柯里埃&艾夫斯于1876年出版的手绘平版画。这可能是这个实验最广泛传播的例证。富兰克林被错误地展示为一只手拿着钥匙连接点上方的绳子。如果他这样做了,他就会让风筝接地,实验就不会成功。鸣谢:高露洁公司的遗产,1962年
据何塞·塔德乌·阿兰特斯,FAPESP:科学实验的插图在科学教育和向公众传播科学知识中起着重要的作用。这些著名实验的描述一直留在研究它们的人的脑海中,并成为科学过程的权威版本,这印证了“一图胜千言”的格言。阿基米德在洗澡时发现浮力定律;牛顿用棱镜折射阳光,定义了现代光学的原理;孟德尔培育豌豆并奠定了遗传学的基础——这只是几个众所周知的例子。
许多这样的描述传达了错误的信息,要么是因为实验从未真正发生过,要么是因为它们的执行方式完全不同。试图根据插图所描绘的内容来复制它们的人可能根本得不到任何结果,甚至可能面临危险的后果。
巴西圣保罗州ABC联邦大学的研究员Breno Arsioli Moura进行了一项研究,调查了这些著名实验之一的描述,其中本杰明·富兰克林(1706-1790)放风筝从雷雨云中获取电力。
一篇关于这项研究的文章发表在《科学与教育》杂志上。
富兰克林是美国独立战争的领导人之一,也是第一任美国驻法国大使。他是一个自然神论者,共济会会员,也是十八世纪启蒙运动最著名的化身之一。他的许多兴趣包括宗教、哲学、政治、道德和社会改革,他是他那个时代最重要的发明家和科学家之一。
“风筝实验是富兰克林最著名的科学成就。在这篇文章中,我分析了后来在19世纪发表的七幅关于该事件的插图,”莫拉对《FAPESP日报》说。
事实上,他补充说,风筝实验是富兰克林在1750年想出的另一个实验的简单版本,现在被称为“岗亭”实验。“一种岗亭将被设置在一座塔、尖塔或小山的顶部,一个人将站在由蜡制成的绝缘台上,一根长而尖的铁棒插入其中,铁棒长约10米。富兰克林期望杆子的顶端能从云中“引火”。如果实验者把他的指关节靠近棒的底部,他会产生火花,”莫拉说。
“有两件事需要注意。实验不是在暴风雨期间进行,以利用雷击的优势,棒不是接地的,而是由绝缘支架固定,以便提取的所有电力都存储在其中。”
富兰克林的提议停留在纸上,直到1752年法国研究人员进行了一次高度相似的实验。它的成功吸引了更多的国际注意力到他在电学方面的工作。当他听说法国的实验时,富兰克林写信给英国的一位记者,说在他居住的费城进行了一个更简单的实验。这实际上是风筝实验,”莫拉说。
富兰克林写道,风筝由“两个雪松木条做成的小十字架组成,伸出的手臂长到可以够到一个大的薄丝绸手帕的四个角。”一根“非常尖锐的金属线”被绑在“十字架上端的棍子顶端,高出木头一英尺或更多。”原则与岗亭提案中的相同。一把钥匙系在一条丝带的末端,丝带又系在绳子的末端(丝绸是绝缘体)。
“实验者用丝带握住仪器,这样风筝从云中‘悄悄’拉下并沿着绳子传递的电流就储存在钥匙里了。和岗亭实验一样,风筝是绝缘的,不是接地的。莫拉解释说:“通过靠近手指或指关节,实验者可以画出火花。
像其他18世纪的自然哲学家一样,富兰克林认为电是一种液体,积聚起来然后释放,从一个地方流到另一个地方。这种液体可以在实验室中通过用一块皮革摩擦玻璃管获得,并储存在莱顿瓶中,莱顿瓶是荷兰科学家在本世纪中叶发明的。岗亭和风筝实验背后的总体想法是表明液体也可以从云中提取。富兰克林对云起电的物理学和气象学的其他方面非常着迷。
例如,他认为海水中充满了带电液体,当海水蒸发形成风暴时,海水带走了这些液体,所以云层中充满了电。
“在富兰克林的著作中,没有细节显示是他还是其他人进行了这个实验,但它似乎确实发生了。15年后的1767年,约瑟夫·普利斯特列在一本名为《电的历史和现状》的书中对这个实验做了另一个描述富兰克林帮助普里斯特利获得了这本书的材料,因此被认为是同意其内容。普里斯特利的叙述要详细得多,包括富兰克林的儿子参与的实验。然而,它与1752年的原始记录有几点不同,”莫拉说。
在他对描绘富兰克林风筝实验的插图的研究中,莫拉认为这些插图是基于普里斯特利的叙述。许多照片显示富兰克林和他的儿子还是个小男孩,尽管那时他实际上已经21岁了。有些还包含更重要的错误。
许多照片显示实验是在户外进行的,尽管富兰克林明确指出实验者必须呆在“门或窗户里,或者有某种遮盖物的地方,这样丝带就不会被弄湿”,从而使它导电。在大多数情况下,风筝被闪电击中,或者闪电离它很近,尽管富兰克林不想让闪电落在自己身上。大多数插图都没有显示用来隔离风筝的丝带。富兰克林只是握着绳子。如果是那样的话,他就会让风筝接地,从而毁掉实验。一幅插图显示富兰克林拿着钥匙靠近绳子或在绳子上,这是没有任何理由的,”莫拉说。
他认为,不应该不加选择地使用插图,尤其是在科学课上。如果不加批判地对待,它们所包含的信息在历史上和科学上都可能被错误地理解。正如开头所提到的,这些图像留在观众的脑海中,它们所造成的任何错误都很难根除。