證明。學術界比較流行的是認為雷電是“氣體爆炸”的觀點。

在一次實驗中，富蘭克林的妻子黛博勒不小心碰到了萊頓瓶，一團電火閃過，黛博勒被擊中倒地，麵色慘白，足足在家躺了一個星期才恢複健康。這雖然是實驗中的一起意外事件，但思維敏捷的富蘭克林卻由此而想到了空中的雷電。

經過反複思考，他斷定雷電也是一種放電現象，它和在實驗室產生的電在本質上是一樣的。於是，他寫了一篇名叫《論天空閃電和我們的電氣相同》的論文，並送給了英國皇家學會。但富蘭克林的偉大設想竟遭到了許多人的嘲笑，有人甚至嗤笑他是“想把上帝和雷電分家的狂人”。

富蘭克林決心用事實來證明一切。1749年11月7日，富蘭克林在他的實驗記錄中記下了這樣的話：

電的流質同閃電在這樣一些方麵是一致的：1.發光；2.光的顏色；3.彎曲的方向；4.迅疾的運動；5.由金屬而發生；6.爆炸聲；7.存在於水或冰中；8.撕裂或震動通過的物體；9.擊斃動物；10.熔化金屬；11.使可燃物著火；12.硫磺味。

電流質被尖狀物吸引。我們不知道閃電是否隻有這一特性。但鑒於它們在所有我們已經作過比較的各方麵都相一致，它們就可能在這一點上一致嗎？讓我來做這個實驗。

富蘭克林很感謝柯林遜先生送給他們的試管和其他物件，因此他覺得應該把自己的實驗成果告訴他，他一連寫了許多信向柯林遜先生說明他的實驗。柯林遜先生在皇家學會宣讀這些實驗成果，但是一開始大家都不以為意。

1750年7月29日，富蘭克林正式公開地向英國皇家學會提議進行證明雷電是電的實驗。而在此之前9個月，他已自己決定了要做這實驗，並詳細介紹了實驗方法：

在某一高塔或塔尖頂上放置一種守望棚，大小足夠容納一個人和一個電座。在電座中央樹一根鐵竿，將這鐵竿彎起來通到門外，然後垂直豎起20~30英尺高，頂端尖利。如果那電座保持幹淨和幹燥，人站在電座上，當雷雨雲經過時放出電和火花，鐵竿將把火從雲中吸向他。如果擔心那人會有危險（雖然我認為沒有危險），可以讓他站在棚裏地板上，不時地用金屬線圈去接近鐵竿，那金屬線圈的一端有皮帶，他用一根蠟做的把兒握著它，那鐵竿受電後將從鐵竿傳往線圈而無害於他。

富蘭克林當時還不清楚這種實驗的危險性。1750年聖誕節前兩天，他準備用電來電死一隻火雞時，他的一隻手和身體的其他部位遭到電擊，他有幾分鍾的時間失去了知覺，肩上的麻木感直到第二天早上才恢複。

1752年5月10日，戴立巴德先生和德羅先生在巴黎郊區成功地完成了富蘭克林提出的實驗——從雲端攝取閃電，這個實驗吸引了國王前往觀看，於是全巴黎的好奇人士都跑去觀賞。這麽一來，富蘭克林立刻聲名大噪。

在費城，聖誕節前的危險事件並沒有嚇倒富蘭克林。當再次從費城和賓州的公共事業中脫身後，富蘭克林的注意力重又回到雷電和電的問題上來。

1752年7月的一個雷雨天，富蘭克林用綢子做了一個大風箏，.風箏頂上安了一根尖細的鐵絲，又用絲線將鐵絲聯起來通向地麵，絲線的末端拴一把銅鑰匙，鑰匙又插進一個萊頓瓶中。富蘭克林將風箏放上天空，一陣雷電打下來，隻見絲線上的毛頭全都豎立起來，用手靠近銅鑰匙，立即發出電火花。

富蘭克林發現，儲存了天電的萊頓瓶可以產生一切地電所能產生的現象，這就證明了天電與地電是一樣的.。在1747年，富蘭克林就從萊頓瓶實驗中發現了尖端更易放電的現象，等他發現了天電與地電的統一性後，就馬上想到利用尖端放電原理將天空威力巨大的雷電引入地麵，以避免建築物遭雷擊。

1753年，俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，這是做電實驗的第一個犧牲者。

富蘭克林在死亡的威脅麵前沒有退縮。經過多次實驗，他製成了一根實用的避雷針。他把幾米長的鐵竿，用絕緣材料固定在屋頂，上麵緊拴著一根粗導線，一直通到地裏。當雷電襲擊房子的時候，它就沿著金屬、通過導線直達大地，房屋建築完好無損。

1754年，避雷針開始應用，但有些人認為這是個不祥的東西，違反天意會帶來旱災，便在夜裏偷偷地把避雷針拆了。然而，科學終將戰勝愚昧。一場挾有雷電的狂風過後，大教堂著火了，而裝有避雷針的高層房屋卻平安無事。避雷針相繼傳到英國、德國、法國，最後普及世界各地。

富蘭克林對科學的貢獻不僅在靜電學方麵，他的研究範圍極其廣泛。

在光學方麵，富蘭克林發明了老年人用的雙焦距眼鏡，戴上這種眼鏡既可以看清近處的東西，也可看清遠處的東西。他和劍橋大學的哈特萊共同利用醚的蒸發達到零下25℃低溫的現象，創造了蒸發致冷的理論。

此外，他對氣象、地質、聲學及海洋航行等方麵都有研究，並取得了不少成就。

富蘭克林的實驗成功後，皇家學院才又重新考慮那些已經在他們麵前宣讀過的，他們認為“沒有價值”的文章。這些文章的價值得到證實後，皇家學院修正了對富蘭克林的態度，開始頒給他一些榮譽，並將他選為皇家學院一員，每年可以免繳25基尼的會費。他們還將高德福萊·柯普立勳爵在1753年的金質獎章贈給他，在頒獎典禮中，皇家學院的會長做了演講，對富蘭克林推崇備至。