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这种“宾夕法尼亚火炉”（由富兰克林命名）每个售价5英镑，最初的确受到了一定欢迎。当时殖民地的各家报纸都大力推荐：“无论是从公正的角度出发，还是从感激的角度出发，这些火炉都应该被命名为富兰克林火炉。”《波士顿晚邮报》所刊登的一封读者来信中写道：“我认为那些体验过新火炉带来的舒适和好处的人都会与我一样，认为应该为发明者塑像。”
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当时的费城总督也很着迷于这个火炉，并打算授予富兰克林专利。“但是我婉拒了，”富兰克林在自己的自传中写道，“我们既然享用他人发明所带来的巨大好处，就应该乐于让自己的发明无偿地、慷慨地造福他人。”多么高尚、真诚的观点啊！
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然而，一名学者对富兰克林的火炉进行了详细研究，发现它其实并没有富兰克林想象的那么实用和受欢迎。只有在烟囱和下方通道被烘热时，才能防止烟雾倒灌到屋子里。这就产生了一个新问题。两周内，火炉销量急剧下滑，不得不停止生产。而且使用者都不得不对自家火炉进行改造，以解决这一问题。富兰克林在余生中一直在修正自己关于烟囱和火炉的设计，实际上今天我们看到的所谓富兰克林火炉与最初的那个复杂发明相比要简单得多。
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富兰克林还将科学和医学结合在一起，在欧洲原型的基础上发明了北美殖民地第一根医用导尿管。当时，富兰克林在波士顿的哥哥约翰身患重病，写信给富兰克林表示自己想要一根更加灵活的管子帮助排尿。他富兰克林马上就拿出了设计方案，并在费城找了银匠，亲自监督生产。管子很薄，因而很灵活。富兰克林还在管子里面加入了一根金属线，这样可以增加它的硬度，便于插入人体；而当导管遇到硬物而需要弯曲的时候，可以慢慢把它抽出来。导尿管还带有螺丝装置，这样就可以通过旋转插入人体。他甚至把导尿管做成了可折叠的，这样就更加容易取出。“对于任何新工具和新装置来说，使用者的经验对于正确操作十分重要。如果方便的话，可以给我提些建议，以便改进。”富兰克林这样告诉哥哥。
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富兰克林对大自然也保持着浓厚研究的兴趣。他最著名的发现之一就是东海岸大风暴，也就是东季风。这些风产生于东北方向，却突然改变了自己的轨迹，沿着海岸线从南方吹来。1743年10月21日晚，富兰克林本打算观察据他推算出将在晚上8点半发生的月食，突然一场大风暴袭击了费城，天空布满了黑压压的云层。几周之后，他读到了有关报道，说这场风暴沿着弗吉尼亚向波士顿袭来，造成了巨大损失。但富兰克林随后告诉他的朋友贾里德·埃利奥特：“令我吃惊的是，我在波士顿的报纸上读到了关于那晚月食的报道。”因此，富兰克林给波士顿的哥哥写信，确认了风暴是在月食结束一个小时之后才抵达。富兰克林随后研究了历年来多次风暴由上及下到达海岸的时间，得出了一个“重大的发现”。富兰克林告诉埃利奥特：“尽管风是由东北向西南吹来，但是风暴却由西南向东北方向运动。”他随后推测，这是因为南部空气由于受热上升产生了低气压，而将东北方向的风吸收过来。150余年后，伟大的学者威廉·莫里斯·戴维斯如此断言：“这拉开了天气预报这门科学的序幕。”
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这段时间，富兰克林对其他很多科学现象也很感兴趣。比如，他与科尔登通信，探讨了对彗星、血液循环、排汗、惯性和地球自转等问题的看法。但是，1743年的一场客厅魔术秀引发了富兰克林对一项研究的浓厚兴趣，这一研究奠定了富兰克林在自然科学领域的巅峰地位。
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历史性的突破：电
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1743年夏，富兰克林造访波士顿时，一天晚上他偶然观赏了一场电学实验表演。表演者是阿奇博尔德·斯宾塞博士，一个来自英国的流浪艺人，以科学展示为生（在其自传中，富兰克林记错了年份和名字，误以为是1746年和斯宾斯博士）。斯宾塞几乎将科学展示变成了娱乐秀。他描述了牛顿关于光的理论，还演示了一台测量血液流动的机器。富兰克林对两者都十分感兴趣。但更关键的是，斯宾塞表演了一些关于电的小魔术，比如把一个小男孩用丝带吊在天花板上，用一根玻璃管摩擦丝绸产生静电，然后再从男孩的脚那儿引出电火花。“这个内容对我来说非常新鲜，”富兰克林在自传中回忆道，“令我又惊又喜。”
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早在17世纪，伽利略和牛顿就已经揭去了蒙在重力脸上的面纱。但是人们对宇宙中的另一个神秘力量——电，却仍然知之甚少，和祖先几乎没有什么区别。当时有很多人，如斯宾塞博士，借助电表演魔术。法国国王路易十五的宫廷科学家阿贝·诺列特，就曾经把180名士兵和700名僧侣绑在一起，然后给他们通上静电让他们同时跳起，为法国国王表演取乐。但富兰克林却是第一个把电从小把戏变成了一门科学的人。完成这一任务需要的不是数学家和理论家，而是一个聪明、勤奋，有兴趣进行具体的实验操作，还有机械天赋、有时间发明很多精妙装置的人。
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富兰克林从波士顿回到费城几个月后，斯宾塞博士也来到了费城。富兰克林作为他的经纪人，为他的讲座刊登广告，并在自己的店里面售票。1747年年初，富兰克林在伦敦的代理人彼得·克林逊给富兰克林的图书馆寄来了一个可以产生静电的长玻璃管，以及一些电学著作和书籍。在写给克林逊的致谢信中，富兰克林兴奋地描述了那个装置给他带来的乐趣：“我以前对任何研究，从没有像现在这样全神贯注过。”富兰克林还向当地的玻璃商和银匠订做了更多类似的装置，并招募了一些共读社社友一起做实验。
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富兰克林最初的实验是收集电流，并对它的性质进行研究。富兰克林首先让朋友们通过摩擦玻璃管在自己的身上产生静电，然后互相触碰，看看是否会产生电火花。通过实验，富兰克林发现“电并非由摩擦而产生，而是被收集起来的”。换句话说，电流可以导入一个人的身体，再从另一个人身上导出，而两个人相互接触就会产生回流。
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为了解释他的理论，富兰克林还在给克林逊的一封信中发明了很多新名词：B代表负电，A代表正电。或者说，A、B代表了阳电与阴电，并用正号“＋”和负号“－”来表示。富兰克林同时为这些新术语向克林逊表示了歉意，“这些术语恐怕要用到英国哲学家发现了更合适的表达方式的时候。”
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实际上，富兰克林所创造的这些术语和他发明的其他很多描述其发现的新术语一道，沿用至今，包括电池、中性、集成和导体等。作为一名科学家，富兰克林的重要意义还在于他准确描述了实验的过程和结果。正如19世纪初英国化学家汉弗莱·戴维所指出的：“他的文章无论是门外汉还是专家都能看明白”，“他对细节的描述通俗易懂，还极具趣味性”。
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当时，人们一直认为有两种流质的电——琥珀电和玻璃电，二者是独立存在的。富兰克林则发现产生正电的同时必然产生负电，这也就是电荷守恒定律和电的“单流质说”。这些概念反映了富兰克林的记账员心态，富兰克林早在伦敦发表自己的“论文”时就指出快乐和痛苦总是平衡的。
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这是一次具有历史意义的理论突破。正如哈佛大学教授I·伯纳德·科恩指出：“作为一项经受了200多年来无数实践检验的理论归纳，富兰克林的电荷守恒定律对物理学的意义和牛顿的动量守恒定律一样重要。”
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富兰克林还发现了电流的另一个属性：“电容易被尖状物所吸引”。而这一发现很快就被富兰克林历史性地运用到了那个伟大的风筝实验上。富兰克林给一个铁球充上电，然后用软木塞接近它，在铁球的电流作用下，软木塞被推了回去。随后，富兰克林把软木塞换成了尖状的金属物，发现当金属尖靠近铁球时产生了电火花。但钝头的金属物就不容易产生这样的现象。如果换成绝缘体，就根本没有电火花。
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接下来，富兰克林用莱顿瓶（一种原始的电容器，以发明所在地荷兰莱顿命名）捕捉和储存电流。莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶内外分别贴有锡箔，瓶内壁上的锡箔通过导线与瓶内可充电的水或金属相连。富兰克林发现当莱顿瓶的内部充满电的时候，外部锡箔上也带有等量、性质相反的电。
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此外，富兰克林还发现，如果把一个充满了电的莱顿瓶里面的水或者金属倒出来，也会产生电火花。因此，富兰克林得出这样一个结论：“起储电作用的是玻璃瓶本身。”于是，他把一排玻璃盘连接起来，每个盘子的两侧都包上了金属，给它们充好电，然后再用导线连接，然后就发明（同时命名）了一个新装置：电池。
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富兰克林对电的研究给他那些稀奇古怪的想法注入了新的活力。他发明了一个充电的金属蜘蛛，充上电之后可以像真蜘蛛一样爬来爬去。他在自己房子的周围建起了能发出电火花的铁栅栏以博访客一笑。他还搭起了一副英国国王乔治二世的画像，当有人触摸皇冠时，就会因为“大不敬”被电流一震。富兰克林还开玩笑道：“如果一系列人都因此挨了电击，这个实验就叫作同谋者。”朋友们蜂拥而来观看他的表演，而富兰克林则再次给自己树立了爱玩的名声。（在托马斯·品钦的小说《梅森和迪克逊》中有这样一个好笑的场景，富兰克林让酒馆里的年轻人站成一排，用自己的电池给他们通电，并大喊：“把手都拉起来，你们这些花花公子。”）
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随着1749年那年夏天的来临，天气变得越来越潮湿，不适合做实验。因此，富兰克林决定暂停，等到秋天再继续。尽管自己的发现具有重大历史意义，但富兰克林当时尚无法将其应用于实践。对此，富兰克林曾向克林逊抱怨“有点儿苦恼，因为到目前为止尚未发现任何对人类有用的益处”。实际上，在多次对自己的理论进行改进，并被电击了无数次甚至昏厥之后，富兰克林这个总是保持谦虚的人，发现“目前为止，电唯一的用处就是帮助一个骄傲的人变得谦虚”。
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当实验季结束之后，富兰克林和朋友们决定在河岸边举办一个“快乐的派对”。富兰克林在给克林逊的一封信中描述了当时的场景：他们用电击杀死了准备用来做晚餐的火鸡，然后用电瓶来做“电烤火鸡”，随后在电池驱动的枪声中，以“电”的名义向英国、法国和德国所有研究电的著名科学家举杯致敬。
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他们的乐子找得不错。尽管火鸡比普通的鸡更难电死，富兰克林和朋友们用一个大电池终于达到了目的。“用这种方式杀死的禽类的肉质吃起来特别松软。”富兰克林写道，他也因此成为电烤火鸡这一烹饪方法的先锋。至于做些更实用的事，还是等到秋天再说吧。
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从苍天处取得闪电
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在富兰克林所保留的实验笔记中，他在1749年10月记录下了电流与闪电之间一些有趣的相似之处。富兰克林一共列出了12条，具体包括：发光、有光的颜色、可以弯曲前进、动作迅捷、由金属引发、能发出爆炸声……能击毙动物……有硫磺味。
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更重要的是，他将其所总结出的闪电特性与其早期关于电容易被尖状物吸引这一实验联系起来。“电流容易为尖状物所吸引。我们不知道闪电是否具有这一特性。但鉴于它们在所有我们已经比较过的方面都一致，它们有可能在这一点上也一样吗？”最后，富兰克林发出了一句具有重要意义的战斗口号：“让我做个实验吧！”
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