دستاوردهای عظیم (۲۵): آزمایش بادبادک بنجامین فرانکلین

در یکی از بعد از ظهرهای ژوئن ۱۷۵۲، آسمان فیلادلفیا خاکستری شد. به محض این که باران شروع به باریدن کرد و صدای رعد و برق در فضا پیچید، بیشتر ساکنین شهر به خانه‎های خود پناه بردند. ولی بنجامین فرانکلین این کار نکرد. او احساس می‌کرد این موقعیتی عالی برای بادبادک هوا کردن است.

دستاورد: اثبات ماهیت الکتریکی صاعقه

تاریخ ثبت دستاورد: ۱۷۵‍۱

دستاورنده: بنجامین فرانکلین (Benjamin Franklin)

فرانکلین مدت‌ها منتظر چنین فرصتی بود. او می‌خواست ماهیت الکتریکی صاعقه را اثبات نماید، و برای این کار، طبیعتاً به یک توفان تندری (thunderstorm) نیاز داشت.

فرانکلین از قبل وسایل مورد نیاز خود را آماده کرده بود: بادبادکی ساده که از یک دستمال ابریشمی بزرگ ساخته شده بود، به همراه دو نخ از جنس کنف و ابریشم. در میان ابزار کار بنجامین فرانکلین، یک کلید، بطری لید (leyden jar) و مقداری سیم مسی نیز به چشم می‌خورد. بطری لید برای ذخیره‌سازی بار الکتریکی استفاده می‌شود. دستیار فرانکلین در این آزمایش، پسرش، ویلیام بود.

بنجامین فرانکلین در ابتدا قصد داشت آزمایش خود را بر فراز منار کلیسای فیلادلفیا انجام دهد، با این حال، پس از این که متوجه شد با استفاده از بادبادک نیز می‌تواند به همان هدف اصلی برسد، از این کار صرف نظر نمود.

به این ترتیب، آن‌طور که پریستلی (Priestly) در گزارش خود آورده است:

بنجامین فرانکلین و پسرش، فرصت را غنیمت شمرده و از توفانی که در راه بود بهره بردند. هدف آن‌ها، اثبات تمام و کمال این مدعا بود که رعد و برق و الکتریسیته در ماهیت یکسان‌اند. دکتر فرانکلین، که بسیار هم باید شگفت‌انگیز به نظر برسد، در واقعیت طوری طرح‌ریزی نمود که با استفاده از یک بادبادک الکتریکی، صاعقه را از آسمان‌ها به پایین بکشاند؛ بادبادکی که هنگام آگاهی پیدا کردن از نزدیک بودن وقوع توفان تندری، به هوا برافراشت.

برخلاف باور عموم، فرانکلین نه در طی این آزمایش – و نه هیچ آزمایش دیگری – الکتریسیته را کشف نکرد. نیروهای الکتریکی در آن زمان، صد سالی می‌شد که به خوبی شناخته شده بودند و دانشمندان نیز قبل از فرانکلین، مطالعات گسترده‌ای روی الکتریسیته ساکن انجام داده بودند. آزمایش فرانکلین صرفاً ارتباط بین صاعقه و الکتریسیته را نشان می‌داد.

بهتر است اول به این نکته اشاره کنیم که بادبادک فرانکلین مورد اصابت صاعقه قرار نگرفت. اگر این اتفاق می‌افتاد، فرانکلین به احتمال زیاد دچار برق‌گرفتگی می‌شد. با این وجود، بادبادک توانست مقداری بار الکتریکی از توفان دریافت نماید.

و اما این آزمایش چگونه انجام شد؟ فرانکلین در ابتدا یک بادبادک ساده ساخت و سپس سیمی مسی را به سر آن گره زد تا همانند برق‌گیر عمل کند. او هم‌چنین نخی از جنس کنف به قسمت پایینی بادبادک وصل کرد، و در ادامه، به انتهای آن نیز نخ ابریشمی متصل نمود. هدف او از این کار چه بود؟ کنف در صورت خیس شدن (زیر باران) خاصیت رسانایی پیدا می‌کند. نخ ابریشمی هم برای این بود که فرانکلین بتواند با آن بادبادک را در دست بگیرد. این نخ قرار نبود خیس بشود، چرا که فرانکلین هنگام انجام آزمایش زیر یک سقف ایستاده بود.

آخرین قطعۀ این پازل، کلید فلزی بود که فرانکلین در آزمایش خود گنجانیده بود. او این کلید را به نخ کنفی آویزان کرد و سپس به کمک پسرش، بادبادک را هوا نمود. آن دو سپس منتظر ماندند. در حالی که فرانکلین داشت کم‌کم ناامید می‌شد، اتفاق جالبی روی داد. رشته‌های شل کنف به یک‌باره سیخ شدند؛ طوری که انگار به یک خازن متصل شده باشند.

فرانکلین انگشتش را به کلید نزدیک کرد. این عمل موجب شد بار منفی موجود در فلز به سوی بار مثبت موجود در دست فرانکلین جذب شده و جرقه‌ای در محل تماس انگشت وی با کلید ایجاد شود.

پریستلی می‌نویسد:

او که مجذوب این نتیجۀ امیدبخش شده بود، استخوان بند انگشت خود را به کلید تماس داد، و (قضاوت در این مورد را که او تا چه حد از حسی که در آن لحظه تجربه کرد لذت برده است، بر عهدۀ خواننده می‌گذاریم) اکتشاف وی تکمیل گردید. فرانکلین جرقۀ الکتریکی بسیار بارزی را احساس نمود.

فرانکلین با استفاده از بطری لید موفق به جمع‌آوری بار الکتریکی ناشی از صاعقه شد. این بار الکتریکی، که پریستلی از آن با عنوان “آتش الکتریکی” یاد نموده، می‌توانست در ادامه تخلیه شود.

گزارشی از این آزمایش که به قلم خود فرانکلین نوشته شده، برای اولین بار در تاریخ ۱۹ام اکتبر ۱۷۵۲ در روزنامه پنسیلوانیا منتشر گردید.

بنجامین فرانکلین اولین کسی نبود که توانسته ماهیت الکتریکی صاعقه را نشان دهد. یک ماه قبل از وی، توماس-فرانسوا دالیبارد (Thomas-François Dalibard)، در شمال فرانسه، با موفقیت توانست این حقیقت را اثبات کند. یک سال بعد از آزمایش بادبادک فرانکلین، جورج ویلهلم ریچمن (George Wilhelm Richmann) نیز سعی کرد آزمایشی مشابه انجام دهد، که متأسفانه خیلی خوب پیش نرفت. ریچمن در حین انجام آزمایش مورد اصابت با گوی آذرخش (lightning ball) قرار گرفت و جان خود را از دست داد.

پس از این آزمایش موفقیت‌آمیز، فرانکلین به کار خود در حیطۀ الکتریسیته ادامه داد و ساختار اختراع سودمند خود، برق‌گیر، را تکمیل نمود. در سال ۱۷۵۳، جامعه سلطنتی انگلستان به پاس تلاش‌های فرانکلین در زمینۀ الکتریسیته، مدال کاپلی (Copley Medal) را به وی اعطا نمود.