本杰明·富兰克林（1706-1790）是美国国父（之一）及杰出的科学家，他有很多重要的科学发现，比如著名的“风筝实验”，在这个实验里富兰克林在雷雨天放风筝，把天上的电引到莱顿瓶里存起来，然后证明和地上用摩擦起电方式生的电是一样的，从而证明了天上的电就是地上的电。

在雷雨中放风筝的富兰克林。

这里再介绍一个不是那么有名，但也同样有意思的实验——油膜实验。这个实验最早我是在温伯格的书——《亚原子粒子的发现》——中读到的。

温伯格说把一滴油滴在水面上，它在扩张到一定面积之后将停止扩散，然后我们根据油膜的面积就可以直接估算出“原子/分子”的厚度（单分子油膜的厚度）。

单分子油膜形成示意。

这个实验就是富兰克林的油膜实验，这听上去很简单，属于一个在厨房就可以动手试一试的实验，但一旦动手，你会发现水盆里的油膜很难分辨，让人怀疑这个实验是否真的可行。

根据历史记载，这个实验是富兰克林在英国伦敦南部的一个湖里做的。他往湖水里倒了一勺橄榄油（大约5立方厘米），然后发现湖面上的油膜最终扩张为大约半英亩（2000平米），根据这些数据我们可以计算出油膜分子的厚度是大约2.5纳米。

伦敦南部的Mount Pond，富兰克林发现一勺油能使这个湖面的四分之一平静下来。

富兰克林的年代，近代原子论还没有诞生。富兰克林做这个实验的目的也不是估算“原子、分子”的尺寸，实际上富兰克林也没有做这个计算，2.5纳米是我们根据他的实验数据算出来的。他当年做这个实验的目的是为了验证，往水里倒油能够平息水里的波浪。

这个命题在今天看来是很“突兀”的，但在富兰克林的年代似乎是海上水手们的常识，也是普林尼，普鲁塔克等古典作家曾经讨论过的现象。

富兰克林真正了不起的是以实验科学家特有的“求证”和“怀疑”精神，把这个实验在陆地上的湖泊又做了几次。他发现油膜会在湖面上迅速扩散，并真的具有平息湖水中波浪的作用。

富兰克林推测油膜粒子和水粒子是互相排斥的，因此油在水面上无法积聚在一起而会迅速地扩张开来，用今天的话来说就是往水里加油，油膜覆盖在水面上，会降低表面的表面张力系数，这导致水面波浪幅度的降低。

一杯几乎装满的黑咖啡和一杯卡布奇诺，由于卡布奇诺上面飘着一层奶泡——这层奶泡是增加咖啡和奶泡之间的吸引力的——导致黑咖啡比卡布奇诺更容易被晃出来，洒在桌上。

真正用这个方法测量分子尺寸要等到瑞利勋爵（1842-1919）和艾格尼斯（Agnes Pockels，1862-1935）。瑞利勋爵在自家浴缸里放了0.81毫克橄榄油，然后测量出单分子膜的厚度是1.63纳米，艾格尼斯是个自学成才的女物理学家，她在自家厨房里利用一个浅水槽拉出了单分子油膜，并计算出油膜的厚度是1.3纳米。

现在研究分子膜的朗缪尔水槽是根据艾格尼斯的水槽发展出来的。

富兰克林是第一个在纯科学领域中享有国际声誉的美国科学家，是美国电学研究的先驱者。他对电学的研究结果统一了当时混乱的电学知识。

他最主要的贡献就是“电荷的产生、电荷的移转、静电感应”的电现象理论。1745年起他在不到10年的时间内，利用一些简单的工具、器械进行了各种大胆的新的电学实验。

在实验中，富兰克林首先提出电学史上一项重要的假说：电的单流质理论

富兰克林第一次用数学上的正负概念来表示两种电荷的性质；同时还发现了尖端放电现象。更重要的是，富兰克林提出了电的转移理论。以后，这个理论发展为电荷守恒定律，这是自然界最基本的定律之一。

1747年，富兰克林对莱顿瓶进行了研究，阐明了电容器的原理。在1749～1751年间，富兰克林仔细观察和研究了雷、闪电和云的形成，提出了云中的闪电和富兰克林的风筝实验摩擦所产生的电性质相同的推测。1750年提出了关于避雷针的建议。这一建议首先于1852年在法国马利大学得到应用 。1752年他在费城进行了震动世界的电风筝实验

证明了他的“闪电和静电的同一性”设想。富兰克林还研究了带电体之间的相互吸引和排斥；不规则带电导体中的电荷分布；感应起电现象等。富兰克林创造了许多电学方面的专门名词。富兰克林相当广泛地研究和观察自然现象。他还阐述了热传导理论；研究过利用蒸发取得低温的方法；近代通风的方法 ；各种植物的移植；传染病的防治；墨西哥湾流速和温度的测量以及北美洲风暴运动的方向等等。富兰克林著名的发明有摇椅、双焦距眼镜、宾夕法尼亚火炉、高架取书架等等。

富兰克林在哲学上拥护自然神论，承认自然界的存在及其客观性。他也是最先有意识地用劳动时间来确定生产价值的人。富兰克林预言美国人口是按几何级数增加的，平均每25年增长 1 倍。这预言已为美国政府在上一世纪的人口普查所证实。富兰克林电学著作和论文有：《电的实验与观测》、《对于导电物质的性质与效应的见解和推测》、《在美国费城所进行的关于电的实验与观测》

富兰克林生于1706年1月17日卒于790年4月17日，一生中有很多好习惯，后人总结有十三条！

1.节制。食不过饱，饮酒不醉。

2.沉默。说话必须对别人或你自己有益；要避免无益的聊天。

3 .生活秩序。将每一样东西放在它们应该放的地方；每件日常事务应当有一定的时间。

4 .决心。做应该做的事情；决心要做的事应坚持不懈。

5 .俭朴。花钱必须于人于己有益；换言之，切忌浪费。

6 .勤勉。不浪费时间，只做那些有用的事情，戒掉一切不必要的行动。

7 .诚恳。不欺骗人；思想纯洁公正；说话也要如此。

8 .公正。不做害人的事情，不要忘记履行对人有益而且又是你应尽的义务。

9. 中庸适度。避免极端；要容忍别人对你应得的处罚。

10 清洁。身体、衣服和住所力求清洁。

11 镇静。不要因为小事或普通的、不可避免的事故而惊慌失措。

12 贞节。除非为了健康或生育后代，不常进行房事，永远不要房事过度、伤害身体或 损害你自己或他人的安宁或名誉。

13 谦虚。仿效耶稣和苏格拉底。

从苍天那里取得了雷电

富兰克林不仅是一位伟大的政治家，也是一位伟大的科学家。

富兰克林一生有多项发明，包括两用眼镜、新式火炉和新型路灯等等，最重要在电学方面，他是探索电学的先驱者。

今天我们的电学基础知识和很多术语几乎都来自富兰克林，他在电方面的主要贡献包括：

1) 提出“正”、“负”电荷概念

2) 发现电量守恒定律

3) 提出电流概念

4) 解释摩擦生电现象

他于1752年的雷电实验是科学史上大家津津乐道的故事：在雷雨天气中放风筝，以证明云中的闪电和摩擦所产生的电是性质相同。这是一项非常危险的试验，在这次实验后的第二年，一位俄国科学家在进行类似的实验时被电击致命。

富兰克林随后发明了避雷针，避雷针的防雷作用是它能把闪电从保护物上方引向自己并安全地通过自己泄入大地。避雷针的发明是一项有重大应用价值、造福人类的技术成果。避雷针传入欧洲后，据说当时的法国人把富兰克林看作是苏格拉底的化身。富兰克林成了人们崇拜的偶像，他的肖像被人们珍藏在枕头下面，而仿照避雷针的尖顶式样成了1778年巴黎最摩登的帽子和雨伞。

他在电学方面的主要著作包括：1750年发表的《电实验与观察》和《关于导电物质与效应的见解和推测》、1751年发表的《在费城进行关于电的实验与观察》等。富兰克林1753年获得了英国皇家学会颁发科普利奖，成为英国皇家学院院士，1772年又成为法兰西科学院院士。

富兰克林的研究领域并不限于电学方面，他在光学、热学、化学、植物学方面都作出许多贡献。例如，富兰克林最早提出了一个可以计算出分子大小的实验。他把一小勺油倒在伦敦附近一个池塘的表面上的，发现这些油污占地大约2000平方米。他那时并没有领会这个简单实验的意义，但一百年后，瑞利勋爵(1904年诺贝尔物理学奖得主)把油的体积除以散布面积后，得到一个纳米大小的数值。

富兰克林还是一位海洋学家。1770年前后，他绘制了世界上第一幅墨西哥湾暖流海图。墨西哥湾暖流，简称湾流，是世界大洋中最强大的暖流。起源于墨西哥湾，经过佛罗里达海峡沿着美国的东部海域与加拿大纽芬兰省向北，最后跨越北大西洋通往北极海。这股来自热带的暖流将北美洲以及西欧等原本冰冷的地区变成温暖适合居住的地区，对北美东岸和西欧气候产生重大影响。如果没有它，大不列颠群岛气温将下降4至6摄氏度。富兰克林绘制的这幅海图引起了人们的浓厚兴趣，不幸的是海图失踪了，多方寻找，也没有结果。1978年9月，美国海洋学家里查逊在法国国立巴黎图书馆发现了这幅海图的两份副本。

富兰克林与和他同时代的大数学家欧拉(1707－1783)都是光的波动学说的支持者。在18世纪，牛顿的光的微粒学说在科学界占上风，被认为是真实的，波动学说的支持者很少，只有在1803年的一个实验后，波动学说才被大多数科学家接受。

在1784年，他第一个提出了夏令时的想法，以节省能源，今天有不少国家都在使用夏令时。这样的例子还可以举不少。

历史赋予了本杰明·富兰克林不朽的声誉。富兰克林是一位真正的名垂千古的伟人。作为一名印刷工、作家、发明家、科学家和政治家，他的一生，为人们树立了一个献身于公益事业的榜样。他慷慨地献出了他的生命和精力。为了表示对他的纪念和崇敬，人们设立了富兰克林奖章，每年颁发一次，授予物理学及技术领域中作出卓越贡献的人士。