政治家的科学研究

富兰克林除了从事公共事务之外，在学术研究方面也蒸蒸日上。富兰克林所处的时代，正值资本主义上升时期，也是自然科学蓬勃发展的时期。

17世纪中叶以来，西欧出现了许多伟大的科学家，他们在力学、光学、磁学和热学等领域都有了一些成就，相形之下，电学显得很落后。

那时的电学实验还只限于用猫皮摩擦火漆棒、电能发生电火花、人接触电火花后感到震动等。对于电是什么、它的运动方式如何等问题，尚无进一步的探索。喜好观察、实践的富兰克林进行了大量实验，成为近代电学的奠基人。.

1746年，荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克在做电学实验时，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里，他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会很容易跑掉。过了一会儿，他想把钉子取出来，可当他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到有一种电击式的振动。他又照着刚才的样子重复了好几次，每次的实验结果都和第一次一样，他由此得到一个结论：把带电的物体放在玻璃瓶子里，电就不会跑掉，这样就可以把电储存起来。这就是莱顿瓶的由来。

莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响，电学家们不仅利用它作了大量的实验，而且做了大量的示范表演，有人用它来点燃酒精和火药。也是在这一时期，富兰克林在波士顿遇到一位斯宾斯博士，博士为富兰克林展示了一些电学实验。由于他的技术不很熟练，因此这些实验做得并不很完美，不过对富兰克林来说，这是一个很新鲜的领域，他很感兴趣。

富兰克林回到费城后不久，订阅图书馆的同伴收到了伦敦皇家学会会员柯林逊先生寄来的一份礼物——一个玻璃试管。柯林逊先生还附带说明如何使用这种仪器。富兰克林抓住这个机会，重复练习他之前在波士顿看过的实验。由于不断练习，他的技巧日趋娴熟，他又根据英国寄来的说明，加入了一些新的实验。

富兰克林认为，所有的自然物体中都含有电，电只有一种，物体的正负电决定于其含电太多或含电太少。当物体中所含的电超过了正常含量时，称此物起了正电；如果少于正常含量时，称此物起了负电。电可以用正负符号来区别，但不能把它们看作是截然不同的两种流体。这是电学史上第一个明确的、前后一致的电学学说。.富兰克林还利用充电体之间静电的吸力和斥力的作用，制造了一个简单但又异常灵敏的机械，称为“电轮”。在这个机械里，轻圆盘以每分钟50周的速度旋转，实际是不断地把电能转化为机械能。这个发明预示着现代电动机的出现。.

为了要在朋友间推广这项实验，富兰克林从玻璃厂定制了许多相同的玻璃管，如此一来，朋友们也有了自己的仪器可以照做，“这样我们终于有了好几个表演者了”。富兰克林的朋友们帮他向参观者演示摩擦生电等电学现象，其中有的还独立地得出了些电学上的小小发现。.这些人中间以金纳斯莱先生最为杰出，他是富兰克林的邻居，是个非常聪明的人，那段时间刚好失业在家，富兰克林便鼓励他表演这项实验赚钱。富兰克林还替他写了两篇演讲词，阐明实验的方法，并将实验过程的难易依次解释清楚，这样一来，观众们看了前面的实验后，就可以清楚地了解到后面的步骤。

在当时，雷电这种具有巨大破坏性的可怕的自然现象的本质是什么，对人们来说还是一个谜。流行的看法是，它是“上帝之火”，也有人猜测雷电是毒气在天空爆炸。关于电火花和雷电属于同一性质在当时还只是个猜想，没有实验证明。学术界比较流行的是认为雷电是“气体爆炸”的观点。

在一次实验中，富兰克林的妻子黛博勒不小心碰到了莱顿瓶，一团电火闪过，黛博勒被击中倒地，面色惨白，足足在家躺了一个星期才恢复健康。这虽然是实验中的一起意外事件，但思维敏捷的富兰克林却由此而想到了空中的雷电。

经过反复思考，他断定雷电也是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，并送给了英国皇家学会。但富兰克林的伟大设想竟遭到了许多人的嘲笑，有人甚至嗤笑他是“想把上帝和雷电分家的狂人”。

富兰克林决心用事实来证明一切。1749年11月7日，富兰克林在他的实验记录中记下了这样的话：

电的流质同闪电在这样一些方面是一致的：1.发光；2.光的颜色；3.弯曲的方向；4.迅疾的运动；5.由金属而发生；6.爆炸声；7.存在于水或冰中；8.撕裂或震动通过的物体；9.击毙动物；10.熔化金属；11.使可燃物着火；12.硫磺味。

电流质被尖状物吸引。我们不知道闪电是否只有这一特性。但鉴于它们在所有我们已经作过比较的各方面都相一致，它们就可能在这一点上一致吗？让我来做这个实验。

富兰克林很感谢柯林逊先生送给他们的试管和其他物件，因此他觉得应该把自己的实验成果告诉他，他一连写了许多信向柯林逊先生说明他的实验。柯林逊先生在皇家学会宣读这些实验成果，但是一开始大家都不以为意。

1750年7月29日，富兰克林正式公开地向英国皇家学会提议进行证明雷电是电的实验。而在此之前9个月，他已自己决定了要做这实验，并详细介绍了实验方法：

在某一高塔或塔尖顶上放置一种守望棚，大小足够容纳一个人和一个电座。在电座中央树一根铁竿，将这铁竿弯起来通到门外，然后垂直竖起20~30英尺高，顶端尖利。如果那电座保持干净和干燥，人站在电座上，当雷雨云经过时放出电和火花，铁竿将把火从云中吸向他。如果担心那人会有危险（虽然我认为没有危险），可以让他站在棚里地板上，不时地用金属线圈去接近铁竿，那金属线圈的一端有皮带，他用一根蜡做的把儿握着它，那铁竿受电后将从铁竿传往线圈而无害于他。

富兰克林当时还不清楚这种实验的危险性。1750年圣诞节前两天，他准备用电来电死一只火鸡时，他的一只手和身体的其他部位遭到电击，他有几分钟的时间失去了知觉，肩上的麻木感直到第二天早上才恢复。

1752年5月10日，戴立巴德先生和德罗先生在巴黎郊区成功地完成了富兰克林提出的实验——从云端摄取闪电，这个实验吸引了国王前往观看，于是全巴黎的好奇人士都跑去观赏。这么一来，富兰克林立刻声名大噪。

在费城，圣诞节前的危险事件并没有吓倒富兰克林。当再次从费城和宾州的公共事业中脱身后，富兰克林的注意力重又回到雷电和电的问题上来。

1752年7月的一个雷雨天，富兰克林用绸子做了一个大风筝，.风筝顶上安了一根尖细的铁丝，又用丝线将铁丝联起来通向地面，丝线的末端拴一把铜钥匙，钥匙又插进一个莱顿瓶中。富兰克林将风筝放上天空，一阵雷电打下来，只见丝线上的毛头全都竖立起来，用手靠近铜钥匙，立即发出电火花。

富兰克林发现，储存了天电的莱顿瓶可以产生一切地电所能产生的现象，这就证明了天电与地电是一样的.。在1747年，富兰克林就从莱顿瓶实验中发现了尖端更易放电的现象，等他发现了天电与地电的统一性后，就马上想到利用尖端放电原理将天空威力巨大的雷电引入地面，以避免建筑物遭雷击。

1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。

富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩。经过多次实验，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁竿，用绝缘材料固定在屋顶，上面紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属、通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。

1754年，避雷针开始应用，但有些人认为这是个不祥的东西，违反天意会带来旱灾，便在夜里偷偷地把避雷针拆了。然而，科学终将战胜愚昧。一场挟有雷电的狂风过后，大教堂着火了，而装有避雷针的高层房屋却平安无事。避雷针相继传到英国、德国、法国，最后普及世界各地。

富兰克林对科学的贡献不仅在静电学方面，他的研究范围极其广泛。

在光学方面，富兰克林发明了老年人用的双焦距眼镜，戴上这种眼镜既可以看清近处的东西，也可看清远处的东西。他和剑桥大学的哈特莱共同利用醚的蒸发达到零下25℃低温的现象，创造了蒸发致冷的理论。

此外，他对气象、地质、声学及海洋航行等方面都有研究，并取得了不少成就。

富兰克林的实验成功后，皇家学院才又重新考虑那些已经在他们面前宣读过的，他们认为“没有价值”的文章。这些文章的价值得到证实后，皇家学院修正了对富兰克林的态度，开始颁给他一些荣誉，并将他选为皇家学院一员，每年可以免缴25基尼的会费。他们还将高德福莱·柯普立勋爵在1753年的金质奖章赠给他，在颁奖典礼中，皇家学院的会长做了演讲，对富兰克林推崇备至。