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《科學與教育》雜志：研究指出一項最著名的科學實驗插圖中的錯誤

科學


《科學與教育》雜志：研究指出一項最著名的科學實驗插圖中的錯誤


柯里埃&艾夫斯于1876年出版的手繪平版畫 。這可能是這個實驗最廣泛傳播的例證 。富蘭克林被錯誤地展示為一只手拿著鑰匙連接點上方的繩子 。如果他這樣做了 ， 他就會讓風箏接地，實驗就不會成功 。鳴謝:高露潔公司的遺產，1962年
據何塞·塔德烏·阿蘭特斯，FAPESP：科學實驗的插圖在科學教育和向公眾傳播科學知識中起著重要的作用 。這些著名實驗的描述一直留在研究它們的人的腦海中 ， 并成為科學過程的權威版本，這印證了“一圖勝千言”的格言 。阿基米德在洗澡時發現浮力定律；牛頓用棱鏡折射陽光 ， 定義了現代光學的原理；孟德爾培育豌豆并奠定了遺傳學的基礎——這只是幾個眾所周知的例子 。
許多這樣的描述傳達了錯誤的信息，要么是因為實驗從未真正發生過 ， 要么是因為它們的執行方式完全不同 。試圖根據插圖所描繪的內容來復制它們的人可能根本得不到任何結果，甚至可能面臨危險的后果 。
巴西圣保羅州ABC聯邦大學的研究員Breno Arsioli Moura進行了一項研究，調查了這些著名實驗之一的描述，其中本杰明·富蘭克林(1706-1790)放風箏從雷雨云中獲取電力 。
一篇關于這項研究的文章發表在《科學與教育》雜志上 。
富蘭克林是美國獨立戰爭的領導人之一 ， 也是第一任美國駐法國大使 。他是一個自然神論者，共濟會會員，也是十八世紀啟蒙運動最著名的化身之一 。他的許多興趣包括宗教、哲學、政治、道德和社會改革，他是他那個時代最重要的發明家和科學家之一 。
“風箏實驗是富蘭克林最著名的科學成就 。在這篇文章中，我分析了后來在19世紀發表的七幅關于該事件的插圖，”莫拉對《FAPESP日報》說 。
事實上，他補充說，風箏實驗是富蘭克林在1750年想出的另一個實驗的簡單版本，現在被稱為“崗亭”實驗 。“一種崗亭將被設置在一座塔、尖塔或小山的頂部 ， 一個人將站在由蠟制成的絕緣臺上，一根長而尖的鐵棒插入其中，鐵棒長約10米 。富蘭克林期望桿子的頂端能從云中“引火” 。如果實驗者把他的指關節靠近棒的底部 ， 他會產生火花，”莫拉說 。
“有兩件事需要注意 。實驗不是在暴風雨期間進行，以利用雷擊的優勢 ， 棒不是接地的 ， 而是由絕緣支架固定，以便提取的所有電力都存儲在其中 ?！?br>富蘭克林的提議停留在紙上，直到1752年法國研究人員進行了一次高度相似的實驗 。它的成功吸引了更多的國際注意力到他在電學方面的工作 。當他聽說法國的實驗時，富蘭克林寫信給英國的一位采訪人員，說在他居住的費城進行了一個更簡單的實驗 。這實際上是風箏實驗，”莫拉說 。
富蘭克林寫道，風箏由“兩個雪松木條做成的小十字架組成，伸出的手臂長到可以夠到一個大的薄絲綢手帕的四個角 ?！币桓胺浅＜怃J的金屬線”被綁在“十字架上端的棍子頂端 ， 高出木頭一英尺或更多 ?！痹瓌t與崗亭提案中的相同 。一把鑰匙系在一條絲帶的末端，絲帶又系在繩子的末端(絲綢是絕緣體) 。
“實驗者用絲帶握住儀器，這樣風箏從云中‘悄悄’拉下并沿著繩子傳遞的電流就儲存在鑰匙里了 。和崗亭實驗一樣，風箏是絕緣的，不是接地的 。莫拉解釋說:“通過靠近手指或指關節，實驗者可以畫出火花 。
像其他18世紀的自然哲學家一樣，富蘭克林認為電是一種液體，積聚起來然后釋放，從一個地方流到另一個地方 。這種液體可以在實驗室中通過用一塊皮革摩擦玻璃管獲得，并儲存在萊頓瓶中，萊頓瓶是荷蘭科學家在本世紀中葉發明的 。崗亭和風箏實驗背后的總體想法是表明液體也可以從云中提取 。富蘭克林對云起電的物理學和氣象學的其他方面非常著迷 。
例如，他認為海水中充滿了帶電液體 ， 當海水蒸發形成風暴時，海水帶走了這些液體 ， 所以云層中充滿了電 。
“在富蘭克林的著作中，沒有細節顯示是他還是其他人進行了這個實驗，但它似乎確實發生了 。15年后的1767年 ， 約瑟夫·普利斯特列在一本名為《電的歷史和現狀》的書中對這個實驗做了另一個描述富蘭克林幫助普里斯特利獲得了這本書的材料，因此被認為是同意其內容 。普里斯特利的敘述要詳細得多，包括富蘭克林的兒子參與的實驗 。然而，它與1752年的原始記錄有幾點不同，”莫拉說 。
在他對描繪富蘭克林風箏實驗的插圖的研究中，莫拉認為這些插圖是基于普里斯特利的敘述 。許多照片顯示富蘭克林和他的兒子還是個小男孩，盡管那時他實際上已經21歲了 。有些還包含更重要的錯誤 。
許多照片顯示實驗是在戶外進行的，盡管富蘭克林明確指出實驗者必須呆在“門或窗戶里，或者有某種遮蓋物的地方 ， 這樣絲帶就不會被弄濕”，從而使它導電 。在大多數情況下 ， 風箏被閃電擊中，或者閃電離它很近，盡管富蘭克林不想讓閃電落在自己身上 。大多數插圖都沒有顯示用來隔離風箏的絲帶 。富蘭克林只是握著繩子 。如果是那樣的話，他就會讓風箏接地，從而毀掉實驗 。一幅插圖顯示富蘭克林拿著鑰匙靠近繩子或在繩子上，這是沒有任何理由的 ， ”莫拉說 。
他認為，不應該不加選擇地使用插圖，尤其是在科學課上 。如果不加批判地對待，它們所包含的信息在歷史上和科學上都可能被錯誤地理解 。正如開頭所提到的 ， 這些圖像留在觀眾的腦海中，它們所造成的任何錯誤都很難根除 。